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新型指纹传感器MBF200的特性及应用

2017-08-24 05:13 摘要：MBF200是富士通公司推出的一款先进的固态指纹传感器芯片，它除可自动检测指纹外，还带有多种接口模式。文中介绍了MBF200指纹传感器芯片的主要特性和功能，给出了其在USB总线接口形式下的电路实现方法，同时给出了读取指纹数据的软件控制流程。

1 引言

指纹识别技术是新近发展起来的一项高新技术。指纹识别是利用人体指纹的唯一性与不变性生理特征，将指纹作为人的一种“活的身份证”或一个随身携带的特殊印章来进行身份识别的一种技术。MBF200是富士通公司推出的一款固态指纹传感器芯片，该芯片具有自动指纹检测功能，可支持多种接口模式，设计方便。本文详细介绍了MBF200的特性，给出了其在USB总线接口模式下的电路实现方法，以及读取所采集数据的软件流程。该设计可用于便携式指纹数据采集系统、智能卡系统、数据库、网络和当地存储的安全进入系统，以及其它安全访问控制系统。

2 MBF200的主要特点

MBF200具有高性能、低功耗和低成本等特点，属于电容性传感器。其电容性传感器阵列由二维金属电极组成，所有金属电极充当一个电容板，接触的手指充当第二个电容板，器件表面的钝化层作为两板的绝缘层。当手指触摸传感器表面时，指纹的高低不平就会在传感器阵列上产生变化的电容，从而引起二维阵列上电压的变化，并形成指纹传感图像。其主要特点有：

●是采用标准COMS技术的电容性固态器件；

●具有500dpi的分辨率；

●传感器面积为1.28cm×1.50cm；

●传感器阵列为256×300点；

●具有自动指纹检测能力；

●内含8位模数转换器；

●可提供三种总线接口形式；

●带有8位微处理器总线接口；

●带有全速USB接口和SPI接口；

●可提供3.3V～5V的工作电压；

●5V工作电压下的功耗小于70mW。 中国大学排名

MBF200的内部结构如图1所示。其中256×300点传感阵列用于产生感应电压；功能寄存器用于对芯片进行操作控制；控制电路用于传感器与外部接口电路的控制，主要负责数据的读出与写入；地址索引寄存器与数据寄存器分别用于对功能寄存器的地址选择及数据的读写；采样保持及AD转换电路用于对传感阵列所产生的电压进行采样。另外，多频振荡电路用于为芯片提供时钟信号。

3 器件功能

3.1 功能寄存器

MBF200是可编程的传感器芯片，它所具有的强大功能是通过内部寄存器设置完成的。表1所列是这些功能寄存器的地址和功能。在对这些寄存器进行操作时，先向地址寄存器内写入所要访问寄存器的地址，然后读写数据寄存器即可。

表1 MBF200中的功能寄存器

地 址标 识功 能0x00RAH行地址高位0x01RAL行地址低位0x02CAL列地址低位0x03REH行末地址低位0x04REL行末地址低位0x05CEL列末地址低位0x06DTR放电时间寄存器0x07DCR放电电流寄存器0x08CTRLA控制寄存器A0x09LTRLB控制寄存器B0x0ACTRLC控制寄存器C0x0BSRA状态寄存器0x0CPGC可编程增益控制寄存器0x0DICR中断控制寄存器0x0EISR中断状态寄存器0x0FTHR门限寄存器0x10CIDH芯片标识高0x11CIDL芯片标识低0x12TST测试模式寄存器

由于列地址最大为256，所以，MBF200只有一个列开始寄存器CAL和一个列结束寄存器CEL。另外，THR用于在自动检测指纹时设置门限电压。PGC用于在A/D转换时设置放大器的增益。

3.2 MBF200的工作过程