基于ARM的指纹识别门禁系统设计方案

　　具体方法为先计算θ（x, y）在X轴和Y轴上的投影分量：

　　低通滤波表示为:

　　式中，H（u, v） 为二维低通滤波器；wl×wl为5×5滤波器尺寸；w为图像子块尺寸（本算法取w=10个像素大小）。

　　经过纹路细化， 二值化图像的纹路线被细化为只有一个像素宽的连接线段。显示了原始指纹图像、增强后的二值化图像以及细化后的二值化图像。指纹的特征点信息是从细化后的二值化图像中提取的。从细化后的二值化图像中找到分叉点或端点，然后从这些点开始寻找纹路轨迹。通过这些点，纹路的形状被计算出来。这些形状数据、点的类型以及点的位置就作为该指纹图像的特征点被记录下来。

　　特征匹配是根据两幅图像特征点的最大匹配点支持数来确定的。假设有甲和乙两幅图像，首先依次以甲图的每一个特征点为基准，依次计算乙图像中每个和甲图中基准特征点类型相同的特征点到乙图中每个特征点的距离和方向，根据这个距离和方向，再以甲图中的基准点为原点，计算出甲图中的一个点，然后判断是否也是甲图的特征点， 如果是， 则匹配支持数加1。按甲图中特征点顺序依次计算， 取最大值就是两幅图像的最大支持匹配点数。

　　如果最大匹配支持点数大于规定的值，则认为两幅图像匹配。否则，不匹配。

　　2 系统硬件设计

　　基于RISC体系结构的ARM微处理器因其体积小、功耗低、执行速度快等优点在多个领域得到广泛应用。本系统采用的是三星公司的嵌入式微处理器S3C2440AL，这是一款高性能、低功耗的功能强大的嵌入式应用处理器产品，它采用Intel X-Scale微结构体系框架，集成了许多常用的外围接口，功能强大。S3C2440AL主频为400MHz,最高为533MHz；TFS-D0303指纹传感器由256×300个电容传感阵列组成，其分辨率高达500dpi，工作电压范围为3.3~5V，传感器内部有8位ADC，并具有2组采样保持电路。整个硬件系统的框图如图2所示。

图2 系统硬件结构图

　　系统存储器接口采用128MB SDRAM存储器，支持16、64、128、256MB DRAM技术，4个SDRAM区，每个区支持64M存储器。时钟允许（一个CKE引脚用于把整个SDRAM接口置为自我刷新），支持最多至6个静态存储器器件（SRAM、Flash、ROM），支持2个PCMCI/CF插槽。

　　时钟采用3.6864MHz振荡器，具有核PLL和外围PLL，可产生各种工作频率，32.768kHz振荡器可驱动实时时钟、电源管理器和中断控制器。电源控制器可控制快速/运行、空闲和睡眠工作方式。LCD控制器支持被动（DSTN）和主动（TFT）LCD显示，最大分辨率800×600×16，2个专用DMA通道，允许LCD控制器支持单层或双层显示。实时时钟（RTC），可产生周期性中断，把应用处理器从睡眠状态唤醒。串行口通信USB从模块，符合USB规范，支持v1.1版本，支持多达16个端点提供48MHz的内部时钟。

　　3 系统软件设计

　　本系统的软件设计主要有以下几个流程：上电系统初始化、指纹识别、控制电锁的开启。系统的精度绝大部分取决于指纹识别的算法。程序初始化后进人低功耗模式，等待各种具体操作。当有指纹采集时，就进入指纹数据采集和处理模块，处理结束后，又重新退回低功耗等待模式，等待其他操作。同理，当有读卡数据或者时钟设置响应时，便进入相应的操作模块进行处理。

　　3.1 对S3C2440AL的初始化

　　系统初始化对于嵌人式系统，要在其程序存储器中有系统初始化代码（如图3）。系统执行了初始化代码后，才能正确执行其他应用程序，初始化在系统复位后自动完成。系统的初始化必须包含下列初始化代码，有设置中断向量表、初始化寄存器、初始化堆栈指针寄存器、初始化端口、改变处理器的工作模式。系统在用户模式下才能开中断。在对指纹传感器的初始化中，应按要求逐步对控制寄存器进行初始化。