基于ARM核AT75C220在指紋識(shí)別系統(tǒng)中應(yīng)用
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芯片集成的以太網(wǎng)接口包括了2個(gè)獨(dú)立的10／100Mb／s以太網(wǎng)MAC接口和一個(gè)32kB的數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)。雙端口MAC的設(shè)計(jì)使設(shè)備嵌入到現(xiàn)有的以太網(wǎng)中而不需要另外的電纜，由于2個(gè)MAC接口之間用局部總線連接，大量的數(shù)據(jù)包可以不受延遲地從一個(gè)MAC傳送到另一個(gè)MAC，其間無(wú)需軟件的參與。數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)由MAC接口通過(guò)DMA的方式操作，用于臨時(shí)保存接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包，在大多數(shù)情況下可以滿足較大的通信量。
3 指紋識(shí)別算法
指紋自動(dòng)識(shí)別作為一個(gè)有較大難度的模式識(shí)別研究分支，其研究難點(diǎn)主要集中在如何對(duì)采集進(jìn)來(lái)的各種有噪聲圖像進(jìn)行濾波和增強(qiáng)、如何抽取指紋的全局和局部特征以及如何進(jìn)行在圖像不能完全定位和圖像可能發(fā)生扭曲變形情況下的特征匹配上。一般可以分為以下幾個(gè)步驟，如圖3所示，指紋識(shí)別算法流程主要包括灰度濾波、二值化、二值濾波、細(xì)化、細(xì)化后的去噪等步驟，最后進(jìn)行特征提取和匹配。
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本系統(tǒng)的指紋識(shí)別算法的灰度濾波采用基于塊方圖的方向?yàn)V波，接著進(jìn)行二值化并細(xì)化指紋圖像，在二值化和細(xì)化的過(guò)程中進(jìn)一步去噪聲，消除導(dǎo)致錯(cuò)誤的特征點(diǎn)的可能性。用模板匹配的方法分別獲取指紋的特征點(diǎn)，如端點(diǎn)、叉點(diǎn)等。指紋匹配采用基于中心點(diǎn)的匹配算法。通過(guò)在PC機(jī)上驗(yàn)證，該算法可以達(dá)到較好的效果。
指紋識(shí)別系統(tǒng)一般由指紋傳感器、DSP處理器和外圍電路組成，為增加系統(tǒng)的處理能力，系統(tǒng)中往往還包括另外的處理器管理諸如通信、人機(jī)接口、指紋數(shù)據(jù)庫(kù)等。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，電容式的指紋傳感器FPSll0采集指紋圖像并交由AT75C220內(nèi)部的DSP協(xié)處理器進(jìn)行指紋識(shí)別，完成圖像的預(yù)處理、提取指紋特征碼，并同指紋庫(kù)中的指紋特征進(jìn)行匹配，給出判別結(jié)果。ARM核運(yùn)行于LINUX操作系統(tǒng)之上，實(shí)現(xiàn)了TCP／IP協(xié)議棧，由于指紋識(shí)別器的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和吞吐率要求并不高，但是要求可靠性和保密性比較高，所以傳輸層協(xié)議選擇TCP協(xié)議，并且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)了加密。ARM處理器上還包括了人機(jī)接口和控制輸出，控制輸出用于對(duì)電子門(mén)鎖進(jìn)行控制。另外，ARM軟件還包括門(mén)禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)中的一些專有控制模塊，比如門(mén)禁權(quán)限管理、考勤數(shù)據(jù)庫(kù)管理等。
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5 算法的移植
指紋識(shí)別算法開(kāi)始時(shí)在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，需要移植到AT75C220的DSP子系統(tǒng)中。如果直接用C語(yǔ)言移植，難以發(fā)揮DSP的實(shí)際處理能力，執(zhí)行效率相當(dāng)?shù)?。關(guān)鍵的算法模塊用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)后，指紋的采集、圖像預(yù)處理和匹配可以在1s中完成，算法效率和識(shí)別率與PC機(jī)上計(jì)算相當(dāng)，達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用要求。
6 結(jié) 語(yǔ)
由于硬件采用集成多功能的AT75C220構(gòu)成系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了小型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求。實(shí)踐證明，采用這種結(jié)構(gòu)的設(shè)備處理能力得到了提高，代表了未來(lái)門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)展的方向。
硬件功能的集成使主要的設(shè)計(jì)工作集中在軟件設(shè)計(jì)上，如何進(jìn)一步提高識(shí)別率，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的完善，數(shù)據(jù)的保密性傳輸是今后設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):
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[2].AT75C220datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AT75C220_810052.html.
[3].ARM7TDMIdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/ARM7TDMI_139812.html.
[4].16bdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/16b_2177774.html.
[5].RISCdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RISC_1189725.html.
評(píng)論