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1、HUBEINORMALUNIVERSITY嵌入式课程设计报告课题：指纹识别门禁系统设计姓名：万苗学号：11院系：计算机科学与技术学院班级：1303班导师：曹杉杉基于ARM的指纹识别门禁系统设计【摘 要】本设计介绍了基于ARM的指纹识别门禁系统的软硬件设计。其中硬件主要是Intel公司基于Xscale内核的PXA255处理器和美国豪威公司的CMOS图像传感器FPS200。软件设计包括系统初始化,指纹处理识别,电控锁控制部分等。经过实际测试该系统工作稳定可靠,达到了设计目的。【关键词】ARM门禁系统指纹识别TCP/IP图像一、门禁系统概述门禁系统(AccessContro
2、lSystem),又称出入口控制系统,是为保障人们生活、工作及财产安全,对重要通道的出入口进行管理与控制的系统。随着技术的发展,门禁系统已经从传统的卡式门禁系统发展到今天的生物特征识别门禁系统。生物特征识别门禁系统是以人体生物特征作为辨识条件的指纹比对、掌纹比对、语音比对等。这些生理特征相同的概率达到数十亿分之一,因此具有无法仿冒与借用、不怕遗失、不用携带、不会遗忘,有着个体特征独特性、唯一性、安全性的特点,适用于高度机密性场所的安全保护。其中指纹识别发展最早,使用也最广泛。并逐渐与网络集成。二、PXA255处理器和指纹传感器FPS200简介本系统采用Intel公司基
3、于Xscale内核的PXA255处理器。Xscale微架构采用ARMV5TEISA兼容指令集(浮点指令集除外),它以ARM核为中心,在其周围扩展了指令和数据内存管理(InstructionandDataMemoryManagementUnit),指令、数据和微小数据高速缓(Instruction,DataandMini-DataCache),写缓冲、全缓冲、挂起缓冲和分支目标缓冲,电源管理单元,性能监测单元,调试和JTAG单元以及协处理器接口、MAC协处理器、核心存储总线等。FPS系列CMOS图像传感器芯片是美国豪威公司的产品。FPS200是高度集成的彩色摄像芯片,可
4、带1/4镜头。支持多种格式,内设的SCCB(SerialCameraControlBus)串行控制总线接口,提供简单控制方式。通过该接口,我们可以对FPS200芯片内部所有寄存器值进行修改,从而完成对FPS200的控制,包括色彩饱和度的调整、gamma校正等等。该芯片最高能达到每秒钟30帧的传输速率,并且用户可以控制图像质量,可以根据自己的需要选择合适的图像质量。另外FPS200内置了640×480分辨率的镜像阵列,A/D转换器,并支持外部水平、垂直同步输入格式,数字视频输出、增益控制、黑平衡和白平衡等在内的控制寄存器功能模块。其内部框图如图1：图1FPS200内部结
5、构框图二、系统硬件设计1、结构框图系统的硬件架构原理框图如图2所示,本系统主要实现指纹的识别、处理、特征模板提取、结果显示，以及完成个人身份识别/注册功能。主要由ARM9处理、VGA控制及结果显示等模块组成。2、指纹识别模块指纹识别模块核心部分为FPS200传感芯片，该芯片是一种触摸式CMOS传感器件，其传感区域为1.28cm×1.50cm，500dpi分辨率，内置有8位ADC，且有微处理器总线、SPI总线三种接口模式。其通过改变电容阵列的参数值可在一秒钟内扫描多副指纹图像便自动选择最好的一幅。本指纹防盗系统采用了传感器的USB模式传感器的数据线直接与STR912x芯
6、片扩展口相接。指纹采集电路的原理图如图4所示，其工作原理为:PXA255处理器通过I2C总线设置FPS200的寄存器,系统开GPIO72(VSYNC)的中断使能并检测中断,当GPIO72(VSYNC)中断到来以后,打开GPIO73(HREF)中断使能,关闭其它的中断使能。当GPIO73(HREF)中断到来以后,打开GPIO74(PCLK)中断使能,关闭其它中断。每当GPIO74(PCLK)中断到来,就将GPI2Obuffer里的GPIO64～GPIO71数据采集出来,保存到imgbuf数组中去。重复这一步一直到采满382×240次为止。将imgbuf按照每隔320个元
7、素就舍弃62个元素进行处理,这样得到的数据就是320×240大小的灰度指纹图像。图4指纹采集电路原理图3、数据处理模块数据处理模块主要完成指纹识别的整个处理过程，包括指纹图像软化、方向图提取、图像增强、二值化、图像滤波、图像细化等。该模块采用了TMS320VC5402,使用FLASH和SDRAM分别作ARM处理器的程序存储器。TMS320VC5402是16位定点DSP，采用改进的哈佛结构适应远程通信等实时嵌入式的需要。为了提高速度，本文对一些核心的算法进行了优化。4、全局逻辑控制单元系统中大多数外围器件与DSP的握手信号都是通过可编程逻辑器件来完成的
