基于TMS320F2812的指纹识别系统设计

处理器还提供外部并行总线扩展接口，有利于开发大规模复杂系统TMS320F2812存储器包括片上存储器和外部存储器接口两个部分。电路如图2.5所示

图2.5 存储器电路

2.5. SCI接口模块设计

对于采集到的指纹特征数据库，要能够从系统中传出，以便存储，i司时，也能够从 计算机下载指纹特征数据库到系统的FLASH中去，DART则是DSP与计算机方便通信的接口。接口电路如图2.6所示。F2812的含有两个SCI接口，现使用SCIA作为与计算机通信的接口。电平转换芯片采用MAX3232C，它能够快速的实现EIA电平和TTL电平的转换，最高转换速率为250 kbit/s。SCI接口电路设计如图2.6所示

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3. 基于TMS320F2812的指纹识别系统的软件设计

3.1. 软件总体设计

指纹登记与指纹比对都要先通过指纹传感器对指纹进行采集，采集到的指纹图像要进行预处理，然后提取特征点，最后判断当前状态是指纹登一记还是指纹比对[[29]。对于指纹登记要将提取到的特征点保存到指纹特征数据库中，然后通过人机接口显示指纹登记结果;对于指纹比对前几个过程与指纹登记一样，当提取到特征点后，下一步与指纹特征数据库中的特征点进行比对，并通过人机接口显示指纹比对结果。我们还要通过串口实现指纹特征库的上传与下载，这样就可以实现指纹特征库的共享，可以将一个指纹识别模块采集到的指纹特征库下载到其他指纹识别模块中。

此外我们将从指纹传感器采集到的指纹像素值导入MATLAB中生成指纹图像，观察采集到的指纹。还可以将指纹特征点提取过程中各个阶段的指纹像素值从DSP中导出并导入MATLAB中仿真生成经过滤波，增强等处理后的指纹图像，实现了指纹特征点提取的直观分析。指纹识别原理框图如图3.1所示:

图3.1 指纹识别原理框图

为了提高指纹登记与指纹比对的速度我们采用如下方法:

(1)采取一种改进的基于脊线跟踪的特征点提取方法，直接从指纹灰度图像中提取特征点，减少了图像二值化和细化两个处理环节，节省运算时间的同时增强了特征点判定的准确性。

(2)代码在芯片内部SRAM中执行速度要比在芯片内部Flash中执行速度快很多，但是受芯片内部SRAM容量的限制不可能把全部代码加载到芯片内部SRAM中运行，所以我们采用

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一种将部分核心代码动态加载到芯片内部SRAM中的方法。指纹识别模块上电运行时将部分核心指纹识别代码从芯片内部Flash中加载到芯片内部SRAM中，从而大幅度提高指纹登记与比对速度。

(3)本系统采用TI公司先进的DSP芯片TMS320F28I2，该芯片采用哈佛结构，具有硬件乘法器，可以提高指纹算法运行速度。

3.2. 指纹采集与显示 3.2.1. 指纹像素采集

我们采用的是瑞典Fingerprints公司推出的具有独特探测技术，良好的对干湿手指的适用性，且可以使传感器的表面材料厚度到达其他电容式指纹传感器的几十倍左右的电容式面状指纹传感器FPClO11Fo FPC1011F具有指纹采集速度快，抗静电能力强，对干湿手指都具有良好适用性等优点。由第二章指纹传感器FPClOl1F介绍，我们得知指纹传感器FPClOl1F采集到的是152 X 200个像素点阵，每个像素点由8位表示，是8位的灰度图像。我们可以将采集到的指纹像素点阵保存到一个二维数组中，以后将依据这个二维数组进行指纹预处理、特征点提取、指纹匹配等工作。

FPClO11F与DSP芯片通过SPI总线进行数据通信，其中FPClO11F工作在从设备模式下，DSP为主设备，采集指纹图像的工作流程如下[[35].

1.首先设置DSP芯片为SPI工作模式并设置其时钟和数据模式为CPHA=0和CPOL=1。高位在前，并让DSP片选FPC1011F。

2.发送三个指令Wr_drive, W_ adcref, Wr_sensem和对应的初始化参数值分别为127, 3,0，设置对应FPC1011F的控制寄存器。

3.发送Rd_sensor指令和任意数值通知FPC1011F开始工作。

4.接下来通过Rd_spistat指令，重复的读取SPI STATUS寄存器中的最低位。等到 SPI STATUS寄存器中的DA数据为1的时候，此时FIFO中的指纹图像己经可以读取 了，接着进行下面的操作。

5.接着通过Rd_spidata指令去读取30400个像素值。

6.最后让DSP使FPC1011F的CS片选端为1，让芯片停止工作。指纹采集程序流程图如图3.2所示:

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图3.2 指纹采集程序流程图

3.2.2. 指纹图像的显示

通过指纹传感器FPClO11F采集到的是152 X 200个像素点阵，我们需要将这些像素点阵在PC机上进行指纹图像显示，这里我们使用MATLAB软件进行处理。因为MATLAB是DSP的第三方软件之一，与DSP有很方便的接口，所以用其来实现数据的读入和显示是很方便的。首先要从DSP存储器中读出要显示的数据，在CCS界面下执行选择“File } Date} Save”后设定要保存的数据起始地址和长度，在点“OK”把数据保存到output.dat文件中，然后在通过MATLAB读取和处理程序实现指纹图象的显示，以判别DSP采集指纹的情况。以下程序是数据读入和显示的MATLAB程序: clc; clear; close all

fid=fopen('output.dat','rt');

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