嵌入式指纹识别应用系统设计

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1、嵌入式指纹识别应用系统设计1、功能慨述,产品特色的考虑功能慨述：本指嵌入式纹识别系统是参考门禁、门锁、考勤、保险箱（柜）行业需求而设计的指纹识别产品。由高性能DSP处理器、大容量FLASH和彩色CMOS等芯片构成，具有指纹录入、图象处理、模板存储、指纹比对和指纹搜索等功能智能型模块。产品特色:•抗静电保护功能•集指纹采集、处理、存储、比对于一体•数据的存储和传输采用加密技术处理•提供丰富的设备协议接口，方便接入用户系统•适应于不同应用场合，用户可自行设定不同安全等级2、CPU、存储器、显示器的选择一、CPU模块基于DSP的指纹识别系统,硬件上利用DSP的高速处理能力,构

2、建高速的数据处理平台,软件上参考DSP和硬件逻辑的处理特点,对传统的指纹算法进行改进,满足实时性和可靠性要求。二、存储器模块由于考虑到Flash的性能、容量、成本及耐用可靠性,选用K9F1208UOM作为NAND存储器,其主要特点是:1.编程电压:2.7V～3.6V;2.存储空间组织:(64M+2M)×8bit;数据空间:4planes×1kblocks×32pages×512Byte;3.命令/地址/数据/复用I/O端口;4.硬件数据保护:当电源波动时,擦除或编程操作停止;5.可靠性:可经受100K次的擦写操作,数据可保存十年。与Flash存储器相比较,SDRAM虽没

3、有掉电保持数据的特性,但由于其集成度高,单片存储容量大,且读/写速度快,因此,在设计嵌入式系统时,经常用作主存储器。本系统采用HY57V561620BT-H作为SDRAM芯片,工作电压为3.3V,存储容量为4Banks×4Mbits×16bits,16位数据宽度,由于S3C2440A数据宽度是32位,所以需要两片SDRAM。三、LCD显示模块S3C2440的内置LCD控制器支持单色、每像素2位(4级灰度)、每像素4位(16级灰度)、也支持每像素8位(256色)和每像素12为(4096色)的彩色LCD,并且也支持每像素16位和每像素24位的真彩显示。LCD控制器可以通过编

4、程选择支持不同的LCD屏的要求,例如行和列像素、数据总线宽度、刷新频率等。本系统采用3.5寸真彩TFT液晶屏WXCAT-35TG3#001。3、外围部件的考虑（IP）CAN总线接口通信模块　　CAN协议是建立在ISO的开放系统互联模型的基础上的，取其中的3层：物理层、数据链路层和应用层。物理层和数据链路层的功能可由CAN接口器件实现，而应用层的功能则要靠应用程序来完成。CAN总线接口通信模块的功能是接收和发送CAN总线数据。主要操作包括CAN控制器初始化和CAN总线上接收和发送数据的操作。信息由CAN控制器发送接收到CAN总线，都由CAN控制器自动完成。以太网通信模块以

5、太网是通信网采用的最通用的通信协议标准，该标准定义了在通信网中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问(CSMA/CD)机制，是一种广播网络。数据的发送和接收就必须按以太网IEEE802.3协议来进行。软件的实现主要有模块的初始化、数据的发送和接收3部分。片上移植的μClinux系统包含了TCP-IP协议栈，以太网控制器集成在AT91SAM7X256内部。因此，实际上只要网关系统置开启状态，模块的初始化也随之完成。4、输入、输出设备的配置先通过指纹传感器获取指纹图像信息，再由指纹处理模块进行图像的预处理、特征提取等相关操作，最后保存到存取单元

6、中建立指纹库。识别时，同样通过指纹传感器录入待识别的指纹，再经过指纹处理模块完成图像处理以及特征提取，然后将提取出的指纹信息与指纹库中信息进行匹配，显示匹配结果。指纹采集模块      图像传感器是数字摄像头的重要组成部分,根据组件的不同,可分为 CCD 和 CMOS 两种类型：CCD 是主要应用数字摄像的高端产品,效果好,但成本高；CMOS 效果不如 CCD ,但成本要低一些。鉴于指纹识别器中对质量和成本的考虑,设计采用现代公司的指纹传感器HB7121B,它是使用015μm CMOS工艺开发的高度集成的单片CMOS黑白图像传感器。该传感器的有效像素为400 ×300 

7、个。传感器上有三个8 位的ADC 和414个比较器来数字化像素的输出。三个片上独立的增益控制,只需要很少的几个控制信号就可从片内得到数据, 因此很方便设计成指纹识别器。HB7121B传感器的特点有: 400 ×300 像素分辨率；像素的大小为8μm ×8μm；集成8位的 ADC 用于直接数字量的输出；时钟速率可达15MHz；传感器的接口为I2C总线；内置自动增益控制器AGC。输出模块作为独立的指纹识别系统,经过系统识别的数据可以通过LCD直接显示出来。系统在设计时,也可以将系统作为终端使用,即通过FPGA扩展出以太网接口,作为需要通过网络