OMAP 的平台设计.doc

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1、基于OMAP架构的嵌入式指纹识别系统设计与应用摘要本文介绍了基于开放式多媒体应用平台(OMAP)架构的嵌入式指纹识别系统的设计方案及其在汽车安防领域的应用具体说明了嵌入式指纹识别系统的硬件设计和软件开发并提出个人身份码(PIN)+指纹识别的双重认证技术关键词OMAP嵌入式系统指纹识别引言生物认证技术是信息时代的重要产物之一人体生物特征具有唯一性与稳定性因此人们开发了指纹脸型语音虹膜遗传基因(DNA)结构等多种生物特征识别技术在各种生物特征中指纹的特征性能优异指纹识别技术也正日趋成熟因此针对汽车安防领域的市场需求本文设计了一种基于OMAP架构的嵌入式指纹识别系统该系统识别率高处理速度快可扩展性

2、强必然有着广阔的应用前景和研究价值开放式多媒体应用平台OMAPTI公司的OMAP(OpenMultimediaApplicationsPlatform)平台是基于DSP的开放式多媒体应用平台它采用双核结构把高性能低功耗的DSP核与控制性能强的ARM微处理器结合起来具有集成度高硬件可靠性和稳定性强速度快数据处理能力强功耗低开放性好等优点OMAP平台透过先进的操作系统平台不仅开放了ARM而且开放了DSP通过DSP/BIOS桥DSP的资源就如同ARM的外设一样通过操作系统的API被调用DSP/BIOS桥在OMAP平台上实现了双核的无缝连接OMAP平台支持WinCE、EPOC、Nucleus、VxW

3、orks和Linux等多种操作系统提供了易于使用的开放式编程环境OMAP平台采用双核技术使操作系统的效率和多媒体代码的执行更加优化实时性任务由DSP完成非实时性任务和系统控制工作由ARM完成从而使系统的功耗降至最低成功地解决了性能与功耗的最佳组合问题系统硬件设计基于OMAP架构的嵌入式指纹识别系统(以车载应用为例)主要由OMAP5912嵌入式微处理器FPS200指纹传感器人机界面CAN总线接口USB通信接口电源管理等模块组成系统组成原理如图1所示OMAP5912是整个系统的核心它一方面要控制指纹传感器FPS200进行指纹样本的采集建立指纹样本库并对指纹库进行管理和维护另一方面它还要控制DSP

4、内核处理复杂的指纹识别算法进行指纹图像的处理指纹特征的提取和匹配在系统的操作过程中建立友好的人机界面特别关键在触摸屏控制器ADS7846和OMAP5912的控制下用户可以通过触摸屏以及LCD液晶显示屏方便快捷地进行人机对话如用户个人身份码(PIN)认证指纹库管理与维护等。开放式系统必然要求信息资源共享CAN总线接口能使该系统与汽车上的多个控制器(即电控单元ECU)进行通信USB通信接口的设计使得嵌入式系统的应用更加灵活方便令系统与多种类型的外设进行通信成为可能功能强大的电源管理芯片TPS65010为系统核心部分提供了所需的1.6V1.8V3V3.3V等工作电压并合理地进行功耗分配由于指纹图像

5、数据量大指纹算法复杂设计时需要较大的存储空间因此系统扩展了1个NOR闪存和1个DDRSDRAM系统可通过JTAG接口进行在线调试OMAP5912嵌入式微处理器OMAP5912微处理器是由192MHz的TMS320C55xDSP内核和192MHz的低功耗增强型ARM926微处理器组成的双核应用处理器流量控制器(TrafficController简称TC)用于控制对外部内存的存取其最高工作频率为75MHzTC提供了外部内存快速接口(EMIFF)外部内存慢接口(EMIFS)和内部存储器接口(IMIF)其中EMIFF可与SDRAM连接而EMIFS只能与闪存和速度稍慢的ROM连接OMAP5912内还有

6、192K的内部存储器由ARM和DSP共享TC可以看作储存资源的守卫由它内部的仲裁器来决定哪个核有权利存取这些资源以及是否可以让两个核同时存取这些资源OMAP5912中央有一个高性能的9信道系统直接内存存取器(DMA)这个9信道DMA允许在不同的埠间传送数据而无需ARM干涉DMA可作业的端口包括EMIFFEMIFSIMIF和周边组件FPS200指纹传感器FPS200是Veridicom公司基于标准CMOS工艺的指纹传感器利用半导体硅电容效应硅传感器成为电容的一个极板手指则是另一极板手指纹线的脊和谷相对于平滑的硅传感器之间的电容差即可形成8位的指纹灰度图像FPS200指纹传感器的工作电压在3.3

7、V至5V之间低功耗高效率可以在较小(1.28cm1.50cm)的表面上获得与光学技术同样好甚至更好(500DPI的较高分辨率)的图像质量在硬件设计方面特别要注意的是需要在OMAP5912和FPS200之间增加1个74LV245收发器来解决时序冲突问题这里不再赘述人机界面设计由于触摸屏轻薄输入方便快捷本设计采用四线电阻式触摸屏作为人机界面的输入设备人机界面系统由OMAP5912微处理器触摸屏控制器四线电阻式触摸