基于DSP和射频卡的指纹识别系统的设计及优化

摘要

嵌入式指纹识别已经在各个领域有很多研究成果，市面上也有很多实现方法和不同的硬件架构。近年在许多研究机构也活跃了很多指纹识别的嵌入式DSP即FPGA解决方案，并进一步推进指纹识别的各种技术和应用。本系统主要采用DSP芯片对采集到的指纹图像进行处理，系统的设计与构架是建立在前几届师兄研究成果上。本系统是在往届研究的成功与失败中综合考虑与设计，兼顾低功耗，定点DSP，高性能，低成本要求而选择的嵌入式方案。
　　以往的高校设计往往没有实现算法在嵌入式系统中的优化，基本都是在硬件调通，算法移植到DSP，实现功能，仅仅达到能运行的最低要求，在嵌入式实时处理的要求上从未进行过任何工作，即已经毕业离开学校。
　　本文的主要工作如下：
　　1．设计了一种高性能、定点单片DSP为核心的硬件系统，包括图像采集、图像处理、存储模块、总线接口和人际交互模块。并在各硬件调试成功下，嵌入DSP/BIOS嵌入式实时核，并基于该操作系统添加指纹识别系统的应用和线程调度程序。
　　2．完成基于TMS320C5510的算法移植，并保证算法在实时任务中能独立运行和完成测试。考虑到TMS320VC5510没有异步UART接口，采用同步串口软件模拟异步完成与射频卡读卡器通信，减小芯片设计成本，并有效降低硬件复杂度。
　　3．在算法和操作系统稳定工作前提下，有效对DSP性能进行瓶颈评估。针对定点DSP为主核心的特点，将算法基于TMS320C5510进行浮点转定点，优化算法在存储空间的调度方式，从数学方法转换和DSPLIB接口调用等方面完成系统中的非线性运算优化。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 生物识别技术

1.3 指纹识别技术

1.4 论文工作简介及章节安排

第二章 嵌入式架构和硬件设计

2.1 总体硬件架构

2.2 图像采集

2.3 图像处理

2.4 存储模块

2.5 总线接口

2.6 人机交互

2.7 本章小结

第三章 算法移植和软件设计

3.1 指纹识别算法移植

3.2 嵌入式软件架构

3.3 嵌入式操作系统

3.4 本章小结

第四章 基于DSP的算法性能优化

4.1 算法瓶颈评估

4.2 浮点转定点

4.3 算法存储空间调度

4.4 非线性运算

4.5 本章小结

第五章 结束语

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录：印制板实物图片

硕士研究生期间取得的研究成果