基于嵌入式處理器指紋識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
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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)接口電路設(shè)計(jì)
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)級帶有MII接口的10／100 Mb／s低功耗以太網(wǎng)收發(fā)器，25 MHz時(shí)鐘輸出，智能降功耗模式，可為系統(tǒng)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://2s4d.com/article/151752.htm
2 分布式指紋識別系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2．1 μC／OS-Ⅱ系統(tǒng)移植
由于系統(tǒng)硬件平臺(tái)所選用的嵌入式微處理器AT91SAM7X256的RAM、Flash等資源都非常有限，考慮各種因素，選用了μC／OS-Ⅱ作為嵌入式操作系統(tǒng)，TCP／IP協(xié)議通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。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)。可擴(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)而設(shè)計(jì)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接口器件實(shí)現(xiàn)，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)通信模塊實(shí)現(xiàn)
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處理方法。以太網(wǎng)采用帶沖突檢測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 指紋識別模塊軟件實(shí)現(xiàn)
指紋識別算法是指紋識別系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)中采用的指紋識別算法實(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：指紋識別和指紋模板存儲(chǔ)。指紋識別軟件模塊工作流程如圖3所示。
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