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1、信息工程学院课程设计湖 北 民 族 学 院 科 技 学 院信息工程系DSP课程设计报告书题目: 基于DSP的指纹识别系统设计专 业：电气工程及其自动化班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2010 年 5 月 28日信息工程系课程设计任务书学 号学生姓名专业（班级）电气工程设计题目基于DSP的指纹识别系统设计设计技术参数（1）TMSC5402芯片的运算能力高达100MIPS(2)FPS200采集的指纹图像为256300象素(3)系统录入指纹时间小于0.5，误识率小于0.1%，拒识率小于2%.设计要求（1）绘制系统框图(VISIO)；（2）包括电源设计、存储空间的软硬件设计、RS232 通
2、信接口软硬件设计、总线控制和驱动设计等、用Protel软件绘制原理图和PCB图；（3）编写测试程序；（4）从理论上分析，设计的系统要满足基本的信号处理要求；（5）参考文献、论文格式规范。工作量字数 5000-10000字图纸 10-15张。工作计划第14周认真复习教材第15周再次认真学习protel和visio软件的使用第16周完成课程设计第17周认真检查修改参考资料1康华光，陈大钦. 电子技术基础模拟部分（第五版）M. 北京：高等教育出版社，20052杨强.谭礼俊.生物识别技术对比浅析J.人众科技.2005 2 50- 51.3勒中鑫.数字图像信息处理M 北京:国防工业出版社.2003 63
3、 654陈宏.田捷.检验配准模式的指纹匹配算法J.软件学报.2000年 16(6): 115赵鹏匕.基于TMS32 C5402 DSP的指纹识别系统研究C.山西:中北大学.20指导教师签字 年 月 日信息工程系课程设计成绩评定表学生姓名： 学号： 专业（班级）： 电气工程 课程设计题目： 基于DSP的指纹识别系统设计 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日 摘 要在综合考虑日前技术的发展、性能与成本等因素的基础上，本文设计了一个以TI公司的TM S320C5402处理器为核心的指纹识别系统该系统的硬件由FPS200指纹采集传感器、主控电路、输入通路、输出通路等部分组成.并对指纹识别算法
4、采用DSP专用汇编指令集与C语言混合编程的方法，以此实现了一个高效低功耗的嵌入式系统。文中介绍了其组成原理、硬件结构设计、系统功能设计、图像采集电路的实现，以及指纹识别算法的处理流程和实现方法。通过试验，该模块的采集效率高、识别速度快且准确可关键词：指纹识别 TMS320C5402 DSP 识别算法Abstract On the basis of comprehensive balancing of the current advancern ent of technology system performance and the cost a novel fingerprint identi
5、fication system is designed with TMS320C5402 chip made by TI Corporation as its central processor .The hardware of system consists of FPS200 fingerprint collecting sensor main control circuit ,input channels,output channels The program of fingerprint identification algorithm mixes the assemble langu
6、age and C,which implements a high effective and low cost embedded system.The software and hardware design and implementation of this system are introduced later .In experiments,the module is fast speed and accurate ,and takes a very good performance.Key words:fingerprint identification; DSP;TMSC5402
7、；identification algorithm目 录绪言61 指纹识别系统的工作原理72总体硬件设计82.1存储空间的软硬件设计82.2 RS232 通信接口软硬件设计102.3总线控制和驱动102.4指纹图像的获取113软件设计123.1识别算法的实现123.2系统处理流程134系统调试方法155总结16参考文献17 绪言：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，指纹识别是日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
8、人体独一无一的特征，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。1指纹识别系统的工作原理指纹识别系统从整体上可分为指纹图像采集、图像处理和识别二大部分组成.工作原理框图如图1所示. 系统学习模块负责采集用户指纹数据，对指纹图像进行预处理，提取这些指纹特征，作为将来的对比模板存入数据库;指纹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对比，然后判断是否匹配，得出结论。整个系统核心就是图像处理特征提取以及指纹比对. 图1.指纹识别系统原理框图2 总体硬件设计指纹系统总体设计方案如图2所示。该系统是由指纹采集仪、FP
9、GA、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 用的字符和DSP 程序；FPGA 在DSP 的控制下从取指器中取出图放入SRAM 中. 图2.系统总体硬件框图2.1 存储空间的软硬件设计本系统要访问的存储器有三个：DSP 内部DARAM（16K 字，用于存放常量和变量的数据空间）、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 字节的寻址空间，利用高地址线A19 来区分Flash 和SRAM。其中SRAM 是BootLoader 后程序运行的空间，这样就把F
10、lash 放在高地址上去了。5402 的数据寻址空间仅为64K，所以要进行分页扩展。为了避免和DARAM 的访问冲突，不能使用64K 一页。因为64K 中低地址的16K 实际上不能访问，它优先被64K 中低地址的16K 实现上不能访问，它无被DARAM 访问，所以定为32K 的一数据页。分配一个I/O 地址，而后通过I/O 地址的译码对74LS273 进行使能控制，最后锁存I/O 的数据作数据页。当对数据空间进行访问时，应分为以下几步：解析该地址，进行分割。前（低）15 位为页内地址，后（高）6 位为页地址。判断页地址是否为0。如果为0，则说明访问DARAM，直接使用访问数据的指令；需要的16
11、 位地址就是前15 位的地址、高位补零，并结束。把页地址用PORTW 命令送到寄存器（所分配的I/O 空间地址）里，页地址也就在SRAM 的高地址线上了。再使用访问数据的指令，需要的16 位地址就是前15 位的地址、高位补零。对存储器的管理，需要编写一定量的程序。可以设置一个全局变量存储页地址。由于扩展页仅为32K，大于32K 的数组是开辟不出来的，所以使用链表。需要注意的是释放空间时，把相邻的未使用的空间尽量连接成一大块，同时需要一个接一个地把用过的堆栈拷贝到堆空间的尾部，使自己空间聚合成一个大块。图3、图4 分别为外部程序扩展和数据空间扩展示意图。 图5.外部存储电路设计2.2 RS232
12、 通信接口软硬件设计该系统使用MAX3232 连接DSP 与PC 机，通过软件控制分频比可获得通用的300baud230kbaud 的波特率。MAX3110E 内部UART 与RS232 收发器能够独立工作。McBSP 的时钟停止模式可以兼容SPI 主-从协议。所谓McBSP 的时钟停止模式是指其时钟会在每次数据传输结束时停止，并在下次数据传输开始时立即启动或延半个周期再启动。其接收器和发送器是同步的，即CLKX 和FSX 分别与CLKR 和FSR 相连；在传输过程中，CLKX 和FSX 又分别用做SPI 的移位时钟SCK 和从方使能SS，可以是输出（主方），也可以输入（从方）。其McBSP
13、初始化编程应遵守以下几个步骤：将SPCR 中的XRST、RRST 置为0，处于复位状态。McBSP 保持复位的状态下，设置有关的寄存器为需要的值。由于SPI 协议要求McBSP 在移位输出数据之前，FSX 信号必须由DXR-XSR 产生FSX，所以XCR 寄存器中XDATALY 位必须设置为1。设置SPCR-GRST 为1，采样率发生器退出复位状态，开始工作。等待两个时钟周期，以确保McBSP 在初始化过程中内部能够正确地同步。而后，配置MAX3110E 的波特率和发送波形，发送数据时根据MAX3110E 的数据手册拼装成一个16 位的字进行发送。接收通过DSP 的Int0 中断进行处理。 图6.RS232通信接口设计2.3 总线控制和驱动本系统中总线有两种：数据总线和地址总线。数据总线进行数据交换，地址总线进行寻址。因为DSP 的数据总线是3.3V 的高电平逻辑值，可能出现不能驱动外部5V 的逻辑电平的情况；而且连接在动能力不足。因此，需要对总线，特别是数据总线进行加强驱动能力的设计。其中数据总线使用SN74LVTH16245
