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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，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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