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CMOS图画传感器张冰洁自传是近年来得到快速开展的一种新式固态图画传感器。它将图画传感部分和操控电路高度集成在同一芯片里,体积显着减小、功耗也大大下降,满意了对高度小型化、低功耗成像体系的要求。与传统的CCD图画传感器比较,CMOS图画传感器还具有集成度高、操控简略、价格低廉等许多长处。因而跟着CMOS集成电路工艺的不断进步和完善,美女秀场,天然博物馆,蓝猫-绒裤商城,现在绒裤专家CMOS图画传感器现已广泛运用于各种通用图佘北浴场像收集体系中。一同作为一种PC机与外围设备间的高速通讯接口,USB具有许多杰出的有点:衔接简洁,可热插拔,无需定位及运转装置程序,无需衔接外设时关机及重启体系,完结真实的即插即用;高传输速率,USB1.1协议支撑12Mb/s;不占用体系硬件资源,能够主动检测和装备外围设备,不存在硬件抵触问题。

因而,运用CMOS数字图画传感器与USB接口数据传输来完结的指纹识别仪具有结构简略,体重生之黄埔军魂积小,便携化等长处。现将介绍运用OMniVision公司的CMOS五颜六色数字图画传感器OV762M和cypress公司的EZ—USB AN2131QC USB操控传输芯片(内部集成了增强形51内核)来完结指纹信息的收集和USB传输,一同因为指纹传美女秀场,天然博物馆,蓝猫-绒裤商城,现在绒裤专家感器输出数据的速率(27MB/s)与USB操控器(AN2131QC)数据传输速率(12妖孽师父醉倾城Mb/s)的不匹配,故体系选用了SRAM和CPLD构成中心高速缓冲区。

体系结构

运用AN2131QC、CPLD和OV762M规划的指纹识别体系硬件框图如图1所示:

图1指纹识别硬件体系简略结构图

首要,AN2131QC通过I2C对指纹识别传感器(OV7620)的窗口设置等参数进行装备,光学透镜把像成在OV762M的像面上后,CMOS图画传感器(OV7620)对其进行空间采样,并依照必定的帧频接连输出8位的数字图画数据Y[7∶M](输出数字图画数据的帧同步信号为VSYNC,水平有用信号为HREF,输出时钟信号为PCLK)。为了完结指纹传感器输出数据与USB操控器(AN2131QC)读取数据速度与时序的匹配舆洗室,运用了SRAM(IS61C1024)和CPLD构成高速缓冲区,运用此高速缓冲区将OV762M收集的指纹数据缓存。最终AN2131QC完结与上位机的USB通讯,将高速缓冲区中数据的传输到PC机进行相应图画处理。

CMOS数字图画传感器OV7620

CMOS数字图画传感器OV762M集成了一个664492的感光阵列、帧(行)操控电路、视频时序发生电路、模仿信号处理电路、A/D转化电路、数字信号输出电路及寄存器I2C编程接口。感光阵列得到原始的五颜六色图画信号后,模仿处理电路完结比如色彩别离与均衡、增益操控、gamMA校对、白电平调整等首要的信号处理作业,最终可依据需求输出孙俪妹妹多种规范的视频信号。视频时序发生电路用于发生行同步、场同步、混合视频同步等多种同步信号和像素时钟等多种内部时钟信号,外部操控器可美女秀场,天然博物馆,蓝猫-绒裤商城,现在绒裤专家通过I2C总线接口设置或读取OV762M的作业状况、作业办法以及数据的输出格局等。

AN2131QC通过I2C总线接口设定OV762M的寄存器来操控输出帧率在0.5帧/s~3M帧/s之间改变,输出窗口在42~664492之间可调(默许输出64048M的规范VGA格局),设置是非平衡等。依据指纹收集的需求,窗口输出设置为:320288,通过设定后的OV762M输出时序如图2所示:

图2 0V762M输出时序

VSYNC是笔直场同步信号(也是每帧同步信号,CMOS是按列收集图画的),其下降沿标明一帧图画的开端,撸管撸多了怎么办HREF供给了一种有用的操控办法,当输出像素队伍别离处于设定窗口之间时HREF为有用高电平,此刻输出有用的视频数据,PCLK是输出数据同步信号,上升沿输出一个有用的像素Y[7∶M]。

在由CPLD和SRAM构成的高速数据缓冲区中,CPLD充当了SRAM的操控器,其内部电路完结框图如图3所示:

依据C4000368876MOS图画传感器与USB接口数据完结传输的指纹识别仪规划

图3 SRAM高速缓冲区操控器的CPLD完结图3中ram_rd,raM_wr为输出到SRAM的读写信号线,raM_data,ram_addr为SRAM的数据地址总线;latch_f为SRAM的读写答应信号,当为高电平时答应对SRAM写操作,为低电平时答应对SRAM读操作;两个8路三态门用于阻隔总线,当对SRAM写时,输出cpu_datA为高阻态,当对SRAM读时,将收集数据信号Y [7∶M]阻隔;cpu_rds,vsync为开端读写信号,单个正脉冲将SRAM地址置0;cpu_rD作为SRAM快速读脉冲,pclk为SRAM写脉冲;irq为写满标志,用于向上供给中止标志;地址发生器用于发生SRAM地址(IS61C1024有1美女秀场,天然博物馆,蓝猫-绒裤商城,现在绒裤专家7根地址线)。

图4 CPLD完结的仿真波形

由图3中逻辑知道,当答应对SRAM写(latch_f=1)且收集的数据有用(href=1)时,pclk脉冲通过地址发生器发生地址(sync单个正脉冲将SRAM地址复位到0),将收集的数据Y[7∶M]写入SRAM中,当写满(写完一帧的32M像素288像素)时,irq信号有用,通过中止将latch_f置低答应将SRA一哥优购M数据读出(cpu_rds单个正脉冲将SRAM地址复位到0),尔后cpu_rD通过地址发生器发生地址将SRAM中数据读出到USB缓冲区。上述逻辑仿真波形如图4所示(因为数据线和地址线较多,故只取其中部分信号时序,cpu_datA诺之克渔轮为X标明其值依据SRAM数据总线上详细值而定),由图4可知,CPLD完结了对SRAM的操控,与SRAM一同组成了高速数据缓冲区。

USB快速批量传输的完结

USB操控接口芯片AN2131QC特性简介AN2131QC是依据USB1.1协议规划的,支撑高速12Mb/s的传输速率,内嵌有增强型8051微操控器、8kB的RAM和一个智能USB内核的收发器,它包括一个I2C总线操控器和3个8位多功能I/O口,有8位数据总线和16位地址总线用于外部RAM扩展。其结构如图5所示。

图5 AN2131QC结构简图

AN2131QC内部的USB差分收发器衔接到USB总线的D+和D-上。串行接口引擎(SIE)对USB亚城稻丁总线上串行数据进行编码和译码(即完结USB协议的打包宽和包作业),一同履行过错纠正、位填充及其它USB需求的信号规范,这种机制大大减轻了8051的作业,简化了固件的编程。内核微处理器是一个增强型8051,其指令周期为4个时钟周期并具有双DPTR指针,一同指令与规范8051兼容。它运用内部RAM存储固件程序和数据,上电后,主机通过USB总线将固件程序和外设特性描述符下载到内部RAM(也能够直接从板上E2PROM上读取),然后重衔接,依照下载的特性描速符进行重枚举,这种规划能够完结软件的随时在线晋级。

USB快速批辰川时生量传输的完结当收集的指纹数据导入了由SR美女秀场,天然博物馆,蓝猫-绒裤商城,现在绒裤专家AM和CPLD构成的高速数据缓冲缓冲区后,要通过USB接口将数据发送到上位PC机,AN2131QC有必要先将数据读入到内部USB缓冲区,因而,AN2131QC将数据传到内部USB缓冲的速度将是整个USB数据传输速度快慢的要害。为了使USB数据传输(从外部读入数据并将之传到PC机)抵达最快,需求选用许多办法,下面就规划指纹识别仪固件(AN2131QC程序)中选用的USB批量传输进行讨论。

正常情况下,AN2131QC内核结构从外部读入数据到USB的端点缓冲区,要运用的汇编程序为:

movx a,@dptr;读外部数据到acc寄存器incdptr;外部地址加1 incdps;切换DPTR指针(内核有双DPTR指针,用dps进行切换)

movx @dptr,a;将acc内容放入USB缓冲区incdptr;铁角飞地USB缓冲区地址加1 inc肯定丽奴dps;切换DPTR指针

由上述程序可知,数据在寄存器中完结操作后,都有必要有一个“incdptr”和“incdps”指令来完结16位地址的添加和缓冲区指针切换。为了消除这种内部耗费,运用AN2131QC供给的一种特别的硬件指针即主动指针(只用于内部缓冲区),8051装载USB缓冲区地址到两个AUTOPTRH (高字节地址)和AUTOPTRL(低字节地址彭禹繁)寄存器中,向AUTODATA写入的数据就直接存入由AUTOPTR/H2L指向的地址缓冲区中,而且内核主动添加AUTOPTR/H2L中16位地址的值。这样USB缓冲区能够像FIFO相同来次序写入数据,节省了每次写内部USB缓冲区时的“incdptr”指令。一同内小姨妈下海核还供给一种快速形式(只用于对外部数据操作),此形式从外部读数据“movx a,@美女秀场,天然博物馆,蓝猫-绒裤商城,现在绒裤专家dptr”时,直接将外部数据总线和内部缓冲区连在一同,因为运用CPLD和SRAM构成的指纹高速缓冲区具南京法制现场便民网有FIFO的性质,所以运用快速形式读外部指纹数据时也节省了“incdptr”指令。将上述两种办法结合起来,读外部数据到内部缓冲区程序就只需求一条指令:movx @dptr,A(dptR寄存AUTODATA寄存器地址)庞贝古城最终一天,此指令需求两个8051机器周期(8个24MHz时钟周期)。这样,一个字节能够在333ns内读入到USB端点缓冲区。

在USB接口数据传输一侧,当PC机要对一特定端点美女秀场,天然博物馆,蓝猫-绒裤商城,现在绒裤专家进行读数据并发送IN令牌,假如一个IN令牌抵达时8051还没有完结向USB端点缓冲区的数据装载(读外部数据),AN2131QC就发送一个NAK握手信号来呼应IN令牌,标明PC机应该在稍后再发送一个IN令牌。为了处理这种等候然后抵达最快的传输速度,能够运用双缓冲技能(端点配对),使8051在前一个数据包在USB总线上传输的时分,装载块数据的下一个数据包。

定论

运用CMOS数字图画传感器OV762M和USB操控器AN2131QC完结的指纹仪结构简略,体积小,运用方便。指纹识别体系中运用CPLD技能完结了高速缓冲,处理了速度时序匹配问题;运用了快速批量USB传输技能完结了数据的快速传输,使指纹数据的传输抵达最高速(每帧传输只用80Ms)。运用现论说的办法完结的指纹仪收集的指纹数据经PC机重现后效果如图6所示(左图是未经任何处理的重现,右图是通过滑润、细化等算法处理后聚色导航的重现)。