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指纹FPGA粗比对加速卡的优化

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文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 指纹粗比对加速卡的研究背景

1.2 主要工作和章节安排

第二章 硬件描述语言VHDL与FPGA设计

2.1 VHDL语言的特性及优势

2.3 开发FPGA的原则和技巧

2.3.1 开发FPGA的几点原则

2.3.2 开发FPGA的一些技巧

2.4 StratixⅡ系列FPGA的特性和结构

2.4.1 StratixⅡ系列芯片的特点

2.4.2 StratixⅡ芯片的结构

第三章 核心比对模块的优化和改进

3.1 核心比对模块的总体框架

3.1.1 特征三角形比对

3.1.2 偏移量计算

3.1.3 细节点匹配

3.2 计数读取标识输出的边产生的改进

3.2.1 边产生模块的作用

3.2.2 原始设计的问题和相应的解决办法

3.2.3 改进后的特征边生成模块

3.3 特征三角形比对模块中并串转换模块的改进

3.3.1 进行并串转换的原因

3.3.2 原始并串转换模块的隐患

3.3.3 对并串转换模块的改进

3.4 对偏移量排序模块的改进

3.4.1 偏移量排序模块的功能

3.4.2 原设计存在的问题

3.4.3 新的偏移量排序模块

3.5 对细节点匹配模块的DFB缓冲的修改

3.5.1 细节点匹配模块的DFB缓冲的作用

3.5.2 原始设计的DFB缓冲存在的问题

3.5.3 新的DFB缓冲

3.6 对偏移量读取控制的改进

3.6.1 原设计的偏移量读取模块的问题

3.6.2 新的偏移量读取控制

3.6.3 新的偏移量读取控制与原设计的比较

3.7 对库指纹特征点读取控制的修改

3.8 比对结束信号生成模块matchover_gen

3.8.1 为什么用全‘1’的FID指示比对结束

3.9.2 matchover_gen的设计

3.9 存放匹配库指纹序号的FIFO的写控制模块fifo_write

3.9.1 fifo_write的作用

3.9.2 fifo_write的设计

3.10 对打分模块filter_marker的修改

3.10.1 打分筛选模块的作用

3.10.2 原设计中的filter_marker的问题及解决

3.11 对现场指纹特征点少于17个的求结构分模块filter_marker_total_grade的改进

3.11.1 filter_marker_total_grade的作用

3.11.2 原设计的fiter_marker_total_grade的问题

3.11.3 新的求结构分状态机

3.11.4 新的打分模块与原设计的比较

3.12 现场指纹特征点多于16个的打分模块fitler_marker_up的设计

第四章 片外SRAM控制器的设计

4.1 片外SRAM概述

4.2 片外SRAM控制器sram的整体规划

4.3 SRAM写控制模块sram_write

4.4 SRAM的读控制模块sram_read

4.5 SRAM核心控制模块sram_core

4.6 与SRAM的接口sram_sram

第五章 本地总线与9054的接口

5.19054概述

5.2 通信模式的选择

5.2.1 选择C模式的原因

5.2.2 C模式的工作流程

5.3 对PCB板布线的改动

5.4 本地总线上与9054的接口local_9054的设计

第六章 验证和测试结果

6.1 FPGA代码编译报告

6.2 与应用程序、驱动程序联合测试

6.2.1 测试程序的设计

6.2.2 测试结果

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

本文首先对指纹粗比对加速卡的FPGA核心比对模块做了改进,消除了原设计在特殊情况下出现的一些问题,并优化了原设计的时序。对修改后的核心比对模块进行后仿真后,将新的代码下载到Altera公司的StratixⅡ FPGA内,用QuartusⅡ的嵌入式逻辑分析仪观察,确认能正常工作。
   核心电路完成粗比对后,将与现场指纹匹配的库指纹序号返回主机。本文提出了一种利用原设计中库指纹空闲空间存放库指纹序号的方法,具有不改变原设计时序、开发难度低的优点。为提高系统性能,匹配结果被暂存在一个队列里,等到队列充满到一定程度再发中断通知9054从队列中读出比对结果。在调试阶段,队列用片内RAM实现,如有必要也可采用专用芯片。
   本课题的FPGA的片内存储资源不够存放从PCI9054-次发送的库指纹数据,因此外接了4片IDT公司的IDT71V SRAM芯片作为外部存储器,本文设计了对SRAM的读写控制。
   PLX公司的9054芯片是兼容PCI2.2版本的总线桥设备,在本课题里,用来将复杂的PCI协议转化为相对简单的本地总线协议,降低开发难度。本文设计了与9054的接口。
   本文的最后一项工作是进行主机端应用程序的设计和应用程序、驱动和加速卡的联合调试,并在结尾给出总结与展望。

著录项

  • 作者

    刘恩茂;

  • 作者单位

    北京邮电大学;

  • 授予单位 北京邮电大学;
  • 学科 通信与信息系统
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 蔡安妮;
  • 年度 2010
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TP391.41;
  • 关键词

    指纹匹配; 粗比对加速卡; 优化设计;

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