指紋采集SOC系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對安全性的要求越來越高,使得生物特征識別技術(shù)得到了高速發(fā)展。指紋識別作為生物特征識別技術(shù)的一種解決方案得到越來越廣泛的應(yīng)用,因此構(gòu)建實(shí)時、高效、便攜的指紋采集系統(tǒng)將十分的重要,本文主要實(shí)現(xiàn)了下述三個部分:
　　1.指紋采集硬件模塊設(shè)計。通過對現(xiàn)有指紋采集系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)只是單純將采集圖像(含有指紋重疊圖像)上傳到處理器,并不對指紋圖像進(jìn)行處理。這樣的采集方法既增加了傳輸數(shù)據(jù)和軟件對圖像處理的工作量,也

2、限制了圖像采集速度。為了提高指紋采集的速度,提出了一種指紋圖像采集與拼接技術(shù)相結(jié)合的指紋采集加速模塊。該模塊通過控制指紋傳感器,采集無重疊指紋圖像,通過SOC系統(tǒng)將采集的無重疊指紋圖像進(jìn)行拼接,最終得到一副完整指紋圖像供用戶使用。
　　2. SOC系統(tǒng)仿真。為了減小SOC在進(jìn)行FPGA實(shí)現(xiàn)時的難度,在進(jìn)行FPGA驗(yàn)證之前需要對SOC系統(tǒng)進(jìn)行仿真。本系統(tǒng)的testbench包括以下幾個方面:系統(tǒng)時鐘信號、系統(tǒng)復(fù)位信號、總線功能模型(

3、Bus Function Model, BFM)。仿真所需的 testcase包含:處理器緩存空間讀寫、片上存儲器測試代碼、GPIO測試代碼、SPI測試代碼、UART測試代碼、看門狗測試代碼。通過對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的仿真,解決了系統(tǒng)在功能方面的大部分問題,使得系統(tǒng)在進(jìn)行FPGA驗(yàn)證時主要精力放在時序方面。
　　3. SOC系統(tǒng)的 FPGA實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步減小指紋采集系統(tǒng)的體積與功耗,本文以ASIC為背景,介紹了SOC系統(tǒng)芯片的前期驗(yàn)證

4、工作,FPGA驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)。通過對SOC系統(tǒng)分析,決定采用Xilinx公司的Virtex5系列的FPGA XC5Vlx110t-2FF1136實(shí)現(xiàn)SOC系統(tǒng)。SOC系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)主要包含四個部分:第一,ARM926EJ-S處理器的實(shí)現(xiàn),包含處理器緩存實(shí)現(xiàn)、JTAG調(diào)試接口實(shí)現(xiàn)、軟件對處理的初始化三個方面工作。第二,AMBA總線實(shí)現(xiàn)。AMBA總線作為CPU處理器與片上存儲器、系統(tǒng)外設(shè)的總線管理模塊。第三,片上存儲器。主要包含片上SRAM、R