一種高性能指紋鎖硬件平臺的設計
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3 硬件設計
3．1 采集圖像傳感器
指紋傳感器是通過(guò)光學(xué)掃描、晶體熱敏、晶體電容等3種主要傳感原理采集指紋圖像。衡量一個(gè)傳感器的質(zhì)量主要有：成像質(zhì)量、手指適應能力、采集速度、電氣特性、硬件接口能力、SDK能力、附加功能。根據成像原理不同。廣泛使用的指紋傳感器類(lèi)型有光學(xué)、電感式、電容式以及壓感式等。其中，CMOS光學(xué)傳感器具有無(wú)畸變、指紋圖像清晰、對比度高的特點(diǎn)，對質(zhì)量較差指紋具有良好的校正和容錯性能，在使用壽命上百萬(wàn)次無(wú)變化。指紋圖像讀取過(guò)程中，采用自適應參數調節機制，使干、濕手指都有較好的成像質(zhì)量，適用人群更廣泛，所以這里采用CMOS光學(xué)傳感器作為嵌入式指紋鎖的圖像采集設備。而其他類(lèi)型的傳感器雖具有體積小、重量輕等優(yōu)勢，但其自身的缺陷注定了這些類(lèi)型的傳感器不適合作為門(mén)禁鎖產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)比較，該系統選擇了OmniVision公司的0V7620型指紋傳感器。該器件功耗很低，非常適合作指紋采集傳感器。
3．2 圖像處理模塊
指紋鎖既要求穩定性好、識別速度快、準確率高，還要求體積小、功耗低，采集速度快。為了將PC機驗證的指紋算法較好地移植到嵌入式系統中，選擇合適的算法模塊CPU至關(guān)重要。目前國內大多數采用“DSP+MCU”，“ARM+MCU”，或“FPGA+MCU”方式實(shí)現。在設計算法處理模塊CPU時(shí)，分別對ARM、DSP和FPGA進(jìn)行了比較：性能較強的FPGA，但價(jià)格都較高，與該設計“民用”指紋鎖低成本要求不符。而對于當今比較流行的嵌入式系統ARM和DSP，兩者各有優(yōu)點(diǎn)，應用的針對場(chǎng)合不同。結合該系統設計的技術(shù)要求和特點(diǎn)，考慮到器件性能高、功耗低。同時(shí)兼顧價(jià)格因素，該系統選用TI公司的TMS320C5509A作為處理器，實(shí)現指紋算法的移植。
3．3 底層控制模塊及其他模塊
設計指紋鎖，除了要有完整的中間構件――指紋識別模塊，還需要配套的底層控制模塊等基礎構件。該系統選用高性能低功耗的MEGA8單片機作為底層控制模塊的CPU處理器。該器件所實(shí)現的功能有：循環(huán)掃描鍵盤(pán)并進(jìn)行相應處理；控制LED燈指示系統當前工作狀態(tài)；驅動(dòng)電機執行開(kāi)關(guān)門(mén)鎖動(dòng)作；與DSP通訊交互信息等。如圖2所示，單片機作為底層控制模塊，其IO引腳控制其他器件，采用I2C與DSP進(jìn)行信息交換。
軟件設計時(shí)，MEGA8單片機上電后CPU啟動(dòng)進(jìn)入復位狀態(tài)，進(jìn)行寄存器初始化，讀取存儲參數，設置外圍傳感器參數等工作。啟動(dòng)完畢，即進(jìn)入工作狀態(tài)，處理相應的各類(lèi)底層驅動(dòng)。進(jìn)入休眠態(tài)前，存儲好各項參數，保存現場(chǎng)，然后進(jìn)入省電模式。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151734.htm
電源管理模塊如圖3所示，包括電源和電源管理器件。電源部分，該設計由4節1．5 V串聯(lián)的干電池供電，此電壓實(shí)際最高時(shí)為7 V左右，最低時(shí)為5 V，足以滿(mǎn)足整體體統的電壓要求。電源管理器件，選用手持設備中常用的低功耗高性能穩壓器R1111N331B、XC62068152MR、XC6-206P332MR，輸出33 V的整體電壓和DSP 1．8 V的核心電壓，這類(lèi)器件的特點(diǎn)是它具有控制關(guān)斷引引腳，在系統處于睡眠時(shí)，可以通過(guò)置位使能端，關(guān)斷整個(gè)系統板的供電，從而達到低功耗節能的目的。
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