·科技创新
数字技术与应用
基于ZigBee网络的无线指纹识别系统的设计与实现
潘伟
（山东大学计算机科学与技术学院
山东济南
250101)
[摘要]本文介绍了--种基于DSP和MCU的双片结构的无线指纹识别系统的设计实现。本系统由AES2510和TMS320VC5507构成指纹图像采集模块，由PIC18LF4620和MRF24J40构成基于ZigBee网络的指纹认证信息的无线传输模块。该系统相对传统的嵌入式指纹识别系统更适合于人员多和指纹采集地点发散的场合，可以作为大型考勤系统的一种解决方案，
[关健词]指纹传感芯片[中图分类号]TP39
指纹识别系统
ZigBee无线网络[文献标识码]A
[文章编号]10079416（2010）03-0043-02
Design and
AImplementationofWirelessFingerprintIdentification
SystemBasedonZigBeeNetwork
Pan Wei
(ShanDongUniversity，Schoolof ComputerScienceand Technology)
[Abstract)This paper presentation the design and implementation of the wireless fingerprint identification system by a DSP and MCU based on the two-piece structure. The system is composed of fingerprint sensor AES2510 with DSP (TMS320VC5507) as eeea module based on ZigBee network. As to traditional embedded fingerprint identification system, the system is more suitable for more staff and fingerprint collection sites divergence' s occasions. The system is suitable for a largescale checking system' s solution.
[Key Wordsjfingerprint sensing chip fingerprint identification system, ZigBee' s Wireless Network
1引言
目前广泛应用的嵌入式指纹识别系统主要由指纹识别传感器和嵌入式处理器完成指纹信息的采集。分析和比对来实现身份认证，进而通过申口与上位机通信实现身份认证信息的综合管理，是一种集中式指纹采集系统。本文将提出一种基于 ZigBee尤线网络的指纹识别系统的设计与实现，其原理如图1所示。本系统每个节点为·个独立的嵌入式指纹识别设备，各个节点通过ZigBee协议进行无线网络连接，每个节点的指纹身份认证信息通过 ZigBee无线网络传到ZigBee中心节点最后通过RS232由上位机进行身份认证信息的综合处理。本系统适合于指纹采集分散的场合，例如人数多和采集地点分散的考励系统可以采用这种模式。
2ZigBee无线网络协议
ZigBee是-种新兴的短距离，低功耗，低数据传输率、低成本，低复杂度的无线网络技术。ZigBee网络包含协调器、路由器和终端设备三种协议设备，可构成网状网络，最多可支持65536个节点，ZigBec网状网络如图2所示，ZigBee网络可以工作在2.4GHz，915MHz和868MHz三个T作频带，工作在2.4GHz频带的数据传输率为250Kb/S，节点间传输距离可以达到100 米的范围。与其他尤线协议相比，ZigBee 无线协议的复杂度低，降低了资源要求， ZigBee协议栈-般为4KB-32kB，由网络协调器节点
客纳网络内所有节点的设备信息，数据包转发表、设备关联表、与安全有关的
万方数据
密销存储等，各节点可由8位微控制器实现ZigBee协议层。对于指纹采集系统的身份认证信息可由ZigBee节点以接力方式传送到ZigBee中心节点进面传给上机选行综合处理。
指纹识别节点的设计 3
3.1指纹识别节点的工作原理
本系统的指纹识别节点采用双片结构11，是由两片嵌人式处理器构成的两个小系统结合面成。一个系统是以高性 DSP为核心配以存储器、指纹传感器构成，完成指纹信息采集，算法处理、模板存储等需要较大运算量和存储景的功能的指纹识别模块；另一个系统以MCU 为核心配以ZigBeeRF无线收发器和天线构成的身份认证信息无线传输模块， MCU通过SPI总线和ZigBeeRF收发器连接，MCU作为SPI主控器件实现 ZigBee协议层，ZigBeeRF收发器作为从动器件和天线共同实现节点间信号的传输。两个系统间以串行接口来完成状态和信息的传输，其结构如图3所示。
指纹识别节点的硬件结构与软件
3.2 设计
3.2.1指纹识则模块
采用AuthenTec公司的AES2510为指纹传感器，该传感器采用超小型48脚BGA 封装，其体积仪为13.5mm×5mm×1. 3mm，其感应区为9.7mm×0.81mm，192 ×16阵列。电压为2.5V时，L作在图像采集模式下该传感器的电流消耗为 35mA；工作电压为2.4~3.6V，寿命可达 100万次，传感器还能够每秒捕获多达240
赖图像，分辨力为500ppi。多种接口方式，由IOSELO和IOSELI引脚决定所处的接口方式。并可自动检测于指的状态4]。采用 TMS320VC5507200（BGA时装）作为指纹识别的处理单元，TMS320VC5507-200 是TI公司生产的高性能，低功耗DSP，最高时钟额率为200MHz，具有64K×16-Bit 片肉RAM（64KB的DARAM+64KB的 SARAM）和32K×16~Bit片内ROM，最大可支持8M×16-Bit片外SDRAM和4M ×16Bit片外Flash扩展。C5507-200还其有丰富的片内外设，这些特点足以胜任指纹识别算法的高性能要求。当AES2510配置为192×16阵列，500ppi和4bit灰度等级时指纹采集图像约1.5KB，考虑到诸如指纹考动系统类型的应用要求存储指纹模板多的情况，应扩展片外Flash进行存储，本系统果用3片K8P1615UQBNorFlash 扩展3M×16-Bit片外Flash扩展，大约可以存储4000个指纹模板，由于指纹识别算法的周件程序大约100KB左右，指纹图像约为1.5KB，C5507-200有128KB片内 RAM故无需扩展片外SRAM或者 SDRAM。指纹识别模块电路原理图如图4 所示。
指纹传感器AES2510的IOSEL0和 IOSEL1引脚接低电平，
使其工作在并口
模式下，C5507片选AES2510后对其进行复位或初始化操作，AES2510开始自动进行指
纹检测，当AES2510检测到手指在传感器有动作后就向C5507发出中断，C5507 通过低8位数据线对AES2510扫描的指纹
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