指紋采集SOC系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn).pdf

1、隨著經(jīng)濟的不斷發(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得到了高速發(fā)展。指紋識別作為生物特征識別技術的一種解決方案得到越來越廣泛的應用,因此構建實時、高效、便攜的指紋采集系統(tǒng)將十分的重要,本文主要實現(xiàn)了下述三個部分:
　　1.指紋采集硬件模塊設計。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相結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在進行FPGA實現(xiàn)時的難度,在進行FPGA驗證之前需要對SOC系統(tǒng)進行仿真。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)進行詳細的仿真,解決了系統(tǒng)在功能方面的大部分問題,使得系統(tǒng)在進行FPGA驗證時主要精力放在時序方面。
　　3. SOC系統(tǒng)的 FPGA實現(xiàn)。為了進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)芯片的前期驗證

4、工作,FPGA驗證實現(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實現(xiàn)SOC系統(tǒng)。SOC系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)主要包含四個部分:第一,ARM926EJ-S處理器的實現(xiàn),包含處理器緩存實現(xiàn)、JTAG調試接口實現(xiàn)、軟件對處理的初始化三個方面工作。第二,AMBA總線實現(xiàn)。AMBA總線作為CPU處理器與片上存儲器、系統(tǒng)外設的總線管理模塊。第三,片上存儲器。主要包含片上SRAM、R