嵌入式指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)USB接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2008/8/16 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):718
介紹一種基于單片機(jī)和usb服務(wù)芯片pdiusbd12的usb接口設(shè)計(jì)。該接口應(yīng)用在嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)中,用于嵌入式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行用戶指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的上傳和下載。詳細(xì)介紹了usb接口的硬件設(shè)計(jì)和固件程序的實(shí)現(xiàn)。
在指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中,嵌入式系統(tǒng)由于功耗低、設(shè)備體積小、安全性高等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。通用串行總線(usb)是由inter、microsoft、ibm和nec等共同制定的微機(jī)總線接口規(guī)范,具有較高的傳輸速率(usb 1.1支持最高傳輸速度為12mb/s,而usb 2.0的傳輸速度最高可達(dá)到480mb/s),支持即插即用,占用系統(tǒng)資源少,擴(kuò)展能力強(qiáng)。在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用中,幾乎不可避免與pc機(jī)的通信,由于通信速度的要求以及計(jì)算機(jī)硬件高速發(fā)展,傳統(tǒng)的rs232接口已經(jīng)越來(lái)越不能滿足用戶的需求,所以在嵌入式系統(tǒng)中usb接口的實(shí)現(xiàn)勢(shì)在必行。
1 嵌入式指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)
本文所介紹的嵌入式指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用dsp與單片機(jī)協(xié)同工作,以實(shí)現(xiàn)指紋自動(dòng)識(shí)別以及用戶服務(wù)系統(tǒng)。其中單片機(jī)選用philps公司的p89c52,dsp處理器選用ti公司的tms320c5416。單片機(jī)具有系統(tǒng)控制能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便等特點(diǎn),適合作為系統(tǒng)的控制核心;而dsp采用的增強(qiáng)型哈佛結(jié)構(gòu)、多級(jí)流水線、多處理單元以及特殊的指令(乘加指令等),使得dsp具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,并且tms320c5416支持最高160mhz的時(shí)鐘頻率,基于其強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度,所以將它作為系統(tǒng)的算法核心處理器。由單片機(jī)為核心的控制模塊主要完成用戶服務(wù)系統(tǒng)和系統(tǒng)通信接口,由dsp為協(xié)處理器的算法模塊完成指紋采集和處理。用戶通過(guò)鍵盤輸入控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程,通過(guò)lcd了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)及處理結(jié)果。dsp由其hpi(主機(jī)接口)與單片機(jī)以中斷方式進(jìn)行通信。而整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)usb接口與上位pc機(jī)之間進(jìn)行通信。其結(jié)構(gòu)如圖 系統(tǒng)新用戶注冊(cè)時(shí),通過(guò)鍵盤輸入注冊(cè)id,然后系統(tǒng)由dsp控制指紋傳感器采集用戶指紋數(shù)據(jù)。如果采集到有效指紋,經(jīng)過(guò)dsp進(jìn)行指紋處理得到指紋模板數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將該指紋模板存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。如果需要,也可以通過(guò)usb接口將用戶信息和對(duì)應(yīng)模板都上傳至pc機(jī)中備份。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失時(shí),可以通過(guò)usb接口將pc機(jī)里所存?zhèn)浞菹螺d至系統(tǒng)中。下面著重介紹系統(tǒng)的控制模塊和usb接口的設(shè)計(jì)。
2 系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)控制模塊的核心處理器為p89c52,由于其接口有限,同時(shí)完成系統(tǒng)控制和usb接口控制將十分困難。而從系統(tǒng)成本、開(kāi)發(fā)時(shí)間周期和繼承性方面考慮,換用其他處理器也不太方便,所以必須考慮在此處理器的基礎(chǔ)上完成多項(xiàng)任務(wù)。由指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)看,系統(tǒng)在完成指紋錄入或登錄后才需要利用usb接口完成指紋模板和登錄信息的傳輸,所以對(duì)于處理器來(lái)說(shuō),usb控制和系統(tǒng)控制可以采用時(shí)分復(fù)用的方式進(jìn)行。由此,利用一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片和一個(gè)8總線收發(fā)器來(lái)控制數(shù)據(jù)的選通及流向,以保證系統(tǒng)能夠正常工作。
sn74alvc164245為5v~3.3v電平轉(zhuǎn)換芯片,負(fù)責(zé)控制單片機(jī)與dsp之間的數(shù)據(jù)流向以及電平轉(zhuǎn)換。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的io電平為5v,而dsp的io電平為3.3v,所以必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。另外,sn74alvc164245的oe和dir腳聯(lián)合控制數(shù)據(jù)的流向,當(dāng)oe為高時(shí),芯片兩邊的數(shù)據(jù)互相獨(dú)立;當(dāng)oe為低時(shí),通過(guò)dir的狀態(tài)來(lái)控制數(shù)據(jù)的流向。74hc245為總線傳輸器,用來(lái)控制單片機(jī)同lcd控制芯片ks0108的數(shù)據(jù)通信,其工作原理與sn74alvc164245類似,只是沒(méi)有電平轉(zhuǎn)換功能。同樣,usb服務(wù)芯片通過(guò)suspend管腳來(lái)使能數(shù)據(jù)線,將suspend腳置高電平時(shí),整個(gè)pdiusbd12處于休眠狀態(tài)。由此,單片機(jī)就可以通過(guò)控制引腳的狀態(tài)來(lái)控制數(shù)據(jù)總線,以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的時(shí)分復(fù)用。
3 系統(tǒng)usb接口設(shè)計(jì)
3.1 usb接口硬件設(shè)計(jì)
usb接口硬件主要以接口芯片pdiusbd12為中心,設(shè)計(jì)它與usb物理接口以及微控制器之間的連接。接口模塊通過(guò)跳線選擇供電方式,可同時(shí)支持usb總線供電方式和外設(shè)供電方式,為全速usb設(shè)備接口。設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到可靠性、可測(cè)性以及電磁兼容性。其接口電路如圖3所示。
接口電路供電通過(guò)撥盤開(kāi)關(guān)k1選擇,當(dāng)k1接mvcc時(shí),系統(tǒng)為自供電方式;當(dāng)k1接uvsb時(shí),為總線供電方式。當(dāng)系統(tǒng)處于自供電方式情況下,系統(tǒng)通過(guò)eot_n引腳來(lái)檢測(cè)vusb是否存在,并接上一個(gè)1m?贅的放電電阻來(lái)減弱充電,以確保當(dāng)vusb移開(kāi)時(shí)eot_n變?yōu)榈,并且此時(shí)自供電電源與usb總線之間只能共地,同時(shí)設(shè)備不能通過(guò)usb口向vbns輸出電流。
在單片機(jī)與pdiusbd12的控制通信方面,單片機(jī)通過(guò)對(duì)pdiusbd12的a0腳的狀態(tài)控制來(lái)指示并行數(shù)據(jù)總線p0上傳輸內(nèi)容為命令還是數(shù)據(jù)。此時(shí),pdiusbd12上用于數(shù)據(jù)地址總線復(fù)用的ale引腳一直接地。中斷引腳int_n是系統(tǒng)的關(guān)鍵,幾乎所有usb的活動(dòng)在設(shè)備接口端都是由pdiusbd12接收,然后通過(guò)中斷通知單片機(jī)完成。pdiusbd12上的掛起suspend為一個(gè)雙向引腳,由此保證usb設(shè)備既能被設(shè)備主控(單片機(jī))也能被上位pc機(jī)喚醒,而pdiusbd12
介紹一種基于單片機(jī)和usb服務(wù)芯片pdiusbd12的usb接口設(shè)計(jì)。該接口應(yīng)用在嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)中,用于嵌入式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行用戶指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的上傳和下載。詳細(xì)介紹了usb接口的硬件設(shè)計(jì)和固件程序的實(shí)現(xiàn)。
在指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中,嵌入式系統(tǒng)由于功耗低、設(shè)備體積小、安全性高等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。通用串行總線(usb)是由inter、microsoft、ibm和nec等共同制定的微機(jī)總線接口規(guī)范,具有較高的傳輸速率(usb 1.1支持最高傳輸速度為12mb/s,而usb 2.0的傳輸速度最高可達(dá)到480mb/s),支持即插即用,占用系統(tǒng)資源少,擴(kuò)展能力強(qiáng)。在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用中,幾乎不可避免與pc機(jī)的通信,由于通信速度的要求以及計(jì)算機(jī)硬件高速發(fā)展,傳統(tǒng)的rs232接口已經(jīng)越來(lái)越不能滿足用戶的需求,所以在嵌入式系統(tǒng)中usb接口的實(shí)現(xiàn)勢(shì)在必行。
1 嵌入式指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)
本文所介紹的嵌入式指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用dsp與單片機(jī)協(xié)同工作,以實(shí)現(xiàn)指紋自動(dòng)識(shí)別以及用戶服務(wù)系統(tǒng)。其中單片機(jī)選用philps公司的p89c52,dsp處理器選用ti公司的tms320c5416。單片機(jī)具有系統(tǒng)控制能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便等特點(diǎn),適合作為系統(tǒng)的控制核心;而dsp采用的增強(qiáng)型哈佛結(jié)構(gòu)、多級(jí)流水線、多處理單元以及特殊的指令(乘加指令等),使得dsp具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,并且tms320c5416支持最高160mhz的時(shí)鐘頻率,基于其強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度,所以將它作為系統(tǒng)的算法核心處理器。由單片機(jī)為核心的控制模塊主要完成用戶服務(wù)系統(tǒng)和系統(tǒng)通信接口,由dsp為協(xié)處理器的算法模塊完成指紋采集和處理。用戶通過(guò)鍵盤輸入控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程,通過(guò)lcd了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)及處理結(jié)果。dsp由其hpi(主機(jī)接口)與單片機(jī)以中斷方式進(jìn)行通信。而整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)usb接口與上位pc機(jī)之間進(jìn)行通信。其結(jié)構(gòu)如圖 系統(tǒng)新用戶注冊(cè)時(shí),通過(guò)鍵盤輸入注冊(cè)id,然后系統(tǒng)由dsp控制指紋傳感器采集用戶指紋數(shù)據(jù)。如果采集到有效指紋,經(jīng)過(guò)dsp進(jìn)行指紋處理得到指紋模板數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將該指紋模板存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。如果需要,也可以通過(guò)usb接口將用戶信息和對(duì)應(yīng)模板都上傳至pc機(jī)中備份。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失時(shí),可以通過(guò)usb接口將pc機(jī)里所存?zhèn)浞菹螺d至系統(tǒng)中。下面著重介紹系統(tǒng)的控制模塊和usb接口的設(shè)計(jì)。
2 系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)控制模塊的核心處理器為p89c52,由于其接口有限,同時(shí)完成系統(tǒng)控制和usb接口控制將十分困難。而從系統(tǒng)成本、開(kāi)發(fā)時(shí)間周期和繼承性方面考慮,換用其他處理器也不太方便,所以必須考慮在此處理器的基礎(chǔ)上完成多項(xiàng)任務(wù)。由指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)看,系統(tǒng)在完成指紋錄入或登錄后才需要利用usb接口完成指紋模板和登錄信息的傳輸,所以對(duì)于處理器來(lái)說(shuō),usb控制和系統(tǒng)控制可以采用時(shí)分復(fù)用的方式進(jìn)行。由此,利用一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片和一個(gè)8總線收發(fā)器來(lái)控制數(shù)據(jù)的選通及流向,以保證系統(tǒng)能夠正常工作。
sn74alvc164245為5v~3.3v電平轉(zhuǎn)換芯片,負(fù)責(zé)控制單片機(jī)與dsp之間的數(shù)據(jù)流向以及電平轉(zhuǎn)換。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的io電平為5v,而dsp的io電平為3.3v,所以必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。另外,sn74alvc164245的oe和dir腳聯(lián)合控制數(shù)據(jù)的流向,當(dāng)oe為高時(shí),芯片兩邊的數(shù)據(jù)互相獨(dú)立;當(dāng)oe為低時(shí),通過(guò)dir的狀態(tài)來(lái)控制數(shù)據(jù)的流向。74hc245為總線傳輸器,用來(lái)控制單片機(jī)同lcd控制芯片ks0108的數(shù)據(jù)通信,其工作原理與sn74alvc164245類似,只是沒(méi)有電平轉(zhuǎn)換功能。同樣,usb服務(wù)芯片通過(guò)suspend管腳來(lái)使能數(shù)據(jù)線,將suspend腳置高電平時(shí),整個(gè)pdiusbd12處于休眠狀態(tài)。由此,單片機(jī)就可以通過(guò)控制引腳的狀態(tài)來(lái)控制數(shù)據(jù)總線,以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的時(shí)分復(fù)用。
3 系統(tǒng)usb接口設(shè)計(jì)
3.1 usb接口硬件設(shè)計(jì)
usb接口硬件主要以接口芯片pdiusbd12為中心,設(shè)計(jì)它與usb物理接口以及微控制器之間的連接。接口模塊通過(guò)跳線選擇供電方式,可同時(shí)支持usb總線供電方式和外設(shè)供電方式,為全速usb設(shè)備接口。設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到可靠性、可測(cè)性以及電磁兼容性。其接口電路如圖3所示。
接口電路供電通過(guò)撥盤開(kāi)關(guān)k1選擇,當(dāng)k1接mvcc時(shí),系統(tǒng)為自供電方式;當(dāng)k1接uvsb時(shí),為總線供電方式。當(dāng)系統(tǒng)處于自供電方式情況下,系統(tǒng)通過(guò)eot_n引腳來(lái)檢測(cè)vusb是否存在,并接上一個(gè)1m?贅的放電電阻來(lái)減弱充電,以確保當(dāng)vusb移開(kāi)時(shí)eot_n變?yōu)榈停⑶掖藭r(shí)自供電電源與usb總線之間只能共地,同時(shí)設(shè)備不能通過(guò)usb口向vbns輸出電流。
在單片機(jī)與pdiusbd12的控制通信方面,單片機(jī)通過(guò)對(duì)pdiusbd12的a0腳的狀態(tài)控制來(lái)指示并行數(shù)據(jù)總線p0上傳輸內(nèi)容為命令還是數(shù)據(jù)。此時(shí),pdiusbd12上用于數(shù)據(jù)地址總線復(fù)用的ale引腳一直接地。中斷引腳int_n是系統(tǒng)的關(guān)鍵,幾乎所有usb的活動(dòng)在設(shè)備接口端都是由pdiusbd12接收,然后通過(guò)中斷通知單片機(jī)完成。pdiusbd12上的掛起suspend為一個(gè)雙向引腳,由此保證usb設(shè)備既能被設(shè)備主控(單片機(jī))也能被上位pc機(jī)喚醒,而pdiusbd12
熱門點(diǎn)擊
- 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器原理與設(shè)計(jì)
- 51單片機(jī)8*8點(diǎn)陣LED顯示原理及程序
- 80C51原始IP核內(nèi)部RAM的擴(kuò)展方案
- 單片機(jī)的圖形化編程方法探討
- 用AT89S51單片機(jī)來(lái)制作的手動(dòng)計(jì)數(shù)器
- Proteus在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
- TEA5767收音機(jī)模塊的C51控制程序
- pic單片機(jī)的模擬I2C通信
- ST推出基于STM8內(nèi)核的STM8S系列8位
- 單片機(jī)相關(guān)常用名詞解釋
推薦技術(shù)資料
- 硬盤式MP3播放器終級(jí)改
- 一次偶然的機(jī)會(huì)我結(jié)識(shí)了NE0 2511,那是一個(gè)遠(yuǎn)方的... [詳細(xì)]
- 電源管理 IC (PMIC)&
- I2C 接口和 PmBUS 以及 OTP/M
- MOSFET 和柵極驅(qū)動(dòng)器單
- 數(shù)字恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式(CO
- Power Management Buck/
- 反激變換器傳導(dǎo)和輻射電磁干擾分析和抑制技術(shù)
- 多媒體協(xié)處理器SM501在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
- 基于IEEE802.11b的EPA溫度變送器
- QUICCEngine新引擎推動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)革新
- SoC面世八年后的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇
- MPC8xx系列處理器的嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)
- dsPIC及其在交流變頻調(diào)速中的應(yīng)用研究