一種高性能指紋鎖硬件平臺的設計
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研究嵌入式平臺的指紋識別系統的設計：明確項目的整體需求，針對具體需要的部分功能作詳細的需求分析；設計時(shí)，在器件運用上作最優(yōu)的選擇，同時(shí)兼顧性能和價(jià)格等因素；布局上，考慮相應系統的體積、容量和位置等因素，實(shí)現一個(gè)比較全面合理的整體布局。
1 指紋鎖的基礎構件
設計一款指紋鎖的基礎構件：傳感器、傳感器的驅動(dòng)、底層的接口、電源的設計以及軟件算法的設計。
1)指紋傳感器用于采集指紋圖像。選擇成像合適的、數據接口通用的指紋傳感器，便于采集和讀取清晰的指紋圖像，進(jìn)行指紋識別，提高識別的效率。用在指紋鎖上的指紋傳感器，要兼顧體積小、功耗低、采集圖像速度快和清晰等特點(diǎn)。
2)指紋算法模塊將采集的圖像數據進(jìn)行存儲、運算、處理等工作。選擇合適的嵌入式CPU，將提高采集圖像的速度，快速提取所需的信息，準確的進(jìn)行比對和判斷工作。指紋識別上層構件――指紋鎖，根據其特點(diǎn)，指紋算法模塊采用當前高性能的嵌入式系統CPU設計，具有體積較小、功耗極低的特點(diǎn)。
3)底層電機驅動(dòng)門(mén)鎖。指紋鎖的設計，就是將電控技術(shù)和傳統的機械技術(shù)相結合。通過(guò)MCU來(lái)驅動(dòng)電機開(kāi)關(guān)機械門(mén)鎖，是指紋鎖的一個(gè)基礎構件。指紋識別模塊處理認證工作做出的最終判斷，即是否要執行開(kāi)鎖的操作，必須通過(guò)電機驅動(dòng)門(mén)鎖來(lái)完成。簡(jiǎn)潔、高性能、低功耗、穩定的MCU驅動(dòng)，保證了指紋鎖整體的性能。
4)成熟的指紋識別算法。指紋鎖的靈魂部分是指紋算法，準確、高效、快速處理指紋的算法，是指紋鎖性能決定性因素。實(shí)現這一算法，采用在PC機上進(jìn)行驗證測試，不斷進(jìn)行修改調整，直到成熟可靠，再移植到嵌入式系統。
2 系統組成方案
經(jīng)過(guò)全面的考慮和詳細分析，結合嵌入式硬件、算法軟件的特點(diǎn)，對指紋鎖的整體布局進(jìn)行具體規劃設計，系統由算法處理核心，指紋采集，電源管理，底層控制驅動(dòng)以及存儲器等5個(gè)模塊組成。各個(gè)模塊之間的相互關(guān)系如圖1所示。
1)算法處理模塊用于移植上位機驗證通過(guò)的可靠指紋識別算法，其主要功能：通過(guò)CPLD存取傳感器采集的指紋圖像；并對圖像數據進(jìn)行處理，作出圖像識別的最終結論；管理外部存儲器SDRAM和DATA Flash；與控制驅動(dòng)模塊通訊等。
2)指紋采集模塊集合了指紋傳感器和采集控制電路，按照預先設定的采集參數，負責實(shí)時(shí)采集指紋圖像，并通過(guò)相應的接口將圖像數據傳輸至算法處理核心模塊。
3)電源管理模塊為整體系統供電，該系統設計的硬件平臺有3組供電電壓：外圍機械電機驅動(dòng)為5 V，底層控制模塊的電壓和DSP的外核電壓同為3．3 V，DSP的內核電壓為1．8 V。
4)底層控制模塊包括控制器MCU、LED指示燈、指紋鎖鍵盤(pán)、電機和邏輯控制器CPLD等外同電路，與指紋產(chǎn)品的中間構件相配套，設計上層構件――指紋鎖。
5)存儲器模塊包括外部SDRAM和外擴DATA Flash，前者用于存儲臨時(shí)比對的圖像和一些變量，后者用于保存指紋特征庫和DSP的BootLoa-der啟動(dòng)程序。
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