指纹采集SOC系统的FPGA实现

发布时间：2019-08-19 19:24

【摘要】：随着经济的不断发展，人们对安全性的要求越来越高，使得生物特征识别技术得到了高速发展。指纹识别作为生物特征识别技术的一种解决方案得到越来越广泛的应用，因此构建实时、高效、便携的指纹采集系统将十分的重要，本文主要实现了下述三个部分： 1.指纹采集硬件模块设计。通过对现有指纹采集系统分析，发现现有系统只是单纯将采集图像（含有指纹重叠图像）上传到处理器，并不对指纹图像进行处理。这样的采集方法既增加了传输数据和软件对图像处理的工作量，也限制了图像采集速度。为了提高指纹采集的速度，提出了一种指纹图像采集与拼接技术相结合的指纹采集加速模块。该模块通过控制指纹传感器，采集无重叠指纹图像，通过SOC系统将采集的无重叠指纹图像进行拼接，最终得到一副完整指纹图像供用户使用。 2. SOC系统仿真。为了减小SOC在进行FPGA实现时的难度，在进行FPGA验证之前需要对SOC系统进行仿真。本系统的testbench包括以下几个方面：系统时钟信号、系统复位信号、总线功能模型（Bus Function Model，BFM）。仿真所需的testcase包含：处理器缓存空间读写、片上存储器测试代码、GPIO测试代码、SPI测试代码、UART测试代码、看门狗测试代码。通过对系统进行详细的仿真，解决了系统在功能方面的大部分问题，使得系统在进行FPGA验证时主要精力放在时序方面。 3. SOC系统的FPGA实现。为了进一步减小指纹采集系统的体积与功耗，本文以ASIC为背景，介绍了SOC系统芯片的前期验证工作，FPGA验证实现。通过对SOC系统分析，决定采用Xilinx公司的Virtex5系列的FPGAXC5Vlx110t-2FF1136实现SOC系统。SOC系统FPGA实现主要包含四个部分：第一，ARM926EJ-S处理器的实现，包含处理器缓存实现、JTAG调试接口实现、软件对处理的初始化三个方面工作。第二，AMBA总线实现。AMBA总线作为CPU处理器与片上存储器、系统外设的总线管理模块。第三，片上存储器。主要包含片上SRAM、ROM和Flash，在进行FPGA验证时，将片上Flash改为ROM实现。第四，系统外设实现。
【图文】：

指纹识别,指纹传感器,采集装置,应用系统

是否适合广泛应用，，所以设计一个快速、准确的指纹识别系统纹识别技术的发展及应用狭义上的定义是人类手指凹凸脊留下的印迹，广义上理解指纹灵长类动物的手的任何部分的凹凸脊的痕迹[5]。我国是最早发早在西周，我国就已经使用指纹来进行契约的签订了。在 168hemiah Grew 发表了第一篇描述手指和手掌皮肤的凹凸脊结构[6 1788 年，德国解剖学家 Johann ChristophAndreas Mayer 公开发指纹都是独一无二的”[7]，目前指纹识别的主要应用如图 1.1

系统框图,系统框图,指纹采集

测得指纹图像[9]。主动电容通过电压对电容的循环和传感器的参考电压进行比较，得到电容的变化，从而测容测量需要完好的皮肤表皮和清洁的表面。文的研究内容及结构建立一个嵌入式系统的指纹采集 SOC，但是本文的 SO处理器，可以通过后期开发（如添加操作系统、开发识嵌入式指纹采集系统的应用，希望通过本设计可以对指认识，本文的系统框图如图 1.2 所示：
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R318.0

【参考文献】