基于USB传输及CMOS图像传感器的指纹识别仪的实现

文章摘要：摘 要： 介绍了基于CMOS图像传感器OV762M和EZ—USB AN2131QC USB数据传输的指纹识别仪硬件实现，为匹配时序使用了CPLD技术实现了高速缓冲区，并重点对USB批量快速传输和CPLD缓冲控制的实现进行了讨论。由此方法实现的指纹识别系统反应灵敏，稳定可靠。 关键词： CMOS图像传感器；指纹识别仪；OV7620；AN2131QC；CPLD 引言 CMOS图像传感器是近年来得到快速发展的一种新型固态图像传感器。它将图像传感部分和控制电路高度集成在同一芯片里，体积明显减小、功耗也大大降低，满足了对高度小型化、低功耗成像系统的要求。与传统的CC

基于USB传输及CMOS图像传感器的指纹识别仪的实现,标签：传感技术知识,传感器与检测技术,http://www.88dzw.com
摘    要： 介绍了基于CMOS图像传感器OV762M和EZ—USB AN2131QC USB数据传输的指纹识别仪硬件实现，为匹配时序使用了CPLD技术实现了高速缓冲区，并重点对USB批量快速传输和CPLD缓冲控制的实现进行了讨论。由此方法实现的指纹识别系统反应灵敏，稳定可靠。 

        关键词： CMOS图像传感器；指纹识别仪；OV7620；AN2131QC；CPLD 

引　言 

        CMOS图像传感器是近年来得到快速发展的一种新型固态图像传感器。它将图像传感部分和控制电路高度集成在同一芯片里，体积明显减小、功耗也大大降低，满足了对高度小型化、低功耗成像系统的要求。与传统的CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器还具有集成度高、控制简单、价格低廉等诸多优点。因此随着CMOS集成电路工艺的不断进步和完善，CMOS图像传感器已经广泛应用于各种通用图像采集系统中。同时作为一种PC机与外围设备间的高速通信接口，USB具有许多突出的有点： 连接简便，可热插拔，无需定位及运行安装程序，无需连接外设时关机及重启系统，实现真正的即插即用；高传输速率，USB1.1协议支持12Mb/s；不占用系统硬件资源，能够自动检测和配置外围设备，不存在硬件冲突问题。 

        因此，利用CMOS数字图像传感器与USB接口数据传输来实现的指纹识别仪具有结构简单，体积小，便携化等优点。现将介绍利用OMniVision公司的CMOS彩色数字图像传感器OV762M和cypress公司的EZ—USB AN2131QC USB控制传输芯片(内部集成了增强形51内核)来实现指纹信息的采集和USB传输，同时由于指纹传感器输出数据的速率(27MB/s)与USB控制器(AN2131QC)数据传输速率(12Mb/s)的不匹配，故系统采用了SRAM和CPLD构成中间高速缓冲区。 

系统结构 

        应用AN2131QC、CPLD和OV762M设计的指纹识别系统硬件框图如图1所示： 

        图1　指纹识别硬件系统简略框架图
　　 
        首先，AN2131QC通过I2C对指纹识别传感器(OV7620)的窗口设置等参数进行配置，光学透镜把像成在OV762M的像面上后，CMOS图像传感器(OV7620)对其进行空间采样，并按照一定的帧频连续输出8位的数字图像数据Y[7∶M](输出数字图像数据的帧同步信号为VSYNC，水平有效信号为HREF，输出时钟信号为PCLK)。为了实现指纹传感器输出数据与USB控制器(AN2131QC)读取数据速度与时序的匹配，使用了SRAM(IS61C1024)和CPLD构成高速缓冲区，利用此高速缓冲区将OV762M采集的指纹数据缓存。最后AN2131QC实现与上位机的USB通信，将高速缓冲区中数据的传输到PC机进行相应图像处理。 

CMOS数字图像传感器OV7620 

        CMOS数字图像传感器OV762M集成了一个664×492 的感光阵列、帧(行)控制电路、视频时序产生电路、模拟信号处理电路、A/D转换电路、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彩色图像信号后，模拟处理电路完成诸如颜色分离与均衡、增益控制、gamMA校正、白电平调整等主要的信号处理工作，最后可根据需要输出多种标准的视频信号。视频时序产生电路用于产生行同步、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，外部控制器可通过I²C总线接口设置或读取OV762M的工作状态、工作方式以及数据的输出格式等。 

        AN2131QC通过I2C总线接口设定OV762M的寄存器来控制输出帧率在0.5帧/s～3M帧/s之间变化，输出窗口在4×2～664×492 之间可调(默认输出640×48M的标准VGA格式)，设置黑白平衡等。根据指纹采集的需要，窗口输出设置为： 320×288，经过设定后的OV762M输出时序如图2 所示： 

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