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银行用瑞典FPC1011C2电容式指纹传感器

FPC1011C2是银行界最早被大量采用与被越来越多的人认可、使用的电容式指纹传感器,并由力盛公司独家推出。 在经历了十几年缓慢的自然增长后,指纹识别技术即将迎来一个跳跃性发展的黄金时期。纵观全球诸多指纹识别事件:出入关按指纹、开门按指纹、领社保按指纹、上班考勤按指纹、幼儿园接送孩子按指纹、银行取款按指纹、超市购物按指纹付款、洗衣服按指纹进行分工、打手机按指纹、上电脑按指纹等等新现象层出不穷,指纹识别已经与人们的生活密切相关,指纹识别技术在全球范围内已经彻底拉开了“指纹时代”的巨幕。指纹识别技术的巨大市场前景,将对国际、国内指纹识别产业产生巨大的影响。虽然指纹识别市场已经成熟,但是指纹传感器零件种类如此繁多,如何选择一款价钱合适、性能稳定的指纹传感器成为指纹识别企业面临的一个新的问题。指纹识别企业大多数是新新企业,如何做好前期的产品是企业是否能在业内立足、发展的关键。 目前所用的指纹传感器,基本上基于三种技术基础:光学技术、半导体硅技术、射频技术。 1.1光学技术 借助光学技术采集指纹是历史最久远、使用最广泛的技术。将手指放在光学镜片上,手指在内置光源照射下,用棱镜将其投射在电荷耦合器件(CCD)上,进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。 光学的指纹采集设备有明显的优点:它已经过较长时间的应用考验,一定程度上适应温度的变异,较为廉价,可达到 500DPI的较高分辨率等。缺点是:由于要求足够长的光程,因此要求足够大的尺寸,而且过分干燥和过分油腻的手指也将使光学指纹产品的效果变坏。 1.2硅技术(CMOS技术) 20世纪 90年代后期,基于半导体硅电容效应的技术趋于成熟。硅传感器成为电容的一个极板,手指则是另一极板,利用手指纹线的脊和谷相对于平滑的硅传感器之间的电容差,形成 8bit的灰度图像。 硅技术优点是可以在较小的表面上获得比光学技术更好的图像质量,在 1cm ×1.5cm的表面上获得 200~300线的分辨率(较小的表面也导致成本的下降和能被集成到更小的设备中)。缺点是易受干扰,可靠性相对差。 1.3射频技术 为克服光学技术设备和硅技术设备的不足,又出现了一种新型的射频信号指纹采集设备。其原理是利用射频信号具有穿透材料的能力,且随材料的不同产生大小不同的回波(射频信号到达不同材质表面时,被吸收、穿透与反射的程度不同),因此,利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异,就可以区分指纹脊与谷所在的位置。 射频技术所使用的信号频率大于 10KHz,能量被控制在对人体无损的程度(与医学诊断的强度相同)。射频技术产品能够达到最好的精度,它对手指和平面的清洁程度要求较低。 FPC1011C是瑞典 FingerPrints公司成功推出的一种电容式面装指纹传感器。该传感器采用了多项专利,如独立的晶圆体信号放大、传感器表面的保护膜等。内部具有 A/D转换,高速的 SPI接口,8PIN的软排线可以方便的接入各种系统。本文详细介绍了 FPC1011C的特性,给出了其在 SPI接口模式下的电路实现方法。图 1. FPC1011 功能框图 二、FPC1011的主要特点: FPC1011C具有高图像质量、高耐磨、高抗静电、低功耗等特点,是一种全新的基于 certus传感器平台的领先级电容式指纹传感器。它采用独特的反射式测量法,电脉冲信号由内部 IC产生后,经过 ABS导电框发出,当手指接触传感器 ABS导电框以后,谷和脊之因为离传感器电容基板的距离不同,感应形成不用的电压值。经过内部的 A/D转换,从而输出高质量的数字指纹图像。 其主要特点有: ●是采用硅晶圆与工业级陶瓷基板; ●具有 363dpi的分辨率; ●传感器面积为 10.64mm×14mm;●传感器阵列为 152×200点;●耐磨高达 100万次; ●抗静电可达 15KV以上; ●内含 8位模数转换器; ●高速 SPI接口形式; ●可提供 3.3V或 2.5V的工作电压; ●3.3V工作电压下的功耗为 50mW; ●适用温度-20°~+85°。三、FPC1011C的器件功能 FPC1011C的传感器阵列由 152列 200行的传感器单元组成。每一个晶圆体都有独立的信号放大功能,可以将接受到的经手指反射的微弱信号进行放大,从而可以保证获得高质量的指纹图像。通信接口 FPC1011C指纹传感器通过SPI接口(串行外围接口) 来提供通信。当CPHA = "0" 和 CPOL = "0" 时SPI接口是从属接口。象素数据通过传感器输入FIFO(运用读取指令来读入)。最大读取速度是4M象素/秒(=32MHz)。寄存器概要 除了传感器序列里控制像素的转换寄存器外,FPC1011C还包含 14个控制寄存器。 1.STATUS(状态)-寄存器 2.DRIVC(驱动)-寄存器 3.ADCREF (AD转换)-寄存器 4.SENSEMODE (选择测试模式)-寄存器 5. FIFO_TH(FIFO阈值)-寄存器 6. XSHIFT-寄存器 7. YSHIFT-寄存器 8. XREADS(一行同时读取象素数)-寄存器 9. XSENSE(在感应时选择哪些像素有效)-寄存器 10. YSENSE(在感应时选择哪些像素有效)-寄存器 11. SPI_STATUS(SPI接口状态信息)-寄存器寄存器设置指令概要 指令 指令代码 描述 rd_sensor 11H 开启手指感应功能(数据放置在 FIFO中) rd_spidata 20H 从 FIFO读(仅在使用 SPI接口时有效) rd_spistat 21H 从 SPI接口读内部状态寄存器(仅在使用 SPI接口时有效) rd_regs 50H 读内部寄存器(所有寄存器在一次操作中读出,寄存器内容放在 FIFO中) wr_drivc 75H 读 DRIVC寄存器,设置手指驱动振幅 wr_adcref 76H 写 ADCREF寄存器,设置 ADC灵敏度 wr_sensem 77H 写 SENSEMODE寄存器,设置自测试模式 wr_fifo_th 7CH 写 FIFP_TH寄存器,设置对应的数据有效信号(IRQ_DA)d 的 FIFO wr_xsense 7FH 将数据转换为 XSENSE寄存器 wr_ysense 81H 将数据转换为 YSENSE寄存器 wr_xshift 82H 写入 XSHIFT寄存器,在 X轴方向设置转换数目 wr_yshift 83H 写入 YSHIFT寄存器,在 Y轴方向设置转换数目 wr_xreads 84H 写入 XREADS寄存器,在转换 YSENSE寄存器之前设置同一行的读取数目 表 4. FPC1011指令 指令细节 读传感器指令(rd_sensor) 模式 串行 并行 输入参数 1虚拟字节 1虚拟字节 数据延迟 (363±2)tCLK (363±2)tCLK 返回字节 0 *数据延迟指直至 FIFO中的数据有效前,指令的延迟 该指令用来读取传感器全部或部分区域。该指令仅用于开启传感序列,指令本身并不返回任何数据。传感器序列的第一组数据在大约363个时钟周期后进入FIFO。此后每隔8个时钟周期,一个新字节就会写入FIFO,直至由XSENSE, YSENSE, XSHIFT和YSHIFT寄存器定义的区域被读取。 当FIFO存储量达到或超过FIFO_TH寄存器设置的值,IRQ_DA信号经由将高电平信号传给准备取回数据的微控制器。在串行模式下从FIFO中读取数据的详细描述见“Read SPI Data Instruction”。 如果 FIFO装载数据已满,我们将让传感器暂停工作直至数据从 FIFO中读出来防止溢出。在暂停期间所有分析模块均有效,ASIC将在一个正常传感操作中产生电流。 读取 SPI数据指令(rd_spidata) 模式 串行 并行 输入参数 1虚拟字节 NA 数据延迟 0 NA 返回字节 n NA 在指令参数被提供后,数据将被返回。只要SPI_CS_N和SPI_DI保持低电平,数据将持续返回。指令输入后,SPI_DI将作为输入保持低电平,以防下一个字节被误认为一条新指令了。如果设置 SPI_CS_N为高电平,读出程序将停止,为了在之后继续执行读出,我们需要使用 rd_spidata指令。读取 SPI状态指令(rd_spistat) 模式 串行 并行 输入参数 1虚拟字节 NA 数据延迟 0 NA 当执行该指令时,SIP_STAT寄存器的内容将返回。如果传感器读出指令正在执行,使用该指令不会中断读出指令。读取寄存器指令(rd_regs) 模式 串行 并行 输入参数 1虚拟字节 1虚拟字节 数据延迟 0 2±2tCK 返回字节 13字节 13字节 该指令将把所有内部控制寄存器的值装入 FIFO中。 该指令不返回数据。通过 Read SPI Data Instruction(SPI模式下),数据将被读取,Read SPI Data Instruction能直接在该寄存器数据读出指令之后执行。 该指令将完全装满 FIFO,执行完后。当 FIFO中数据有效时,IRQ_DA信号将为高电平。FIFO中的数据读出可以在任何时刻中止。 返回命令 寄存器 1 STATUS 2 不使用 3 DRIVC 4 ADCREF 5 SENSEMODE 6 FIFO_TH 7 不使用 8 XSHIFT 9 YSHIFT 10 XREADS 11 不使用 12 不使用 13 不使用 14 00H 15 00H 16 00H 表 5. 当应用 rd_regs时寄存器值返回顺序 四、硬件开发参考 FPC1011C采用高速 SPI口,可以方便的与各种处理器进行通信。一般的开发周期在一个星期左右。 4.1 开发注意事项 a) 给 FPC的时钟信号 SCK一定要与所用 DSP的相匹配。 b) 发命令的顺序一定要与 DATA SHEET上的一致。 c) 收数据的寄存器一定要设置正确。 d) 要控制好延迟的时间 4.2 参考时序图4.3 部分参考代码 #include "sysfunc.h" #define TIMOD_RAW_TX 0x0001 #define READ_SENSOR 0x11 #define READ_SPI_DATA 0x20 #define READ_SPI_STATUS 0x21 #define WRITE_DRIVC 0x75 #define WRITE_ADC_REF 0x76 unsigned char i1,j1; unsigned char Img_SPI[30400]; { *pSPI_CTL &= (~SPE); *pSPI_BAUD = 0x32; *pSPI_STAT = TXCOL | RBSY | MODF | TXE; *pSPI_CTL = MSTR | TIMOD_RAW_TX | GM | WOM | SZ; asm("ssync;"); } void tart_SPI(void) { *pSPI_CTL |= SPE; asm("ssync;"); } void Disable_Spi(void) { *pSPI_CTL = (*pSPI_CTL & 0x3FFF); asm("ssync;"); } unsigned char SPI_SendByte(unsigned char data ) { unsigned short temp; *pSPI_TDBR = data; asm("ssync;"); temp = *pSPI_STAT; while (temp&0x0008) { temp = *pSPI_STAT; } while (!(temp & 0x20)) { temp = *pSPI_STAT; } data = *pSPI_RDBR; } unsigned char SPI_RecByte(void) { unsigned short SPI; unsigned char data; *pSPI_CTL |= EMISO; *pSPI_TDBR = 0x00; SPI = *pSPI_STAT; while ((SPI&0x0008)) { SPI = *pSPI_STAT; } while (!(SPI&0x20)) { SPI = *pSPI_STAT; } data = *pSPI_RDBR; return data; } void Init_FPC1011C(void) { SPI_SendByte(WRITE_DRIVC); SPI_SendByte(0xff); SPI_SendByte(WRITE_ADC_REF); SPI_SendByte(0x02); } unsigned Read_FPC1011C_Img() { unsigned char val; unsigned short j; unsigned short cnt=0; Start_SPI(); Init_FPC1011C(); SPI_SendByte(READ_SENSOR); SPI_SendByte(0x00); for(j=0;j<400;j++) { SPI_SendByte(READ_SPI_STATUS); SPI_SendByte(0x00); val = SPI_RecByte(); } SPI_SendByte(READ_SPI_DATA); SPI_SendByte(0x00); hhDelay(384);//384 for(i1=0;i1<200;i1++) { hhDelay(170); for(j1=0;j1<152;j1++) { hhDelay(170); Img_SPI[cnt++] = SPI_RecByte(); } } Disable_Spi(); } 5.小结随着信息技术的发展,计算机安全技术和身份认证技术对于人们的工作与生活来说越来越重要。生物特征识别技术为信息社会日益迫切的安全需求提供了一个较好的解决方案。文中所提及的 FPC1011C凭借着她优越的性能和极高的安全可靠性,已经被业内公认为银行金融业的指定零件。随着指纹识别技术进一步发展, 市场进一步的扩大,FPC1011C2是银行界最早被大量采用与被越来越多的人认可、使用。

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FPC1011C2技术指标及参数



项目名称

参数

单位

标准

采集方式

电容

 

 

采集区面积

10.64*14.00

mm

 

封装后(L*W*H)

30*18*3.4

mm

 

数据线(L*W*H)

60*9*0.15

mm

 

解析度

363

dpi

 

象素

8

bit

 

象素数量

152*200

pixels

 

数据输出

SPI

 

 

工作电压

3.3or2.5

V

 

抗静电保护(ESD)

>±15

kv

IEC61000-4-2

耐磨性

> 100

 

适用温度

-20°~+60°

 

 

储藏温度

-40°~+85°

 

应用领域

应用领域涵盖:指纹密码锁、指纹UKEY、指纹采集仪、指纹智能POS机、指纹印章盒、指纹化妆箱、指纹珠宝盒、指纹运钞箱、指纹保险箱、指纹箱包、指纹门禁考勤机、指纹支付等。

行业应用涉及广泛:如金融、安防、交通、医疗医药、电力、政府公检法、教育考试、安全保密、社保等行业。

客户见证

   

我们的3大优势
上海力盛生物科技有限公司专注指纹识别10余年!成功推广瑞典FPCFPC1011指纹传感器,半导体指纹模块、指纹卡模组批发,应用在防盗指纹密码锁,指纹U盘,指纹识别解决方案等产品,适用于金融,安防,医疗,交通,教育考试等行业,是一家专注于指纹识别行业供应商.
应用案例
公司简介

上海力盛生物科技有限公司于2007年落户上海,具有10多年专业电容式指纹识别技术服务商,同时也是一家结合了全国各行业级指纹科技的企业。成功将瑞典FPC指纹传感器代理销售推广于中国金融等领域。随着高新技术的发展,力盛2012年始,进入2.0时代.力盛专注核心技术,创新专营指纹传感器。指纹芯片业务涵盖:指纹智能信用卡、指纹手机、指纹平板、指纹模块、指纹密码锁、指纹UKEY、指纹采集仪、指纹智能POS机、指纹印章盒、指纹化妆箱、指纹珠宝盒、指纹运钞箱、指纹保险箱、指纹箱包、指纹门禁考勤机、指纹支付等。目前指纹产品广泛地应用于金融、安防、交通、医疗医药、电力、政府公检法、教育考试、安全保密、社保等行业,在广大客户中树立了良好的专业服务形象,并有幸连续8年指纹传感器优良销售业绩。   

上海力盛生物科技有限公司拥有业内丰富的指纹芯片、指纹算法等国际技术资源,专业致力于面向全国客户提供优质的指纹产品、专业的指纹技术解决方案和最全面的指纹技术服务,持续为客户创造更大价值。力盛通过多年的专业经营,连续多年获得上海市注册所在开发区“优秀企业奖”、“纳税先进企业”。及成为 “中国自动识别指纹技术创新应用研究会主席团成员单位”、“台湾产业创意促进协会理事长单位”、生物识别产业技术创新战略联盟单位五金联盟副副理事长单位。产品获得“生物识别应用创新奖”、“最佳创新应用设计方案奖”、“中国移动应用创新奖 优秀奖”等荣誉。

荣誉资质
  • 2013年生物识别应用创新奖

  • 2012年纳税企业优秀奖

  • 2011年企业纳税大户光荣册

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