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1、信息工程学院课程设计湖 北 民 族 学 院信息工程学院DSP课程设计报告书题目: 基于TMS320VC5402的指纹识别系统专 业：电气工程及其自动化班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2010年 6月 25 日 信息工程学院课程设计任务书学 号学生姓名专业（班级）电气工程及其自动化设计题目基于TMS320VC5402的指纹识别系统设计技术参数TMS320VC54021M的程序空间和64K的数据空间。内部自带的16K双寻址RAM系统中所采集到的8bits灰度图像大小为300256设计要求理解TMS320VC54021芯片的结构及其控制字，灵活运用芯片与外围设备的接口，设计一个芯片使其实
2、现DSP与PC机之间的数据传输，DSP与单片机之间的数据传输问题，完成实时数据采集处理的同时还能进行各种控制,设计了一种基于DSP 和MCU的双CPU数据采集处理系统。工作量字数：10754页数：26工作计划共四周（14-17周）；参考资料1苏涛.DSP实用技术M.西安：西安电子科技大学出版社，2002.2李静梅，郑超峰，金玉萍.基于FPGA的FFT算法实现J.应用科技，2009,36（2）：38-40.3王金龙，任国春.DSP设计与实验教程M.北京：机械出版社，2007.4许开宇，祝忠明，卢亚玲。数字信号处理M.北京：电子工业出版社，20055纪震，钟春.DSP系统入门与实践M。电子工业为出
3、版社，2006.指导教师签字 2010 年 6 月25日 学生姓名： 学号： 专业（班级）： 电气工程及其自动化课程设计题目：基于TMS320VC5402的指纹识别系统 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日信息工程学院课程设计成绩评定表摘 要数字信号处理器(DSP)是指以数值计算的方法对数字信号进行处理的芯片。它具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小、使用方便等优点。DSP应用于指纹识别已经成为一个新的科技领域和独立的学科体系,当前已形成了有潜力的产业和市场。本文选定100MHz DSP TMS320VC5402作为指纹信号的处理器,利用其流水线编码的操作特点,并结合指纹识
4、别技术,实现基于DSP CCS2.2的指纹识别预处理系统。CCS 2.2(Code Composer Studio)是一种针对标准TMS320调试接口的集成开发环境(IDE),由TI公司于1999年推出。 指纹识别作为生物特征识别的一种，有其不可比拟的优点。由于可以随身携带这种特殊的“印章”，所以受到越来越多人的重视。本系统使用TI的TMS320VC5402（以下简称5402）作为核心。DSP与单片机相比，多用于算法比较复杂，乘加运算量比较大的场合。该芯片为一款定点的DSP，它具有高达100MIPS的运算能力，同时具有优化的CPU结构和一系列的智能外设。下面着重讨论基于该芯片的系统设计。关键词
5、：DSP指纹识别TMS320VC540AbstractDigital signal processor (DSP) refers to the method of numerical calculation of digital signal processing chip.It has high processing speed and flexibility, accuracy, strong anti-jamming capability, small volume, convenient, etc. DSP applied to the fingerprint identificati
6、on technology has become a new and independent discipline system has been formed, and the potential of the market and industry. This 100MHz selected TMS320VC5402 DSP as the signal processor, using the fingerprint of the assembly code, combining the characteristics of operation fingerprint identifica
7、tion technology, realizing the fingerprint identification based on DSP CCS2.2 pretreatment system. CCS 2.2 (Code Composer Studio) is a standard interface for TMS320 debugging integrated development environment (IDE), by TI company in 1999. The fingerprint identified as biometrics, its incomparable a
8、dvantages. Due to the special can carry the stamp, more and more peoples attention. This system USES the TMS320VC5402 TI (hereinafter referred to as the core 5402). DSP microcontroller, compared with the algorithm is more complex, used by calculation and comparison of the big occasion. This chip is
9、a fixed-point DSP, it has 100MIPS up the operation ability, also has the optimization of the structure and a series of intelligence CPU peripherals. Based on the chip below emphatically discussed the system design.Keywords: DSP TMS320VC5402 fingerprint identification26目 录1 任务提出与方案论证61.1指纹识别系统的架构61.2
10、系统各部分设计要点62 总体设计72.1存储空间软硬件设计72.2存储空间软硬件设计92.3总线控制和驱动102.4总线与LCD接口硬件设计102.5指纹图像获取113 详细设计123.1硬件设计123.2软件设计193.3指纹识别预处理算法223.4指纹图像在CCS 2.2上的输入与输出233.5实际指纹图像预处理效果233.6系统调试方法244 总结25参考文献26 1 任务提出与方案论证随着计算机与信息技术的不断发展,生物识别技术的应用越来越加广泛. 在各种生物识别技术中,指纹识别是目前生物检测学中研究最深入、应用最广泛、发展最成熟的、最有前景的一种识别技术,它通过分析指纹的局部特征,从
11、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、实用性、可行性，是一种比较理想的身份认证技术。指纹识别技术是以数字图像处理技术为基础，而逐步发展起来的。相对于密码、各种证件等传统身份认证技术和诸如语音、虹膜等其它生物认证技术而言，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术。使用指纹识别具有许多优点，例如：每个人的指纹都不相同，极难进行复制或被盗用；指纹比较固定，不会随着年龄的增长或健康程度的变化而变化；最重要的在于指纹图像便于获取，易于开发识别系统，具有很高的实用性和可行性。1.1 指纹识别系统的架构本
12、课题设计了一个嵌入式系统，通过DSP来完成指纹图像的采集和指纹识别的算法。另外为使系统有更广阔的应用领域，在设计上还采用异步串行通讯方式实现了DSP和PC之间的数据交互。据此，系统由指纹传感芯片、复杂可编程逻辑器件、闪烁存储器和UART等硬件组成。1.2 系统各部分设计要点TMS320VC5402具有很高的性价比，可以访问1M的程序空间和64K的数据空间。内部自带的16K 双寻址RAM，可以在一个指令周期内完成两次读操作或一次读和一次写操作。锁相环电路则可提供高达100MHz的工作频率，从而使VC5402完全有能力在较短的时间内完成指纹的识别操作。由于指纹图像具有数据量大特点，因此程序的设计不
13、可避免的需要较大的存储空间。系统中所采集到的8bits灰度图像大小为300256，则存储一幅图像就需要75K的空间，而VC5402可寻址的数据空间范围总共才有64K。为此，可以参照VC5402空间分配结构图，通过程序空间页扩展功能来解决图像的存储和运算问题，运用RPT、READA和WRITA指令完成图像数据在程序空间和数据空间的搬移操作。2 总体设计指纹系统总体设计方案如图1所示。 该系统是由指纹采集仪、FPGA、SRAM和Flash等硬件组成。RS232用于数据传输，PC机可以通过该接口得到指纹特征数据；Flash存储指纹信息库、LCD用字符和DSP程序；FPGA在DSP控制下从取指器中取出
14、图放入SRAM中；小键盘用于用户输入ID号码，增强该系统安全等级。 2.1存储空间软硬件设计本系统要访问存储器有三个：PC提示请看下图:DSP内部DARAM（16K字，用于存放常量和变量数据空间）、SRAM和Flash。因为5402有20根地址线可以用来对程序空间寻址，所以有1M字节寻址空间，利用高地址线A19来区分Flash和SRAM。其中SRAM是BootLoader后程序运行空间，这样就把Flash放在高地址上去了。5402数据寻址空间仅为64K，所以要进行分页扩展。为了避免和DARAM访问冲突，不能使用64K一页。因为64K中低地址16K实际上不能访问，它优先被64K中低地址16K实现上不能访问，它无被DARAM访问，所以定为32K一数据页。分配一个I
