基于ARM的指紋識別門禁系統(tǒng)設(shè)計方案

　　具體方法為先計算θ（x, y）在X軸和Y軸上的投影分量：

　　低通濾波表示為:

　　式中，H（u, v） 為二維低通濾波器；wl×wl為5×5濾波器尺寸；w為圖像子塊尺寸（本算法取w=10個像素大?。?。

　　經(jīng)過紋路細化， 二值化圖像的紋路線被細化為只有一個像素寬的連接線段。顯示了原始指紋圖像、增強后的二值化圖像以及細化后的二值化圖像。指紋的特征點信息是從細化后的二值化圖像中提取的。從細化后的二值化圖像中找到分叉點或端點，然后從這些點開始尋找紋路軌跡。通過這些點，紋路的形狀被計算出來。這些形狀數(shù)據(jù)、點的類型以及點的位置就作為該指紋圖像的特征點被記錄下來。

　　特征匹配是根據(jù)兩幅圖像特征點的最大匹配點支持數(shù)來確定的。假設(shè)有甲和乙兩幅圖像，首先依次以甲圖的每一個特征點為基準，依次計算乙圖像中每個和甲圖中基準特征點類型相同的特征點到乙圖中每個特征點的距離和方向，根據(jù)這個距離和方向，再以甲圖中的基準點為原點，計算出甲圖中的一個點，然后判斷是否也是甲圖的特征點， 如果是， 則匹配支持數(shù)加1。按甲圖中特征點順序依次計算， 取最大值就是兩幅圖像的最大支持匹配點數(shù)。

　　如果最大匹配支持點數(shù)大于規(guī)定的值，則認為兩幅圖像匹配。否則，不匹配。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　基于RISC體系結(jié)構(gòu)的ARM微處理器因其體積小、功耗低、執(zhí)行速度快等優(yōu)點在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)采用的是三星公司的嵌入式微處理器S3C2440AL，這是一款高性能、低功耗的功能強大的嵌入式應(yīng)用處理器產(chǎn)品，它采用Intel X-Scale微結(jié)構(gòu)體系框架，集成了許多常用的外圍接口，功能強大。S3C2440AL主頻為400MHz,最高為533MHz；TFS-D0303指紋傳感器由256×300個電容傳感陣列組成，其分辨率高達500dpi，工作電壓范圍為3.3~5V，傳感器內(nèi)部有8位ADC，并具有2組采樣保持電路。整個硬件系統(tǒng)的框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)存儲器接口采用128MB SDRAM存儲器，支持16、64、128、256MB DRAM技術(shù)，4個SDRAM區(qū)，每個區(qū)支持64M存儲器。時鐘允許（一個CKE引腳用于把整個SDRAM接口置為自我刷新），支持最多至6個靜態(tài)存儲器器件（SRAM、Flash、ROM），支持2個PCMCI/CF插槽。

　　時鐘采用3.6864MHz振蕩器，具有核PLL和外圍PLL，可產(chǎn)生各種工作頻率，32.768kHz振蕩器可驅(qū)動實時時鐘、電源管理器和中斷控制器。電源控制器可控制快速/運行、空閑和睡眠工作方式。LCD控制器支持被動（DSTN）和主動（TFT）LCD顯示，最大分辨率800×600×16，2個專用DMA通道，允許LCD控制器支持單層或雙層顯示。實時時鐘（RTC），可產(chǎn)生周期性中斷，把應(yīng)用處理器從睡眠狀態(tài)喚醒。串行口通信USB從模塊，符合USB規(guī)范，支持v1.1版本，支持多達16個端點提供48MHz的內(nèi)部時鐘。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要有以下幾個流程：上電系統(tǒng)初始化、指紋識別、控制電鎖的開啟。系統(tǒng)的精度絕大部分取決于指紋識別的算法。程序初始化后進人低功耗模式，等待各種具體操作。當有指紋采集時，就進入指紋數(shù)據(jù)采集和處理模塊，處理結(jié)束后，又重新退回低功耗等待模式，等待其他操作。同理，當有讀卡數(shù)據(jù)或者時鐘設(shè)置響應(yīng)時，便進入相應(yīng)的操作模塊進行處理。

　　3.1 對S3C2440AL的初始化

　　系統(tǒng)初始化對于嵌人式系統(tǒng)，要在其程序存儲器中有系統(tǒng)初始化代碼（如圖3）。系統(tǒng)執(zhí)行了初始化代碼后，才能正確執(zhí)行其他應(yīng)用程序，初始化在系統(tǒng)復(fù)位后自動完成。系統(tǒng)的初始化必須包含下列初始化代碼，有設(shè)置中斷向量表、初始化寄存器、初始化堆棧指針寄存器、初始化端口、改變處理器的工作模式。系統(tǒng)在用戶模式下才能開中斷。在對指紋傳感器的初始化中，應(yīng)按要求逐步對控制寄存器進行初始化。