《基于 KMDF的 USB 指纹采集仪驱动程序》.pdf

中国科技论文在线 基于KMDF 的USB 指纹采集仪驱动程序 刘春河，季昊 北京邮电大学信息与通信工程学院，北京（100876 ） E-mail:spriver@ 摘 要：基于USB 的MBF200 指纹采集仪是AIFS 系统的重要组成部分，负责原始指纹图 像的采集。根据MBF200 的芯片接口，加以必要的辅助电路，设计了指纹采集仪内部电路。 基于 KUDF 驱动框架，设计了核心态驱动程序，可以实现批量和单字节传输。根据指纹图 像的特点，采用硬中断和软中断两种方式保证送入特征提取和比对模块的指纹图像质量。为 了实现Win32 应用程序和驱动程序的通信，设计了统一的通信接口，完成了指纹图像的自 动采集，效果较好。 关键字：核心模式驱动框架；指纹采集仪；功能驱动；例程 中图分类号：TP311.1 0. 引言 指纹识别利用了人体指纹的唯一性和不变性，是生物特征识别领域的重要手段，已广泛 [1] 应用于信息安全领域。自动指纹识别系统（AIFS ） 包含如下过程： 指纹采集 预处理 特征提取 比对 识别结果 图1 AIFS 系统过程 Fig1 AIFS system process flow 指纹采集过程作为指纹识别系统的第一步，负责原始指纹图像的采集，采集图像的质量 直接影响到指纹处理结果。所以指纹采集仪的选取至关重要，影响整个系统的性能。较早出 现的活体指纹采集仪主要采用光学方法，采用光的全反射原理取像；后来陆续出现了超声波 扫描型、热敏型和半导体型的指纹采集仪。超声波采集仪虽然采集质量出色，但是由于造价 高，不适于大批量应用；热敏型采集仪则由于采集质量差、采集面积小，使用较少。半导体 型的大多是基于 CMOS 压感特性，由于性价比高，占据了大部分的指纹采集设备市场。 MBF200 是市场上先进的高性能、低功耗半导体型传感器[2] 。 指纹采集器在系统中使用时，由于大多数产品和Windows 系统相连，所以在Windows 操作系统下的驱动开发显得尤为重要。WDF 是微软下一代驱动模型[3]，兼容Windows2000 以后的所有平台，在Vista 操作系统和即将发布的Windows7 操作系统中均被采用，代表了 驱动设计领域最先进的技术方向。 WDF 封装了驱动程序中的某些共同行为：例如即插即用和电源管理就属于这种共同行 为。因为大多数驱动程序中都需要处理即插即用和电源管理问题，据说这大概要上千行的代 码，况且，没有相当水平还不一定能处理好。为了一劳永逸，WDF 干脆将即插即用和电源 管理封装了进了对象之内，一举成了对象的缺省（默认）行为。 WDF 改变了操作系统内核与驱动程序之间的关系，WDM 驱动程序中，一方面要处理 硬件，另一方面要处理驱动程序与操作系统内核的交互。现在WDF 则将驱动程序与操作系 统内核之间进行了分离，驱动程序与操作系统交互工作交给框架内封装的方法（函数）完成， 这样驱动开发者只需专注处理硬件的行为即可。这不仅避免了顾此失彼两面不周的弊端，也 - 1 - 中国科技论文在线 由于双方的分离，对操作系统内的某些改动和硬件制造商配套驱动程序的开发都有莫大的好 处。 1 MFB200 的结构和特性 MBF200[4]具有256×300 传感器阵列和500dpi 的分辨率，集成8 位A ／D 转换器，工作 电压为 3.3～5V，且有指纹自动检测功能。它提供 3 种总线接口：8 位微处理器总线接口 (MCU)、串行外围设备接口(SPI)和集成USB 全