Разработка схем программно-аппаратного комплекса биометрического датчика с интерфейсом локальной сети

СОДЕРЖАНИЕ:

Стр.

1. Разработка структурной схемы программно-аппаратного комплекса биометрического датчика с интерфейсом локальной сети……………………………
2. Разработка функциональной схемы программно-аппаратного комплекса биометрического датчика с интерфейсом локальной сети……………………………
3. Разработка принципиальной схемы сопряжения датчика FPC1010 и микроконтроллера MC9S12NE64……………………………………………………….
4. Разработка алгоритма передачи изображения с датчика FPC1010 в локальную сеть Ethernet………………………………………............................................................
5. Cистемы команд управления датчиком FPC1010……………………………………..
6. Разработка алгоритма управления SPI и управления датчиком FPC1010…………..
7. Описание алгоритмов разработанных функций………………………………………
7.1. Разработанные функции………………………………………………………………
7.2. Алгоритмы разработанных функций………………………………………………...
8. Разработка методики тестирования разработанного комплекса……………………..
ПРИЛОЖЕНИЕ А………………………………………………………………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ Б…………………………………………………………………………..
Список используемых источников………………………………………………………..

1. Разработка структурной схемы программно-аппаратного комплекса биометрического датчика с интерфейсом локальной сети

Структурная схема программно-аппаратного комплекса считывания и передачи по локальной сети изображения отпечатка пальца (в дальнейшем ПАК) представлена на рисунке 1.1 . В состав входят следующие устройства:

- демонстрационный комплект на базе процессора MC9S12NE64

- датчик отпечатка пальца FPC1010

- блок питания

- соединительные шнуры

Демонстрационный комплект MC9S12NE64 является управляющим устройством разрабатываемого ПАК. Его обязанностью является управление процессом считывания отпечатка пальца и передачи полученного изображения в локальную сеть в виде пакетов UDP(User Datagram Protocol – протокол передачи данных без установления соединения)

Датчик отпечатка пальца представляет собой емкостной сенсор с последовательным интерфейсом передачи данных (SPI – Serial Peripherial Interface). Предназначен для преобразования аналоговой информации об отпечатке пальца в цифровой код.

Блок питания предназначен для преобразования сетевого напряжения питания переменного тока 220 В в напряжение постоянного тока +9 В. Следует отметить, что датчик FPC1010 использует напряжение питания 3.3 В, которое подается на него с демонстрационного комплекта MC9S12NE64.

Информация об отпечатке пальца, полученная демонстрационным комплектом MC9S12NE64, после соответствующего преобразования отправляется в локальную сеть (LAN), которая объединяет в себе точно такие же ПАК. Пунктом назначения является сервер обработки данных. В локальной сети может быть большое число ПАК, каждый из которых имеет свой IP-адрес, назначаемый в зависимости от структуры локальной сети.

Соединение датчика FPC1010 и демонстрационного комплекта MC9S12NE64 осуществляется по 7-проводному шлейфу ( 4 провода – для интерфейса SPI, 1 – сброс датчика к начальному состоянию, 1 – питание +9 В, 1 – общий провод GND)

Соединение ПАК с локальной сетью осуществляется через разъем RJ-45 посредством неэкранированной витой пары (UTP) 5-й категории. В зависимости от настроек ПАК передача данных в LAN может осуществляться со скоростями 10 и 100 Мбит/с.

Следует отметить, что в данной работе для проверки работоспособности комплекса вместо датчика FPC1010 используется его программная эмуляция на основе дополнительного комплекта MC9S12NE64. На рисунке 1.2 представлена структурная схема такого варианта решения поставленной задачи.

2. Разработка функциональной схемы программно-аппаратного комплекса биометрического датчика с интерфейсом локальной сети

Процесс работы разрабатываемого ПАК можно представить в виде схемы (рисунок 2.1)

Рассмотрим каждый отдельно взятый блок этой схемы.

- «Источник отпечатка» - данный блок отражает процесс прикладывания пальца к сенсору датчика FPC1010, для преобразования изображения отпечатка в цифровой вид. Полученное изображение описывается матрицей из 200 х 152 элементов, каждый элемент представляет собой 1 байт информации, который отображает одну из 256 градаций серого цвета.

- «Датчик FPC1010» - непосредственно само устройство преобразования изображения в цифровой вид. Содержит встроенный АЦП и управляется по SPI определенным набором команд