采用S3C2410和Linux系統(tǒng)的指紋識(shí)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(guò)去一些專屬于DSP領(lǐng)域的運(yùn)算密集型的應(yīng)用，例如指紋識(shí)別等，也能夠在ARM處理器上得以很好的實(shí)現(xiàn)。并且由于MCU的強(qiáng)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(tái)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。本文著重介紹了基于S3C2410和Linux操作系統(tǒng)的指紋識(shí)別管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，以及這種實(shí)現(xiàn)方法與傳統(tǒng)DSP系統(tǒng)的異同。

    指紋識(shí)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(lái)越廣泛地應(yīng)用。指紋識(shí)別的算法中通常有大量的矩陣運(yùn)算，域變換，三角函數(shù)運(yùn)算等等，屬于典型的運(yùn)算密集型的應(yīng)用，因此通常采用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。不過(guò)近期情況有了很大改觀，MCU的性能突飛猛進(jìn)，使得指紋識(shí)別這樣的運(yùn)算密集型的應(yīng)用也可以采用MCU來(lái)實(shí)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(shí)別應(yīng)用對(duì)運(yùn)算速度的要求。S3C2410具有的豐富外設(shè)，并且可以運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，這樣的特性則是傳統(tǒng)的DSP所無(wú)法比擬的。

    進(jìn)行指紋識(shí)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(diǎn)是價(jià)格相對(duì)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(qiáng)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(lái)感知指尖的細(xì)微紋理，其特點(diǎn)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(jī)或者是門鎖等產(chǎn)品中。盡管目前其價(jià)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(jī)會(huì)被數(shù)碼相機(jī)代替一樣，在不久的將來(lái)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(xiàng)設(shè)計(jì)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(gè)象素的指紋圖像。FPS200可以直接連接到S3C2410的總線上，因此這項(xiàng)設(shè)計(jì)的硬件十分簡(jiǎn)潔緊湊。硬件如下圖所示：

    從上圖可以看出，指紋識(shí)別核心板實(shí)際只有3個(gè)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(duì)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(shí)際上如果僅僅需要進(jìn)行指紋識(shí)別是用不到那么多Flash的，但我們的設(shè)計(jì)并不僅僅是要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的指紋識(shí)別，而是一個(gè)可以對(duì)多個(gè)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(gè)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(shí)際上是一個(gè)UART，用戶板開發(fā)者可以通過(guò)任何一個(gè)帶有UART的簡(jiǎn)單單片機(jī)對(duì)它進(jìn)行完全的控制。對(duì)核心板的控制是通過(guò)一系列指令集來(lái)完成。為了與過(guò)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(shí)別

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