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基于嵌入式處理器指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2010-07-05 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

MBF200是富士通公司推出的一款先進(jìn)的固態(tài)指紋傳感器,它除可自動(dòng)檢測(cè)指紋外,還帶有多種接口模式,為電容性傳感器,其電容性傳感器陣列由二維金屬電極組成,所有金屬電極充當(dāng)一個(gè)電容板,接觸的手指充當(dāng)?shù)?個(gè)電容板,器件表面的鈍化層作為兩板的絕緣層。當(dāng)手指觸摸傳感器表面時(shí),指紋的高低不平就會(huì)在傳感器陣列上產(chǎn)生變化的電容,從而引起二維陣列上電壓的變化,并形成指紋傳感圖像。采用標(biāo)準(zhǔn)C13MS技術(shù)的電容性固態(tài)器件,具有500 dpi的分辨率,傳感器面積為1.28 cmxl.50 cm。具有自動(dòng)指紋檢測(cè)能力,內(nèi)含8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,可提供3種總線接口形式。5 V工作電壓下的功耗小于70 mW。
1.2 以太網(wǎng)接口電路
AT91SAM7X256內(nèi)部集成有MAC控制器,可支持MII接口和RMII接口。RTL820lBL則是工業(yè)級(jí)帶有MII接口的10/100 Mb/s低功耗以太網(wǎng),25 MHz時(shí)鐘輸出,智能降功耗模式,可為提供穩(wěn)定可靠的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)解決方案,為工廠企業(yè)及其他惡劣的操作環(huán)境架設(shè)可支持實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng),符合IEEE 802.3u的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)接口電路原理圖如圖2所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/151752.htm



2 分布式軟件
2.1 μC/OS-Ⅱ移植

由于系統(tǒng)硬件平臺(tái)所選用的AT91SAM7X256的RAM、Flash等資源都非常有限,考慮各種因素,選用了μC/OS-Ⅱ作為操作系統(tǒng),TCP/IP協(xié)議通過擴(kuò)展。μC/0S-Ⅱ操作系統(tǒng)是一個(gè)源碼公開、可移植、可固化、可裁剪和占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。其最主要的特點(diǎn)就是源碼公開,絕大部分源碼是用ANSI C寫的。雖然μC/0S-Ⅱ只是提供了時(shí)間管理、任務(wù)問通信同步、任務(wù)管理和內(nèi)存管理等主要服務(wù),但它的可擴(kuò)展性強(qiáng)??蓴U(kuò)展的上層服務(wù)有:設(shè)備驅(qū)動(dòng),文件系統(tǒng),圖形系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議系統(tǒng)等,并且由于其性能可以與許多高端商業(yè)軟件產(chǎn)品相媲美,甚至某些性能比它們還要好,因此,正以其巨大的優(yōu)勢(shì)吸引了眾多開發(fā)者。μC/0S-Ⅱ是專為微控制器系統(tǒng)和軟件開發(fā)而的搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核,是微控制器啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序,作為整個(gè)系統(tǒng)的框架貫穿系統(tǒng)運(yùn)行的始終,對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求很高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言,引入μC/OS-Ⅱ無疑將大大改善其性能。
2.2 CAN總線接口通信模塊
CAN協(xié)議是建立在ISO的開放系統(tǒng)互聯(lián)模型的基礎(chǔ)上的,取其中的3層:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能可由CAN接口器件,而應(yīng)用層的功能則要靠應(yīng)用程序來完成。CAN總線接口通信模塊的功能是接收和發(fā)送CAN總線數(shù)據(jù)。主要操作包括CAN控制器初始化和CAN總線上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的操作。信息由CAN控制器發(fā)送接收到CAN總線,都由CAN控制器自動(dòng)完成。
2.3 以太網(wǎng)通信模塊
以太網(wǎng)是通信網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)定義了在通信網(wǎng)中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法。以太網(wǎng)采用帶沖突檢測(cè)的載波幀聽多路訪問(CSMA/CD)機(jī)制,是一種廣播網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收就必須按以太網(wǎng)IEEE802.3協(xié)議來進(jìn)行。軟件的實(shí)現(xiàn)主要有模塊的初始化、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收3部分。片上移植的μClinux系統(tǒng)包含了TCP-IP協(xié)議棧,以太網(wǎng)控制器集成在AT91SAM7X256內(nèi)部。因此,實(shí)際上只要網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)置開啟狀態(tài),模塊的初始化也隨之完成。
2.4 模塊軟件實(shí)現(xiàn)
算法是指紋識(shí)別系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)中采用的指紋識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)流程為:提取脊線方向,脊線頻率,經(jīng)過GABOR濾波,特征提取,與指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行特征匹配。本系統(tǒng)單個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩大功能:指紋識(shí)別和指紋模板存儲(chǔ)。指紋識(shí)別軟件模塊工作流程如圖3所示。

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