基于ARM核AT75C220在指紋識別系統(tǒng)中應(yīng)用
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芯片集成的以太網(wǎng)接口包括了2個獨立的10／100Mb／s以太網(wǎng)MAC接口和一個32kB的數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)。雙端口MAC的設(shè)計使設(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MAC傳送到另一個MAC，其間無需軟件的參與。數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)由MAC接口通過DMA的方式操作，用于臨時保存接收和發(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 指紋識別算法
指紋自動識別作為一個有較大難度的模式識別研究分支，其研究難點主要集中在如何對采集進來的各種有噪聲圖像進行濾波和增強、如何抽取指紋的全局和局部特征以及如何進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步驟，如圖3所示，指紋識別算法流程主要包括灰度濾波、二值化、二值濾波、細化、細化后的去噪等步驟，最后進行特征提取和匹配。
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本系統(tǒng)的指紋識別算法的灰度濾波采用基于塊方圖的方向濾波，接著進行二值化并細化指紋圖像，在二值化和細化的過程中進一步去噪聲，消除導(dǎo)致錯誤的特征點的可能性。用模板匹配的方法分別獲取指紋的特征點，如端點、叉點等。指紋匹配采用基于中心點的匹配算法。通過在PC機上驗證，該算法可以達到較好的效果。
指紋識別系統(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、人機接口、指紋數(shù)據(jù)庫等。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)處理器進行指紋識別，完成圖像的預(yù)處理、提取指紋特征碼，并同指紋庫中的指紋特征進行匹配，給出判別結(jié)果。ARM核運行于LINUX操作系統(tǒng)之上，實現(xiàn)了TCP／IP協(xié)議棧，由于指紋識別器的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對實時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)過了加密。ARM處理器上還包括了人機接口和控制輸出，控制輸出用于對電子門鎖進行控制。另外，ARM軟件還包括門禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)中的一些專有控制模塊，比如門禁權(quán)限管理、考勤數(shù)據(jù)庫管理等。
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5 算法的移植
指紋識別算法開始時在PC機上實現(xiàn)，需要移植到AT75C220的DSP子系統(tǒng)中。如果直接用C語言移植，難以發(fā)揮DSP的實際處理能力，執(zhí)行效率相當(dāng)?shù)汀ｊP(guān)鍵的算法模塊用匯編語言實現(xiàn)后，指紋的采集、圖像預(yù)處理和匹配可以在1s中完成，算法效率和識別率與PC機上計算相當(dāng)，達到了實際應(yīng)用要求。
6 結(jié) 語
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)計簡單，使整個系統(tǒng)達到了小型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求。實踐證明，采用這種結(jié)構(gòu)的設(shè)備處理能力得到了提高，代表了未來門禁系統(tǒng)發(fā)展的方向。
硬件功能的集成使主要的設(shè)計工作集中在軟件設(shè)計上，如何進一步提高識別率，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的完善，數(shù)據(jù)的保密性傳輸是今后設(shè)計的要點。
參考文獻:
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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.
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