實用性指紋識別模塊設(shè)計方案，提供軟硬件參考設(shè)計

2.2 系統(tǒng)創(chuàng)新點

縱覽全球諸多指紋識別事件：出入關(guān)按指紋、開門按指紋、領(lǐng)社保按指紋、上班考勤按指紋、幼兒園接送孩子按指紋、銀行取款按指紋、超市購物按指紋付款、洗衣服按指紋進行分工、打手機按指紋、上電腦按指紋等等新現(xiàn)象層出不窮，指紋識別已經(jīng)與人們的生活休戚相關(guān)。指紋化產(chǎn)品呈現(xiàn)出廣闊的市場開發(fā)前景和巨大的利潤空間。

由于此開發(fā)板具有VGA、RS232、鍵盤/鼠標(biāo)等接口，可以很方便的在很多產(chǎn)品得到應(yīng)用，使產(chǎn)品具有指紋識別的功能。例如，它可以與指紋保險箱（柜）、指紋門鎖、IC卡系統(tǒng)、汽車啟動系統(tǒng)連接使用，也可以統(tǒng)購RS232和計算機等設(shè)備聯(lián)機使用。同時，目前的指紋識別認證系統(tǒng)大都采用DSP或者ARM來實現(xiàn)，這樣的嵌入式系統(tǒng)很難實現(xiàn)小型化集成化，更無法SOC，使得指紋識別在小型化便攜式產(chǎn)品中的應(yīng)用得到局限，而本模塊以FPGA作為核心控制系統(tǒng)，由于FPGA具有高度集成、低功耗、短開發(fā)周期等優(yōu)點，所以如果本模塊設(shè)計成功，可以實現(xiàn)指紋識別模塊的小型化、集成化和SOC，使得指紋識別可以應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，為人們的生活帶來更多的便利和安全，同時也具有更廣闊的市場開發(fā)前景和更大的利潤空間。

技術(shù)成熟性和可靠性論述

本模塊采用xilinx公司Spartan 3E系列XC3S500E型FPGA作為核心控制芯片，這款芯片采用90ns的先進工藝，最大容量50萬門，足以滿足設(shè)計的要求。美國富士通公司的MFS300滑動式電容指紋傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS 技術(shù)，含有8 位A/D 變換器，能在2.8 V～5 V 的寬電壓范圍內(nèi)工作，能自動檢測到是否有指紋到達傳感器，并實現(xiàn)在線采集。它能在保證指紋圖像高分辨率(500dpi)的同時大大減小了傳感器的尺寸(13.3×3.6mm2)。系統(tǒng)利用XC3S500E的SPI端口和MPS300進行數(shù)據(jù)傳輸，使得傳輸更方便，傳輸速度更快、抗干擾能力更強。再加上該模塊利用嵌入式軟核實現(xiàn)系統(tǒng)的管理，利用硬件實現(xiàn)識別算法，保證了系統(tǒng)功能的完整性與識別的正確性。而識別算法我們采用美國FBI推薦的特征點匹配算法來實現(xiàn)指紋的識別，更保證了系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

項目實施方案

1.方案基本功能框圖及描述

用框圖的方式并加以簡單的描述簡述實施本項目的技術(shù)方案。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)采用xilinx公司Spartan 3E系列XC3S500E型FPGA作為核心控制芯片，通過MFS300滑動式電容指紋傳感器進行指紋圖象的采集，自動A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過SPI端口傳送給FPGA核心控制單元，以進行指紋登記或指紋對比。內(nèi)擴展的SRAM和Flash 分別用作存儲指紋程序運行時的臨時數(shù)據(jù)和指紋數(shù)據(jù)信息。PROM在上電時對FPGA 進行程序配置。鍵盤用于實現(xiàn)模塊模式的切換和模塊密碼設(shè)置等功能。RS23接口可以與計算機等設(shè)備進行聯(lián)機操作，方便系統(tǒng)功能的擴展。該系統(tǒng)利用嵌入式軟核實現(xiàn)系統(tǒng)的管理，利用硬件實現(xiàn)識別算法，保證了系統(tǒng)功能的完整性與識別的正確性。

2.需要的開發(fā)平臺

實現(xiàn)本方案所需要的基本功能、功能、接口

所需要的目標(biāo)FPGA開發(fā)平臺，簡述為什么需要此平臺

是否需要其它配套的開發(fā)工具

需要的硬件開發(fā)平臺是：初級板Spartan-3E

以partan 3E系列XC3S500E型FPGA作為核心控制系統(tǒng)，利用其SPI端口訪問MFS300傳感器的寄存器實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集任務(wù)，在其內(nèi)部嵌入DSP軟核，實現(xiàn)對圖像的預(yù)處理、特征參數(shù)的提取和匹配，利用其外設(shè)FLASH存儲指紋數(shù)據(jù)信息，建立指紋數(shù)據(jù)庫；通過LCD顯示模塊建立人機交互界面等。

需要的軟件開發(fā)平臺是：Xilinx ISE 9.1i、Matlab等；

利用Xilinx ISE 9.1i完成對FPGA的控制，利用Matlab實現(xiàn)濾波器的仿真，算法的研究，軟核的制作等。