集创指纹识别传感器ICNT7183开启超低功耗手指唤醒之门

2015-10-21

        集创北方于近期推出了一款低功耗CMOS电容式指纹识别传感器芯片ICNT7183。凭借超低功耗的手指触摸唤醒功能,ICNT7183特别适于Android移动平台应用,如要求高性能、低成本和低功耗的智能手机、平板电脑、PDA和笔记本电脑等。



        生物识别市场的增长速度非常快,2014年采用指纹识别技术的移动设备已经达到3.5亿台,预计2018年将会增长到10亿以上,这就意味着年复合增长率达到40%。生物识别技术的类型也在不断丰富,移动设备中主要使用的是指纹识别。据统计,2014年美国移动欺诈损失高达9200万美元,随着移动支付业务的不断发展,这将成为一个很大的安全隐患,而传统密码已然越来越难以满足安全需求,指纹识别是较为理想的解决方案。针对指纹识别市场的巨大需求,集创的ICNT7183应运而生。

        ICNT7183采用持久耐刮伤涂层,可以提供具有256灰阶水平的高质量指纹图像,感应阵列为160 x 160,分辨率达到508dpi,最低工作电流仅为5μA,支持手指唤醒功能,可自动校准。


ICNT7183功能模块
1. 感应阵列:检测电容并转换为电信号;
2. ADC:模数转换器,将电压转换为数字信号;
3. 行/列解码器,流量控制:控制ICNT7183的工作模式,同时选择感应区的不同工作模式;
4. 数据处理:ADC输出的数据在数字域进行处理,设置为256灰阶数据格式;
5. SPI接口:ICNT7183通过4线SPI接口(SPI_CLK,SPI_MISO,SPI_MOSI和SPI_CS_N)与处理器通信;
6. 手指检测:ICNT7183可以执行手指检测操作,并提供超低功耗的手指唤醒功能。

运行模式
        ICNT7183主要有4种运行模式,分别为图像捕捉模式、睡眠模式、深度睡眠模式和手指检测模式。

ICNT7183的运行模式


图像捕捉模式:当处理器通过SPI接口发送CAPTURE_IMAGE命令时,ICNT7183进入图像捕捉模式。传感器接收CAPTURE_IMAGE命令,感应阵列开始检测指纹图像,如果被捕获的图像数据可读,中断信号(引脚INT)建立。当处理器发送READ_IMAGE_DATA命令时,图像数据将被读取。READ_IMAGE_DATA命令可以随时中断,图像数据可以通过READ_IMAGE_DATA命令被读出。该传感器芯片可通过发送ACTIVE_IDLE_MODE命令返回到空闲状态。

睡眠模式:睡眠模式是专为提高系统功率效率而设计的,特别适于移动应用。当接收到ACTIVE_SLEEP_MODE命令时,传感器进入睡眠模式,在该模式下,传感器保持在低功耗状态,并定期唤醒执行减少手指检测,如果检测到传感器上有手指触碰,则从睡眠模式进入空闲模式,并设置中断。

深度睡眠模式:处理器可以控制ICNT7183进入深度睡眠模式,进一步降低功耗。与睡眠模式不同,传感器不会在在深度睡眠模式下执行减少手指检测,芯片不会回应手指的触摸动作,只有通过SPI命令才能回到空闲状态。

手指检测模式:当接收到FINGER_QUERY命令时,ICNT7183执行手指检测操作,通过捕获尺寸减少的分区集,可以检测到是否有手指触碰传感器,以及触碰的区域,这样,不用进行完整的图像捕获操作,从而减少了捕捉响应时间,提高了性能。该传感器可支持多达12个8x8感应阵列的分区,且分区的数量和位置可以通过寄存器进行配置。如果有手指放在传感器上,捕获的像素值会被分区收集,并与设置在寄存器中的可调阈值进行比较,当传感器被手指完全覆盖时,状态寄存器会显示出是12个分区中的哪一个已经超过了阈值,如果手指被检测到,则设置中断,传感器芯片返回空闲状态。手指检测可定期执行。执行周期可通过寄存器来调整。


时钟
        ICNT7183有两个片上时钟发生器。一个用于产生系统时钟信号,其默认值为5MHz;另一个是睡眠模式定时器,时钟频率为16kHz。该传感器芯片支持时钟校准,可以通过SPI时钟校准上述两个时钟信号。

手指驱动

        ICNT7183集成了高性能的电荷泵,用以将1.8V的芯片供电电压升压到更高电平,用以作为手指驱动电源,手指驱动信号最高可达6Vp-p。这个充电泵的输出电压值可由软件配置。该电荷泵也可以关闭,采用1.8V电源电压作为手指驱动电源。ICNT7183还支持由寄存器设置的外部手指驱动电源,用户可以通过设置寄存器来驱动VDDTX引脚,作为手指驱动电源。



软件支持
        集创已完成ICNT7183的Android Demo硬件平台调试。我们可以为客户提供以下软件支持:驱动源码,可以协助客户移植;提供Android HAL层和算法库,无需用户移植,直接调用;提供FingerPrintService框架APK和JAR包,需要用户在Android环境下编译为system权限的APK,随系统自启动,提供FingerPrint服务;提供客户端Demo APK程序,用户可参考此代码实现自己的指纹识别功能。


Android Demo硬件平台


        相较于语音识别、面部识别、虹膜识别等技术,目前指纹识别是应用最为广泛的生物识别技术,它的优点是使用起来非常便利,能够提供高可用性。集创将在ICNT7183的基础上,不断提升指纹识别传感器芯片性能,研究、完善指纹算法,以满足包括移动支付在内的越来越高的应用需求。


ICNT7183特征及参数
感应阵列:160 x 160
感应面积:8mm x 8mm
分辨率:508dpi
ADC精度:8-bit,256灰阶
通讯接口:4线SPI(Up to 12MHz)
1.8V单电源供电
1.8V/3.3V兼容的I/O
手指驱动信号:6Vp-p
图像捕捉模式电流:6mA
深度睡眠模式电流:5μA
ESD:>15KV
支持手指唤醒功能/超低电流消耗
自动校准
芯片封装:LGA
表体材料:Coating