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采用S3C2410和Linux系統(tǒng)的指紋識別管理系統(tǒng)
作者Email: newtonian@263.net
摘要：隨著ARM系列處理器性能的不斷提高，過去一些專屬于DSP領(lǐng)域的運算密集型的應(yīng)用，例如指紋識別等，也能夠在ARM處理器上得以很好的實現(xiàn)。并且由于MCU的強大控制功能，以及操作系統(tǒng)的巨大靈活性，使得這種系統(tǒng)有DSP平臺不可比擬的優(yōu)勢。本文著重介紹了基于S3C2410和Linux操作系統(tǒng)的指紋識別管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，以及這種實現(xiàn)方法與傳統(tǒng)DSP系統(tǒng)的異同。
指紋識別技術(shù)在金融、交通、安全等領(lǐng)域以及日常工作和生活中被越來越廣泛地應(yīng)用。指紋識別的算法中通常有大量的矩陣運算，域變換，三角函數(shù)運算等等，屬于典型的運算密集型的應(yīng)用，因此通常采用DSP來實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。不過近期情況有了很大改觀，MCU的性能突飛猛進(jìn)，使得指紋識別這樣的運算密集型的應(yīng)用也可以采用MCU來實現(xiàn)。例如，三星公司推出的基于ARM920內(nèi)核的嵌入式處理器S3C2410，速度高達(dá)200MIPS，完全可以滿足指紋識別應(yīng)用對運算速度的要求。S3C2410具有的豐富外設(shè)，并且可以運行Linux操作系統(tǒng)，這樣的特性則是傳統(tǒng)的DSP所無法比擬的。
進(jìn)行指紋識別，首先要設(shè)法獲取指紋。之前用得最多的是光學(xué)采集器，特點是價格相對便宜（$15-$100），但體積比較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。最近光學(xué)采集器正受到半導(dǎo)體電容陣列式指紋采集器的強烈沖擊。這種新型的采集器采用硅片表面的微小電容陣列來感知指尖的細(xì)微紋理，其特點是靈敏度高，采集圖像質(zhì)量好，并且體積非常小，很容易將其安裝到小型設(shè)備，例如手機或者是門鎖等產(chǎn)品中。盡管目前其價格還比較高（>$25），但由于它是按照莫爾定律發(fā)展的半導(dǎo)體產(chǎn)品，可以預(yù)見，正如傳統(tǒng)的相機會被數(shù)碼相機代替一樣，在不久的將來它將成為指紋采集器的主流產(chǎn)品。目前半導(dǎo)體采集器的主要生產(chǎn)廠家有ST和Fujitsu等。
在我們這項設(shè)計方案中采用的指紋采集器是Fujutsu公司的FSP200。它能在大約25mmX30mm的面積上獲得256X300個象素的指紋圖像。FPS200可以直接連接到S3C2410的總線上，因此這項設(shè)計的硬件十分簡潔緊湊。硬件如下圖所示：
從上圖可以看出，指紋識別核心板實際只有3個組成部分，即電源管理，CPU和內(nèi)存。電源管理部分采用DC-DC以獲得高效率，這對于門鎖等采用電池的應(yīng)用非常有用。內(nèi)存有16MB的SDRAM和4MB的Flash。實際上如果僅僅需要進(jìn)行指紋識別是用不到那么多Flash的，但我們的設(shè)計并不僅僅是要實現(xiàn)簡單的指紋識別，而是一個可以對多個用戶進(jìn)行管理的指紋管理系統(tǒng)，因此4MB的Flash是必要的。
核心板提供了兩個外部接口，即傳感器接口和用戶板接口。傳感器接口采用16Pin的扁平印刷電纜與FPS200傳感器相連。用戶板接口實際上是一個UART，用戶板開發(fā)者可以通過任何一個帶有UART的簡單單片機對它進(jìn)行完全的控制。對核心板的控制是通過一系列指令集來完成。為了與過去的大量用戶保持兼容性，我們的控制指令集與現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的FDA2000指紋識別
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