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1、DSP的自动指纹识别系统.freels320vc5402具有很高的性价比,可以访问1m的程序空间和64k的数据空间。内部自带的16k双寻址ram,可以在一个指令周期内完成两次读操作或一次读和一次写操作。锁相环电路则可提供高达100mhz的工作频率,.freelbf200。它由256列×300行电容阵列组成,芯片内设计有两套采样保持电路用于指纹图像的采集。图像传输速度最大可达30帧/秒,能够满足连续指纹图像的采集和比对。mbf200具有手指自动检测电路(afd),它允许dsp在没有指纹时处在低功耗待命模式,当有手指时才通过中断唤醒它进行相应的处理。然而实验证明,afd功能的可靠性较
2、差,不能满足设计要求。为此,在设计上采用了手动开关加软件查询方式来判断是否进行指纹的采集。当主机接口(hpi)中的hpiena管脚通过电阻接地,则系统复位上电后,hpi接口将作为通用输入输出口(gpio)来使用。将手动开关的输出信号线和gpio的一个指定的输入口相连接,当要进行指纹采集时,通过开关产生一个输出信号;而系统初始化后dsp不断的查询gpio中指定的输入口状态,一旦发现状态发生变化,就进行指纹图像的采集。实验证明,这种方式很好的解决了图像采集的问题,提升了系统的可靠性。除此之外,gpio中其它的管脚可作为输出管脚来使用,用于控制声光报警电路。2.3dsp与pc接口的设计
3、为了充分利用vc5402的片上资源,降低成本。系统中使用maxim公司的通用异步串行收发器max3111e实现dsp和pc的通信。max3111e应用spi接口与主控制器进行通信,它具有四个rs-232电平转换器,这样无需再接入max232进行电平转换,从而应用一个芯片就实现了具有spi接口的主控器与pc进行异步数据传输的功能。vc5402的时钟停止模式兼容spi通信协议。当mcbsp被设置成时钟停止模式时,可将发送帧同步信号(fsx)用作spi协议中/ss,将发送时钟(clkx)用作spi协议中sck;接收串行数据(dr)和发送串行数据(dx)分别作为协议中的miso和mosi
4、。由于发送器与接收器在芯片内部实现了同步,所以接收时钟(clkr)和接收帧同步信号(fsr)不用于spi模式中。当将vc5402配置为主器件,max3111e配置为从器件时,系统中mcbsp各个寄存器参数的设置如表1所示:表1dsp作为spi协议主器件时,mcbsp的配置需要设置的位所在寄存器功能描述系统所采用的值clkstpspcr1禁止或使能spi模式11bclkxppcr控制bclkx信号的极性0bclkxmpcr控制bclkx信号的方向1bclksmsrgr2采样率时钟从cpu时钟中取得1bclkgdvsrgr1设定采样率分频系数29fsxmpcr控制bfsx信号的方向1
5、bfsgmsrgr2bfsx在每次数据传输时有效0bfsxppcr控制bfsx信号极性1bxdatdlyxcr2给bfsx信号提供正确的建立时间01brdatdlyrcr2给bfsx信号提供正确的建立时间01br7128slc84作为全局逻辑控制器件。flash用于存储系统的应用程序,当系统复位后,通过bootloader完成程序的搬移。设计上将flash映射到数据空间的后32k处,选用xf来区分是对sram寻址还是对flash寻址。当系统上电复位后,xf引脚输出高电平,这时flash将映射到数据空间中;当程序加载结束后,在系统初始化期间拉低xf信号屏蔽flash,从而使sram
6、占据数据空间。另外,将mbf200映射到i/o空间的前32k处,使用a15和/is作为片选信号。在设计上采用原理图形式编写cpld程序,部分程序代码如图3所示:图3cpld原理图程序3指纹识别算法设计概述原始指纹图像通常含有较多噪声,因此需要进行预处理来改善图像的质量,以便进行特征提取和比对。预处理包括方向图计算、图像增强、二值化及去噪、图像细化及去噪。由于指纹的纹线具有缓慢变化的特点,在局部通常具有明确的方向性,所以可以利用方向图对图像进行平滑和锐化处理。沿纹线的切线方向对图像进行平滑,以起到连接不应有的间断的作用:沿纹线的法线方向对图像进行锐化,以突出纹线的边缘。二值化就是把
7、8灰度的指纹图像变成0和255的二值图像。二值化后的图像通常在脊线上会有白色的斑点,程序上使用种子填充法把斑点去掉。为了进一步压缩数据,需要对二值化图像进行细化处理。细化时应保持纹线的连接性、方向性不变,还应保持纹线的中心基本不变。细化后的纹线会出现搭桥及豁口,因此必须进行细化后的去噪工作。预处理中各步骤的图像如图4所示。设计中使用纹线端点和分叉点作为指纹特征点,这不仅是因为这两类特征点出现的几率最高且容易检测,更重要的是它们足以描述指纹的唯一性。程序中使用纹线跟踪方法提取特征点
