嵌入式指紋處理系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)
人體的指紋由于具有長期不變性、穩(wěn)定性和難于偽造等特點(diǎn),已經(jīng)成為現(xiàn)代生物識別技術(shù)的首選, 自動(dòng)指紋識別系統(tǒng)(AFIS)是指集指紋圖像的采集、識別并給出身份驗(yàn)證結(jié)果為一體的軟硬件相結(jié)合的系統(tǒng)。目前,自動(dòng)指紋識別系統(tǒng)可以分為兩類:一類是用專門的硬件設(shè)備來采集指紋圖像,然后將采集到的圖像傳送給上位機(jī),利用上位機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力和海量的指紋特征庫,來實(shí)現(xiàn)指紋的識別。一類是將指紋的采集與識別在一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中完成,這類系統(tǒng)通常是用DSP這類具有高速運(yùn)算能力的器件來構(gòu)建。由于嵌入式指紋識別系統(tǒng)存在價(jià)格低廉、使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn),越來越受到人們的重視。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201612/327154.htm采用了MBF200的MCU模式獲取指紋圖像。它與DSP和CPLD的硬件連接如下:傳感器的8位數(shù)據(jù)線直接與TMS320VC5402 的低8位數(shù)據(jù)線相連,讀寫信號線由EPM3032AE控制,通過編程可將采集到的指紋圖像數(shù)據(jù)直接存儲到SRAM 四頁中的任意一頁或兩頁中, 由于SRAM 每頁最多只能提供48KW 的數(shù)據(jù)空間,為了后續(xù)編寫指紋識別程序的方便,編寫程序設(shè)置MBF200的寄存器將采集圖像數(shù)據(jù)控制在48KB以內(nèi),本文所采集的指紋圖像像素為 220×220,存于SRAM的第一頁。另外,需要注意的是MBF200的兩種起振方式:采用內(nèi)部多諧振蕩器起振,將MBF200的FSET 管腳通過者外接晶體振蕩電路,使用外部時(shí)鐘時(shí)通過XTAL1.XTAL2連接晶體電路來產(chǎn)生時(shí)鐘信號。本文通過設(shè)置MBF200寄存器CTRLB的 XTALSEL位為低采用第一種起振方式。指紋采集部分的硬件連接如圖2所示。
圖2 指紋采集部分硬件連接圖 USB接口擴(kuò)展電路模塊
考慮到模塊板可能需要外掛海量存儲器存儲指紋模版及與PC機(jī)等上位機(jī)進(jìn)行通信,采用CH375擴(kuò)展了系統(tǒng)的USB接口,它是一個(gè)USB總線的通用設(shè)備接口芯片,無需用戶編寫驅(qū)動(dòng)程序,CH375以C語言子程序庫提供了USB存儲設(shè)備的文件級接口,這些應(yīng)用層接ISIAPI包含了常用的文件級操作,可以方便移植并嵌入到各種常用的單片機(jī)程序中,這樣對USB 設(shè)備的通信就幾乎和訪問本地硬盤一樣。它具有8位數(shù)據(jù)總線(D0-D7)、讀(/RD)、寫(/WR)、片選控制線(/CS)以及中斷輸出(/INT),可以方便地與TMS320VC5402進(jìn)行連接。另外CH375有一個(gè)地址線A0,它占用兩個(gè)地址位,當(dāng)A0引腳為高電平時(shí)選擇命令端口,可以寫入命令; 當(dāng)A0引腳為低電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)端口,可以讀寫數(shù)據(jù),其硬件連接如圖3所示。
圖3 USB擴(kuò)展硬件連接圖
對于嵌入式指紋處理模塊硬件的構(gòu)建,考慮到整個(gè)模塊所需實(shí)現(xiàn)的功能、成本和處理速度的要求,選用TI公司生產(chǎn)的DSP處理器TMS320VC5402作為整個(gè)模塊的核心處理芯片,它是TI公司推出的一款性價(jià)比極高的DSP處理器,其內(nèi)部包括4KW 的ROM,16KW 片內(nèi)DARAM,2個(gè)定時(shí)器,4個(gè)外部中斷,外部程序空間可擴(kuò)展到1MW,并且它可工作在3種低功耗方式(IDLE1,IDLE2,IDLE3),能較好的滿足本模塊需要。指紋圖像采集芯片選擇FUJITSU公司推出的新一代固態(tài)指紋傳感器MBF200。它是一款專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高性能、低功耗的電容指紋傳感器。
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