基于匯聚式處理器的生物認證系統設計

目前，Blackfin處理器在單內核產(chǎn)品中可提供高達600MHz的性能。Blackfin處理器系列還提供了低至 0.8V的業(yè)界領(lǐng)先功耗性能。不同于其它的處理器只允許調整工作頻率，Blackfin處理器允許設計工程師同時(shí)調整電壓和頻率，從而能最大限度地降低功耗。生物認證廣泛地應用于電池供電的便攜式設備中，因此對于當今及未來(lái)的生物認證應用而言，這種高性能與低功耗的組合特性是必不可少的。

生物認證所涉及的技術(shù)及產(chǎn)品種類(lèi)廣泛，相關(guān)的匯聚式處理器應用案例眾多，包括Qritek公司推出的全球首款創(chuàng )新型虹膜識別鼠標；AuthenTec公司的FingerLoc AFS 8600嵌入式指紋識別裝置；Suprema公司Unifinger SFM3000和SFM3500指紋識別模塊；Biometric Access公司的SecureTouch先進(jìn)系統(STAm)等。本文以全球首款虹膜識別鼠標產(chǎn)品為例，介紹基于Blackfin處理器的產(chǎn)品設計和方案選型參考思路。

鼠標虹膜識別系統設計

電腦中保存有敏感數據，如何有效避免非授權用戶(hù)使用電腦？韓國首爾的Qritek公司利用其創(chuàng )新型IRIBIO鼠標虹膜識別系統可以幫助您“密切注視”所使用的電腦。Qritek公司的IRIBIO鼠標系統工作過(guò)程如下：用戶(hù)拿起鼠標，向凹面鏡望去以聚焦眼睛，鼠標上的虹膜照相機開(kāi)始計算眼睛位置，根據眼睛的行為、感光、大小，以及東西方國家眼睛形狀的差異等進(jìn)行調整；接著(zhù)，照相機進(jìn)行黑白成像并進(jìn)行大量相關(guān)處理；最后，將獲得的虹膜信息與數據庫中存儲的模版進(jìn)行核對。

該系統使用了微型照相機與嵌入式虹膜認證引擎電路板，這些都安裝在體積緊湊的計算機鼠標中，實(shí)現了與主計算機的物理與邏輯分離。因此，它顯著(zhù)區別于其它生物認證系統，IRIBIO鼠標不會(huì )把您重要的個(gè)人生物數據注冊或存儲在電腦硬盤(pán)上，同時(shí)內置的虹膜辨認運算是在鼠標內的微處理器上實(shí)現的，注冊及識別過(guò)程在鼠標內部進(jìn)行，與PC機分開(kāi)，可以避免被病毒感染或被網(wǎng)絡(luò )黑客盜取，嵌入在鼠標內部的軟件利用用戶(hù)特有的虹膜模式作為口令處理認證。

圖3：基于Blackfin處理器的IRIBIO鼠標應用示意圖。

Qritek公司為該產(chǎn)品選擇處理器的最終目標，是為用戶(hù)提供快速但極具成本效益的認證解決方案。IRIBIO鼠標內部嵌入的處理器，不僅需要在極小占位面積情況下承擔諸多功能，而且要價(jià)格合理、功耗低。對于Qritek公司來(lái)說(shuō)，快速視頻處理能力非常重要，其所采用的BF533處理器的500 MHz運行速度不僅能夠提供所需的性能，而且價(jià)格適中。該處理器片上內存達148KB，對于Qritek的IRIBIO鼠標產(chǎn)品來(lái)說(shuō)這是另一個(gè)極具吸引力的特性，可以很輕松地滿(mǎn)足Qritek公司的虹膜識別算法對存儲空間的要求。

BF533將高性能內核與行業(yè)標準接口組合，因而可以讓Qritek不必采用高成本的外部組件。Blackfin處理器內置的系統外設包括UART端口、SPI端口、兩個(gè)串行端口（SPORT）和四個(gè)通用定時(shí)器、一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器和一個(gè)并行外設接口（PPI），從而加強了處理器的系統擴展特性。Qritek公司利用Blackfin處理器的I/O功能來(lái)控制白光LED和紅外LED，并連接CMOS傳感器。

Blackfin處理器的高速性能與Qritek公司的快速算法相結合，使該產(chǎn)品的虹膜信息注冊只需要7~10秒，而虹膜識別僅需要1~2秒，在同類(lèi)產(chǎn)品中具有十分明顯的性能優(yōu)勢。

工具支持

任何一款產(chǎn)品解決方案的選擇都不可能拋開(kāi)其它因素而僅局限于性能，方案的實(shí)現成本和配套技術(shù)支持也很重要。

Suprema公司除了采用ADI公司的Blackfin處理器外，還充分利用了其仿真工具，采用了ADI公司的集成軟件開(kāi)發(fā)和調試環(huán)境——VisualDSP++軟件，該工具使Suprema公司自始至終地在統一的界面中管理其設計方案。此外，Suprema公司還采用了VisualDSP++內核（VDK）庫用于任務(wù)調度和處理器之間的通信，從而能使Suprema充分利用先進(jìn)的調度和資源分配方法，以便專(zhuān)門(mén)解決存儲器分配和定時(shí)約束條件問(wèn)題。這些工具幫助Suprema公司更有效地利用例程代碼，無(wú)須從頭開(kāi)始設計，因此節省了開(kāi)發(fā)和調試時(shí)間。