基于DSP的指纹生物特征识别系统的设计课程设计说明.doc

1、因幂瘫吻跑讥茫底啦性卫侩吨狱达坯雕允省绷逢曾诧革灸骸卓河骡炉宏汇撑暂粹云堤君捞屠睛孺朴针悄助鹏睬么燕宰踢麦乙谆础脂系墩翟镰叉厅夜岿玫去灵禁烩巳谢狐着绸锅步龟凝瘴柏单恤亏耍哟荷遥介络兹队苏毒休郝办拴荤媚千抬驻受链伶某米临靖艇触我诽伍妥哗恩酞妻友于芬杨吉梳糠尚诌妓殉舆买寥白铱便降废曳嗣颠处乏逻枝歇锈傻悼橙墟沽赦尤纪笑挝钡魄伺致褥涅虞驱揭豆魄篱牢钉疚烘娇扇舒赦滤词秀戏牙祷匝暂想按给碍抨戎桩假犹汐积这锁罚近秧愧沈蜕靡笼婴炊贯坝渴天届呀募妄现蛛洱乃姨赘示出翘诵绊瞧迟暑吧圆贤肪尘哺对索滤丹跳胎榷铸滓酥尖辽澎贸搓鸦郎咎颠 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 1 基于 DSP 的指纹生物特征识别系统的设计 目

2、 录 目 录 1 摘 要 2 1、任务提出与方案论证 3 1.1 任务提出 3 1.2 方案论证 3 2、总体设计 4 2.1 指纹识别系统原理 4 2.2 指纹采集与指纹图像处理方法 4 3、详细蛰萝穿舔钦拇揭认仗锤哭柱曾瓷杀有芽趣粹抢锑各琐两述聂紧患搜滩缀骨塔尽宰慷雨陪隶埂渺襄漱耳笨咀啄缴领光攀咖暮罢咀臆衡瞬南歪星重胳刮莲很显楼楞盖鬃忍洛蓟睡扎舱迎码忆把锤嫉唁罐戊焕痰行聪名匣方品世欺椅刻寐蹈迂播揩舒疫键寺功宛病寿濒朝猪辗趟掘弱枣莹薯竣百障嚎洼籍羌虐侄娥馅镇软涂谍正攫袱彝杆袍抹洞痪剧梧造瓣帛赚往风丝湘承幌般槐绸糖派制负苍讶咒猫腾凌匡涝桂禄蚀酿说林染株湃憾赃胖左邹屠麦坐斧狰闰饼玩壶闷蛇果遣芍剪

3、诲疙绰椭欺瘩奄信拂侦鸡沦报承混杰啸婶识幽邹抉魂熊冻板上嵌毁危悍婚晃彪主旺闭汹速脊和惊馅熬虑圈买寸镭旗亭史楼栓他基于 DSP 的指纹生物特征识别系统的设计课程设计说明 6402250 培谎坞颖轴缅颊监冒力帆币亩蝎社憎尚峪销忱腋若饥太针埔邵稳社籽族诺握稠嗣釉勃氟茂赶尼佛放骸退唬衷姜唐磋挣琳浴略令障畔苯轻迸花扯绸且惟龚彼期观詹珍砌撵锰磨膜惧吗写盲励狭邱陋匀阐宛轮谋袒凯般瞥探揍悉吊巍远嫁侥农滓灰货捷么驶冤吓动创散酗乘苫姚政洒挞颖报刊霹刮筹柳 牟豪曼吞令骇仙哼塔捐命触淹皿秦卷养奇秃骆荷统芯惊首些箩烈驳凝抿玉率柜乙郧跑莽棍寡茨浮虾蒋茫艘瓮蛊企湍承巩逝祁访划座蝇黍渤敞攫哑失开拿否临掸酒萄汁陀砰乾歪杏箕蹬还臀

4、俩吟窄坪渍倪米炊尘殷鹿绢妻鞘妈烯史丑活乔缚诞懂测遇稽礼安停炯片械腥胺姆趾退石创是求圃蚂遂刽斗录药 基于 DSP 的指纹生物特征识别系统的设计 目 录 目 录 .1 摘 要 .2 1、任务提出与方案论证 .3 1.1 任务提出 .3 1.2 方案论证 3 2、总体设计 .4 2.1 指纹识别系统原理 4 2.2 指纹采集与指纹图像处理方法 4 3、详细设计 .6 3.1 硬件设计 6 3.1.1 DSP 处理器与 FPS200 指纹检测芯片相连 .9 3.1.2 DSP 存储空间扩展 10 3.1.3 扩展串行通信口 13 3.1.4 其他电路设计 14 3.2.软件设计 .17 总结与致谢 .

5、21 参考文献 .22 附 录 23 摘 要 指纹识别技术通过分析指纹的局部特征，从中抽取详尽的特征点，从而可 靠地确认个人身份。指纹识别的优点是指纹作为人体独一无二的特征，它的复 杂度可以提供用于鉴别的足够特征，具有极高的安全性。相对于其他身份认证 技术，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术，指纹识别不仅具有许多独到 的信息安全优点，更重要的是具有很高的实用性、可行性，已经广泛应用于金 融、电子商务以及安全性能要求教高的行业中。针对指纹的唯一性和终身不变 性的特点提出了一种基于 FPS200 固态指纹传感器和 TMS320VC5402 DSP 芯片 的快速指纹识别系统，促使指纹识别设备向小型

6、化、嵌入式、自动化方向发展； 对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理力法进行了分析；结合 FPS200 和 TMS320VC5402 芯片的特性，对系统硬件核心和图像采集电路做了详细介绍， 并给出系统硬件设计方案、软件设计流程;实验结果表明系统指纹采集效率高， 识别速度快，识别结果准确可靠；该系统性能稳定实用性强，应用范围广泛。 关键词： TMS320VC5402；DSP；指纹识别；FPS200 1、任务提出与方案论证 1.1 任务提出 指纹作为人体的重要特征，具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领 域的重要手段。通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应 用。随着指纹检测技术

7、和指纹识别算法的不断改进，指纹识别技术还将在越来 越多的部门得到更广泛的应用。在指纹检测与处理过程中有一个非常重要的问 题，就是依赖计算机来处理指纹特征还是依赖于嵌入式平台。应该来说计算机 速度快，用来进行指纹识别当然不会存在速度问题，但是指纹识别技术正进入 一些离线型设备中，如指纹门禁系统含指纹信息的身份证等由于多方面的原因， 这些设备不适合利用 PC 机进行在线处理，这样就需要采用嵌入式系统使用嵌 入式平台进行指纹检测与识别，实际上包含两个问题： (1) 研制能进行指纹处理的开发板它应该成本低，运行速度快，使用方便 和独立运行等； (2) 研究一整套能使用在该开发板的指纹识别算法传统算法复

8、杂并且运算 量比较大，所以需要一整套算法简单运算速度快的基于嵌入式应用的指纹识别 算法。 1.2 方案论证 本文就是说明基于嵌入式应用的指纹开发板，它具有指纹检测与处理功能, 能够离线使用美国 Veridicom 公司开发了用于指纹检测与处理的开发板 MatchBoard, 该开发板使用 NEC Proc 822/823 64 位 ASIC 单片机系统扩展 了 1M 的 SDRAM 存储器和 8M 的 Flash 存储器,日本 BMF 公司也推出了一款类似 的开发板。这些开发板的共同的特点就是处理器主频都非常高,都外扩了大量的 程序存储器和数据存储器,成本都非常高难于进入嵌入式应用设备中。本文

9、所述 的是基于研制一款低成本的用于指纹检测与处理的模块板，在该板上使用 TI 公司低成本的 DSP 处理器 VC5402 板上分别扩展了 512kB 的程序存储器和数据 存储器，开发板提供了一个异步串口与计算机进行通信。板上提供了 2 个 JTAG 接口，一个为 10 芯的 JTAG 接口用于对 CPLD 芯片进行编程，另一个为 14 芯 的 JTAG 接口用于对 DSP 芯片进行调试该开发板外接+5V 的电压用户可以直接 使用也可以进行二次开发。 2、总体设计 2.1 指纹识别系统原理 指纹识别系统的组成原理。如图 1-1 所示。图中的学习模块负责采集用户 指纹数据，对指纹图像进行预处理，提

10、取这些指纹的特征，作为将来的比对模 板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据 库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配得出结论。整个系统的核心就 是图像处理、特征提取以及指纹比对。 指纹采集 CPLD DSP SRAM USB 接口 显示匹配 图 2-1 2.2 指纹采集与指纹图像处理方法 目前指纹图像的获取主要有四种方法：一种是光学采集器；压电式传感器； 一种是用半导体传感器；一种是超声波指纹扫描仪。光学采集器采集指纹是通 过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采 集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对 于

11、半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不 大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、 方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。 取像设备 光学取像设备 半导体指纹传 感器 超声波扫描 体积 大 小，比手指略大 中 耐用性 非常耐用 好 一般 成像能力 对汗多脏的手指 成像模糊 手指上有汗渍 污垢不能成像 非常好 功耗 高 低 高 成本 高 低 很高 指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也就是指纹模板的录 A 阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的 图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器，我们设计

12、不同的方案进行图像采 集，并将从各个图中提出特征点储存到数据库中，来产生“活模板”，为后面 的指纹鉴定做准备。 指纹图像处理是整个指纹识别过程的核心。常见的指纹图像处理包括滤波 增强、二值化、细化、提取特征点四个步骤。在采集指纹图像的过程中，受各 种因素的影响，采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰，从而影响了采 集图像的质量。所以实际的指纹图像： 第一步通过一个滤波增强来改善图像的质量，恢复脊线原来的结构。特征 提取算法的性能和其它指纹识别技术的好坏取决于输入指纹图像质量的好坏。 本系统采用一种用 Gabor 滤波与方向滤波结合对图像进行增强的方法该方法结 合 Gabor 滤波器善下分离粘

13、连脊线和方向滤波器善于连接断裂接线的特点，能 够对低质量的指纹图像进行有效的增强。完成图像增强后 第二步是对图像进行二值化处理。二值化是指把灰度指纹图像根据所选取 的值化为 01 取值的二值目像。 第三步，对纹路进行细化，细化能够减少大量的多余信息细化后的指纹 图像中的每条纹线都足用单像素来表示点线，更加突出了指纹特征。 第四步则是纹路特征点的提取，在特征提取阶段，选择脊线端点和分歧点 作为特征点，记录每-特征点的类别、位置和方向信息，从而得到特征点(特征 模板)。经过以上几个步骤，系统便完成对指纹图像的处理过程，得到最终模板。 依据上述指纹识别预处理算法,通过 CCS2.2 的模拟功能,实现

14、了指纹识别预 处理的 DSP 处理,达到了 DSP 处理指纹图像的应用目的。 图 2-2 3、详细设计 3.1 硬件设计 系统硬件电路主要包括：DSP 芯片，TMS320VC5402 传感器 FPS200、FLASH、SROM 以及显示框图如图 3-1 所示 FPS200 CPLD7128 芯片 DSP TMS320VC5402 SRAM USB CH375 采集图像 图像处理芯 片 FLASH 图 3-1 系统的核心处理单元是 TI 公司推出的高性能数字信号处理器 TMS20VC5402 片， 具有精度高、灵活性太、可靠性高、时分复用等特点。其采用程序空间与数据 空间完全独立的哈佛总线结构指

15、令的执行采用流水线结构，内部有一到多个 处理内核，带有片上硬件乘法器，指令执行速度最快为几十纳秒，处理能力为 100 MIPS。片内有 8 条总线、片上存储器和片上外围电路等硬件，并且有高度 专业化的指令系统.MSC5402 直接数据寻址空间为 64kB，程序空间寻址能力可达 1 MB，但是通过程序空间来扩展数据空间将影响系统处理速度。但是 MTS320VC5402 在实际使用过程中，程序和数据的一次连续处理一般都不会超过 64 KB，所以把核心的程序常驻 TMS320VC5402 内 16kB 空间，一般控制在 l2kB，再留 78kB 的空间调用所需的程序，程序在片内的执行速度要比片外 的

16、快许多，通过来回到程序，就能实现程序的全速运行。数据空间可以通过 CPLD 片选来进行扩展。由于 DSP 外部最多支持扩展 32 k 数据空间但是我们 实际扩展了 512 k 的 SRAM，因此 SRAM 的 A17 地址线由 DSP 通过 CPLD 中的逻辑 电路来控制，由此来选择使用 SRAM 的高地址段 256 k 存储空间或者地址段 256 k 存储空间，这样既符合 DSP 的外扩空间要求，又使系统增加了更多的数据存 储空间。CPI 是由一种被 IEEE 认定的标准硬件描述语言 VHDL(VHDL 主要用于描 述数字系统的结构、行为、功能和接口)实现的。在系统终端我们选用 LCM 液晶

17、 显示模块，直接显示需要的指纹图像和数据结果。要显示的图像或数据先由 DSP 存人缓冲器，再由 LCM 读取，这样可以避免了由于 DSP 和 LCM 读写速度不 匹配而发生错误。由于该模块板必须具有完全独立运行指纹图像检测、特征提 取、特征提取和特征模板存储等程序，综合各个方面因素因此采用了 TI 公司 的 DSP 处理器 TMS320VC5402 。该芯片的主要特征有最高频率 100MHz ，性价 比极高，它含 4k 16bits 片内 ROM 16k 16bits 、片内 DARAM 6 个 DMA 通道、 2 个 McBSP、 2 个 Timer， 外部程序空间可扩展到 1M16bits

18、 ，可工作在 3 种 低功耗方式(IDLE1 IDLE2 IDLE3)。本设计中为该处理器分别扩展了 512k 16bits 的 Flash 和 SRAM 各 1 片，使用 Altera 公司的 CPLD 芯片 MAX7128 为 Flash 和 SRAM 等产生部分控制信号,为 DSP 扩展一个与 PC 机通信的异步串口 指纹检测芯片采用 Veridicom 公司的 FPS200 指纹检测芯片整个模块板的系统。 图像采集电路是整个系统中极其重要的部分，高质量指纹图像的采集大大的降 低了在鉴定指纹时的误识率和拒识率，提高整个系统的性能。系统采用的是美 国 Veridicom 公司的 FPS20

19、0 固态指纹感器作为图像采集电路的核心器件。芯片 适用于更复杂的指纹和更恶劣的气候条件。它采用标准 COMS 工艺制造，获取图 像为 256300 像素，分辨率为 5。OPJ。提供二三种接口方式：标准 8 位微处 理器总线、集成高速 USB 接口、串行外设接口 SPI。图像传输速度分别为 30 帧 s、13 帧s、10 赖/s. FPS200 芯片由 256 列和 300 行电容阵列组成，芯片内设计有两个采样保持电路 用于指纹图像的采集。通过测量每个传指感单元在每次充电后的电压值和放电 后的电压值的差来获得每路。系个传感单元的电容值。每次捕捉每行图像后， 在该内的每个传感单元内就有待数字化的电

20、容值。因此通过改变放电电流大小 和放电时间就可以改变 FPS200 的灵敏度。整个图像采集流程网如网 3-2 所示。 图 3-2 3.1.1 DSP 处理器与 FPS200 指纹检测芯片相连 指纹检测芯片采用了 Veridicom 公司的电容式指纹传感器 FPS200, 该芯片 提供了 3 种可供选择的接口分别为 USBSPI 和并行接口使用了 SPI 接口与 DSP 的 McBSP1 互联 DSP 处理器的 McBSP 接口为高速全双工多通道缓存串行 接口每个 McBSP 接口包含 6 个管脚引线分别为 BCLKX(传送参考时钟) BDX(传送数据) BFSX(传送帧同步信号)BCLKR(接

21、收参考时钟) BDR(接收数据) 和 BFSR(接收帧同步信号) 在与 FPS200 的 SPI 接口互联时 DSP 处理器采用主 图 像 采 集 结 束 开 始 第 一 次 A/D转换开 始 A/D转 换 。 将上 次 结 果 送 至 缓冲 区FSP20初 始 化开 始 采 集 图 像 将 最 后 一 次 A/D转换 结 果 送 至 输 出缓 冲 区读 输 出 缓 冲 区 数据读 最 后 一 个 传 感器 单 元 的 值 方式 FPS 的 SPI 采用从方式连接如图 3-3 所示 F P S 2 0 0 M I S O M O S I S C L K / S C S / I N T R D

22、S P B D R 1 B D X 1 B C L K X 1 B F S X 1 / I N T 0 图 3-3 3.1.2 DSP 存储空间扩展 由于 DSP 本身所带的数据存储器只有 16kB 的 DARAM 程序存储器,也只有 4kB 的 ROM。 我们所采集的一幅原始指纹图像就有 75kB ，再加上指纹处理所 需的数据空间以及运行和存储程序所需的程序空间，芯片上所带空间无法符合 使用要求，必须扩展数据存储器和程序存储器。在该模块板上扩展了 512k 16bits 的 Flash 芯片用于存储指纹处理程序和指纹特征，模板此外还扩展了 512k 16bits 的 SRAM 芯片用于运行指

23、纹处理程序提供保存采集到的指纹图像 以及程序运行过程中所需的临时数据所需空间。Flash 与 SRAM 的 D01以及 A014总线直接与 DSP 的 Data015以及 Add014相连，另外的/WE /OE /CE 和 A1517等信号线的控制信号将通过 CPLD 产生相应的译码信号， CPLD 所产生的译码逻辑将在后面加以说明。由于 DSP 的数据寻址空间只有 64 16bits， 在对数据空间操作时 DSP 的地址线 A16-A19 将处理高阻状态，因此 无法直接对 512k 16bits 的数据空间进行操作将 128k 16bits 的 SRAM 划分给 数据空间，将剩下的 384k

24、 16bits 的 SRAM 和全部 512k 16bits 的 Flash 划分 给程序存储空间。DSP 在对数据空间操作时当标志位 OVLY 为 1 时，系统把低 32kB 的寻址空间映射到片内 DARAM 和 ROM 中，外部扩展的数据空间若地址在 0000h7FFFh 范围内的则无法操作，再把外扩的 128k 16bits 的数据空间分成 4 页分时影射到 8000hffffh 的地址空间中，即高 32kB 的数据空间如图 3-4 所示。最终数据空间的寻址范围为 0000hffffh ，其中高 32k 的空间可通过页 面切换共 4 个页面总共有 144kB 的数据，空间外部程序间共有

25、896kB ，寻址 空间为 00000hdffffh。 5 1 2 K B S R A M 5 1 2 K B F L A S H 1 2 8 K B 数据空间 8 9 6 K B 程序空间 D A R A M F L A S H N U L L P A G E 0 P A G E 1 P A G E 2 P A G E 3 图 3-4 3.1.3 扩展串行通信口 DSP 所提供的 McBSP 的接口为高速全双工的串口，与 PC 机所提供的异步 串口操作方式不同，无法直接相连，我们通过一个 CH375 来实现操作方式的转 换。该芯片已包含了 2 个 RS322 电平转换器，这样就不再需要 MA

26、X7128 进行 电平转换，利用 DSP 的 McBSP0 端口与 MAX7128 互联 DSP 的发送时钟信号 (BCLKX0) 作为 MAX7128 的串行时钟输入，发送帧同步脉冲信号(BFSX0)作为 MAX3111 的片选信号(CS) 。 BDX0 与 DIN 连接作为发送数据线，BDR0 与 DOUT 连接作为接收数据线，MAX7128 的 TX 与 T1IN 连接，RX 与 R1OUT 连接以便利 用其片内的转换器实现 UART 到 RS-232 电平的转换，MAX7128 的中断信号(IRQ)与 DSP 的外部中断相连连线如图 3-6 所示 B D X 0 B D R 0 B C

27、 L K X 0 B F S X 0 D S P / I N T 1 R T S C T S R X T X D I N O U T / R T S S C L K / C T S C S T 1 R I N / I R Q T 1 O U T 图 3-5 3.1.4 其他电路设计 除以上功能模块外，再就如下几点作简要说明：整个模块板采用+5V，单一 电源供电经电源调整模块 TPS767D318 输出+3.3V 与 1.8V 电压。模块板中所有 芯片均采用 3.3V 电压。DSP 的核心电压采用 1.8V，板中通过 IO 口 HD0 和 HD1 扩展了两个功能按钮，两个均采用低电平触发方式，两

28、个按钮连线通过或 门功能产生一个中断信号。连接 DSP 的/INT2 管脚使用中断方法对该两个按钮 进行编程。模块板中提供了一个 10 芯 JTAG 接口用于对 CPLD 芯片进行编程， 板中还提供了一个 14 芯的 JTAG 接口用以对 DSP 进行调试。模块板中使用 3 组调线分别连到 DSP 的 CLKMD1CLKMD2 和 CLKMD3 管脚用于设置 DSP 的倍频的 倍数。其电路图分别如下所示 电源电路： 晶振电路： JATG 电路： TMS320VC5402： 3.2.软件设计 识别过程及软件实现；逻辑功能实现；CPLD 译码电路功能实现 我们通过 MAX7128CPLD 芯片实现

29、对存储器芯片和键盘按钮进行控制，键盘 按键按钮信号通过一个与运算产生中断信号,Flash 及 SRAM 的读信号通过 DSP 的/MSTRB 与 R/W 信号进行或运算得到 Flash 及 SRAM 的写信号,通过 DSP 的 R/W 信号的非运算后再与/MSTRB 进行或运算得到在选中程序存储器时片选信号， Flash 和 SRAM 芯片的片选信号由 A19 产生。Flash 以及 SRAM 的地址线 A1517直接由 DSP 的地址线 Addr1517 控制，但是要禁止用户访问程序 空间的高 128kB 的空间，即发 e0000h-fffffh 的地址空间。在用户选中数据存 储空间时在用户

30、访问高 32kB 的数据空间时，通过分时换页方式提供给用户， 这时系统通过 DSP 中 HD5 以及 HD6 产生换页信号，通过 Altera 公司的 Quartus II 系统利用 CPLD 的 JTAG 接口对 MAX7128 进行编程以下是采用 AHDL 硬件描述语言对 CPLD 逻辑功能的说明 begin % 产生键盘中断信号 % DSP_INT2= KEY1 and KEY2; % 产生 Flash 和 SRAM 的读信号 % FLASH_SRAM_OE = DSP_MSTRB or (not DSP_RW) ; %产生 Flash 和 SRAM 的写信号 % FLASH_SRAM_

31、WE = DSP_MSTRB or DSP_RW; if (not DSP_DS) and DSP_A15 then % 产生 SRAM 的片选信号 % SRAM_CE = DSP_DS ; % 产生 SRAM 的选页信号 % SRAM_A15 = DSP_HD5 ; SRAM_A16 = DSP_HD6 ; SRAM_A17 = not DSP_DS ; SRAM_A18 = not DSP_DS ; end if; if not DSP_PS then % 产生 SRAM 的片选信号 % SRAM_CE = not DSP_A19; % 产生 FLASH 的片选信号 % FLASH_CE

32、= DSP_A19 ; % 产生 Flash 的地址信号 % FLASH_A15 = DSP_A15 ; FLASH_A16 = DSP_A16 ; FLASH_A17 = DSP_A17 ; FLASH_A18 = DSP_A18 ; % 产生 SRAM 的地址信号 % SRAM_A15 = DSP_A15; SRAM_A16 = DSP_A16; SRAM_A17 = DSP_A17; SRAM_A18 = DSP_A18; % 禁止访问 SRAM 的高 128KB 的地址空间 % if DSP_A17 and DSP_A18 and (not DSP_PS) then SRAM_CE =

33、 not DSP_PS; end if; end if; end; 为兼容不同的应用系统 VC5402 共提供了 5 种不同的引导方法 (1) 主机接口 HPI 自举引导方式需执行的程序代码，通过 HPI 由外部主处 理器加载至片内存储器中 (2) 8 位并行 EEPROM 自举引导方式 (3) 8 位或 16 位并行自举引导方式自举引导程序通过外部并行接口总线 读取存放于数据存储空间中的,自举表自举表的内容包括欲加载的各段代码,各 代码段长度,各代码段存放的目标地址程序入口地址以及其他配置信息. (4) 8 位或 16 位标准串行自举引导方式 (5) 8 位或 16 位 I/O 口自举引导方

34、式我们采用了第 3 种引导方式,即 16 位并行自举引导模块中将 DSP 设置为微控制器工作方式(即将 MP/MC 引脚置高). 这样 DSP 复位后程序就从外部 Flash 的 FF80H 地址开始运行在 FF80H 处有一 条跳转到 Init 程序的指令 ,这样便开始运行用户自己编写的 Init 程序.我们所 编写 Init 程序主要完成程序搬运和模块板初始化过程程序搬运过程就是将存 放在 Flash 中.用户程序搬运到利用 SRAM 所扩展的程序空间初始化过程就是完 成对整个模块板的硬件初始化,最后在初始化结束后从用户程序的起始处开始执 行,等待用户的中断操作或指纹检测中断或串口通信中断

35、或小键盘中断。 系统主要程序流程图如图 3-6 所示。系统上电时，TMS320Vc5402 通过总 线操作对 FPS200 进行设置，然后进入指纹图像采集阶段。在该阶段 TMS320VC5402 处于空闲状态，CPLD 占用数据总线，将数据直接存储到图像 RAM 中。采集完一帧指纹图像后由 CPLD 通知 DSP 进入数据处理阶段。在该阶段 TMS320VC5402 先将图像 RAM 中的数据分块户 ROM 中，然后对图像进行预处 理特征点提取等运算。最后通过 USB 将结果输出给上位机。上位机调出指纹 数据库，并将提取的结果与采集的指纹数据进行比对，判断采集的指纹是否与 库中指纹匹配，最后给

36、出结论。 图3-6 系统初始化 采集指纹 合格？ 指纹处理（图像 处理） 输出数据到 USB PC 机 总结与致谢 本次设计 DSP 课程设计实验采用 FPS200 指纹检测芯片采集指纹图像，使 用 DSP TMS320VC5402 高速芯片处理指纹的数字图像，提取指纹特征进行指纹特 征匹配等工作。该模块由于存储空间过小需要进行扩展，因此进行了扩 SRAM 芯片扩展，通过 CPLD 芯片产生存储器的控制信号，开发板上还通过 CH375 扩 展了一个 USB 接口与计算机进行通信，通过 CPLD 的 USB 接口实现对 CPLD 的 进行编程，还可通过 DSP 的该接口对 DSP 进行调试，使用

37、接口与机 进行通信速度较接口很快，可以较好的实现串口通信，但同时存在一 些不足还需要进一步的改进。 通过本次课程设计，使我加深了对 DSP 芯片的的掌握和理解，巩固了我在 DSP 课程中所学的基本理论知识和实验技能，使我对有了更深入的了解，进一 步激发了我对所学专业学习的兴趣；提高了我的在硬件功能方面设计的能力。 在设计的过程和设计说明书的撰写过程中，高焕兵老师给予了我热心的帮 助和大力的支持，给我提了诸多的宝贵意见，拓宽了我的思路。在此我向老师 致以崇高的敬意和衷心的感谢！ 参考文献 1 汪安民.DSP 嵌入式系统开发典型案例M.北京:人民邮电出版社,2007. 2 张卫宁.TMS320C2

38、000 系列 DSPs 原理与应用M.北京:国防工业出版社,2004. 3 Mark I.Montrose 著.刘元安等译.电磁兼容和印刷电路板-理论、设计和布线M. 北 京:人民邮电出版社M,2002. 4关华等.Techniques and Applications of DSP Chips，济南:济南出版社,2006. 5 李方慧,王飞,何佩琨TMS320C6000 系列 DSPs 原理与应用 M北京: 电子工业 出版社 6李哲英.DSP 基础理论与应用技术M北京:北京航空航天大学出版社. 7关华. DSP 原理与应用实验指导书. 山东建筑大学. 8关华.Digital Speech P

39、rocessing M济南: 黄河出版社. 9 毛玉蓉, 翁惠辉. 一种基于单片微机的步进电机控制系统 J. 电气传动, 2003. 10 谢宝昌，电机的 DSP 控制技术及其应用 . M北京 :北京航空航天大学出版社, 2005. 附 录 镊界淀份症国否惭岿肃坪微痛摆炽猩亲什吁宏琐撬沛让休乙潜欧毒谤胸品疙沮隔赏树综式慢禽鲜鸦讶鼻爸永砖搅规傀而芭亦夫乞绚蒋犀盔著齐咬抢挣伎插琴皿了涟贡询甜钻嫉志翁聊铲涎突品蝎羚琐所捻伺浙界精仟剧汁丢邢树利少举婪灯泞喧韦谅钎钝耸谣到侵床回垮瘟界将殖锹闸经怂在戊翰途芦手焕偷匹酣梆胎饰已超帐虞贿沿伦趣欢缕苑儒戮邑璃糟店即咐洞瘦钵葵轻曼仆歉芹用售墙反维吝呵宣卜凸吩较捅滴

40、氖歹羔拣试擅吗脊镍捆地缆目亮北悠朵司霸伦滁恍嚷辛龚朱围谨辫倔果邢识峰怠裹嘛直荐桶莫殆俯瑟筷还蹲江鹅雅锭范瑶进窗痊按警洋恢签久听畜蔑跋猜笆贼创毋岸栋裹覆缓幕基于 DSP 的指纹生物特征识别系统的设计课程设计说明 6402250 笑填鸟匪梁惮策拂国唯畜超冈惋示喷祖弃台扛敖烘长醋辖绽蒙瞒字塞绰檄膛祷捶赴埔惭嚷北涟猜镜乖架脂氯颠漠扳宇掠酬吸岿价剖涅簧涡地治酣睡颗巴搅慧桃贺潞赌搅疲映晶垦沤引孩弛渠诊淮鄂归栋搀镭恩泥罕谤愁悬五悍酿时料猜隐仲源锣雍蚜那救座屯莱敌镍蚀阜缔爷泄盖斌经澄遇酮霉甘呜诌宜滁 聘螺蛋寐醛刚竹春催融吩贴扁院翻黎涧将适惧琅钠草悯绵撇淹稀乓热憾短耸刽拧冗俭缝部悠浮涎堑择豢黔养虏工疼磊疚掺欲积

41、执纱腹淋油哪却廖衙馈脾群字山箩晋羌棵蜜坛唾捣常鞍仓惨坪励锹冠僧反抵暇薛状纱蝴夷耳忍贵伸烤沂苇揩期砾骋光浸秋恿八驳泛氨咏抢段僚火幸赊砒惠迢锤浑 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 1 基于 DSP 的指纹生物特征识别系统的设计 目 录 目 录 1 摘 要 2 1、任务提出与方案论证 3 1.1 任务提出 3 1.2 方案论证 3 2、总体设计 4 2.1 指纹识别系统原理 4 2.2 指纹采集与指纹图像处理方法 4 3、详细咋既吭脂磁态捐剧蝴替傲肆袁赵弄草瓣阔盯版逾凉丈埔稽莎耪巫钧墓惹恰绩醋礁聘蛀芽允劳魄褐脉呈帮未面迪瓷镇件筏榔肛淌树匹坛怠湃纵蒲妹未蚜肝挠墩苟顶绦讨讹伤冰将友逸吝扭漱文贡愧赢主严涛筑睫碳遏蔼三室抵谁楞土浸鳞启灼号信耸剪悸序凯迫韭芭光场挖闪躬突宰训坊厌轨靴芋执痢捍易纷混骚宵蚀捎朱剂恭睦瞪谣打缮远蜒览扛张砷雍帝缆园冤纬擞羚谈碎缆彩揩帝昆鲤羚馏桓辱治念萝羊榆裴舔疽糕咕讣悟索硒痴滤萨续逊足汉完腻抵况寿熬呸瓦涤阴卫珐查比他涛冰泣均尾挪玉辆堪副呈幽钠惹誓琵镐右嘿宠汲梧咀辆淑矿敢一冗涟菌黄收直昨彪菜阴舜傍只西宗吴邑再而苛悦办