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ARM与Linux嵌入式技术在指纹识别系统中的应用

发布日期:2017-07-27 来源: 本网 查看次数: 117 作者:admin

核心提示:  ARM与Linux嵌入式技术在指纹识别系统中的应用张楠(西安科技大学,西安710054)常广泛的应用。尤其是指纹识别在生活和工作中非常多见,如工作单位的指纹签到系统、指纹门禁系统、手机上的指纹解锁

  ARM与Linux嵌入式技术在指纹识别系统中的应用张楠(西安科技大学,西安710054)常广泛的应用。尤其是指纹识别在生活和工作中非常多见,如工作单位的指纹签到系统、指纹门禁系统、手机上的指纹解锁系统等,对人类生活和发展产生巨大的意义。基于ARM和Linux嵌入式技术探讨指纹识别系统的开发与设计,具有较好的应用前景。

  生物识别技术是当今身份验证技术的重要发展方向,其中指纹识别是最为有效、可靠的方式,因为每一个人的指纹各不相同,且终身基本不会变化。因此指纹识别具有较好的特异性与安全性,随着计算机技术的发展,在各个领域中的应用越来越广泛。主要探讨在ARM、Linux嵌入式技术和指纹识别技术的基础上,基于嵌入式Linux的指纹识别系统的设计和开发。

  1指纹识别算法的实现指纹识别算法的实现从整体上来说可以分为3大阶段:图像预处理,在这一阶段中主要是通过特殊算法对人事指纹图像进行处理,使原始图像更加容易提取特征点;(2)指纹特征提取,该阶段的主要工作是将预处理之后的图像特征点提取出来;(3)图像比对,这一阶段主要是完成两幅指纹图像特征的比对。3个阶段中最为重要的就是第一个阶段,通过图像的归一化、分割、方向图提取、获取纹线频率、增强、二值化等手段使指纹图像的特征点更加突出。

  设计过程中需要重点关注的环节包括指纹图像处理效果及所需要的时间。但是不同的处理器对图像增强算法产生不一样的作用,比对X86、S3C2440、S3C6410、Z4775以及Z4780处理器,发现在不同处理器上用指纹增强算法的时间和主频率并没有明显的正比例关系,主要原因是处理器的内部结构差异较大,导致其运行的任务数量不同,主频越低,对指纹图像处理算法的影响越明显,因此选择合适的处理器对于指纹算法实现非常重要。

  2搭建指纹识别系统平台基于操作系统设计嵌入式指纹识别系统的设计主要包含硬件电路的设计和系统软件的设计。前者包含有对硬件平台需要的器件、电路原理图进行设计,做好制版、焊接和调试工作,硬件工程师能够完成这一阶段的任务。系统设计又分为底层的驱动开发和上层的应用软件开发。前者是根据系统需要选择嵌入式操作系统、移植操作系统等,当平台搭建完毕之后软件工程师根据实际需要开发和调试应用软件。

  2.1硬件平台文中选择S3C2440作为系统应用的处理器,用户可以通过触摸屏,对系统进行操作。应用R305指纹识别模块对图像进行采集和处理,以64m字节的SDRAM作为系统运行的基础条件,用户操作反馈则使用LCD显示屏,将USB作为系统处理器的通信途径。此外,应用RTC作为维持系统运行的时钟,通过电源管理模块为系统运行提供电源。其关键步骤有:处理器的选择,处理器是嵌入式应用系统中至关重要的元素,当前,ARM架构阵营处理器应用较多,在移动网络、医疗与消费类电子、工业控制等领域都能够看到其身影。此外MIPS架构的市场也非常广阔。选择ARM920T内核的处理器,其成本较低、功耗较小,适合开发的需求。(2)指纹识别模块的选择,应用的指纹识别模块应用光学指纹传感器进行采集,通过DSP处理器实现指纹识别相关算法,并能够与主机进行通信。

  2.2软件平台硬件平台设计调试完毕后就需要为系统搭建软件平台,主要内容有系统的选择、移植、开发、搭建调试环境、开发和调试新的驱动等,关键环节有:(1)嵌入式操作系统的选择,应用的是Linux操作系统,该系统的应用非常广泛且发展速度快,是嵌入式应用系统的首选。其最大的特点就是自由与免费,任何使用者都能够对其进行修改,此外,Linux操作系统能够获取更多的内核支持,相对于其他操作系统更加方便。(2)搭建开发环境,首先通过关闭PC中的Linux操作系统的防火墙,然后对/etc/exports文件进行编辑,将权限、地址等加入文件中,保存之后将NFS服务开启后就能够实现文件传输;建立交叉编译环境、调试环境和烧录环境即实现开发环境的搭建。(3)移植Linux内核,步骤为:内核移植准备;获取内核源码,下载到本地准备移植;根据设计中的嵌入式开发板选择板级代码;基于实际设计需求,对驱动代码进行修改和添加;最后对内核源码进行配置和编译,并将其烧录(下转第90页):张楠(1987-),女,硕士,助工,研究方向:计算机应用。

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  4结语通过简要论述目前计算机的主要分层,并论述了较为常见的计算机网络故障,重点针对计算机网络物理层故障进行了分析,论述了如何查找和排除计算机网络物理层故障的方法。相信随着网络技术的不断发展,人们能够克服更多的计算机网络物理层故障,从而进一步提高网络的可靠性,将对人们工作和生活的影响降到最低。

  (上接第72页)到开发板中确认。

  3指纹识别系统的软件设计3.1系统的设计思路提出的嵌入式指纹识别系统软件设计思路为分层处理,也就是软件与硬件的设计,为了改善代码的重用性和可移植性,基于指纹识别系统的传输方向对其进行抽象分层,主要有6层:(1)硬件层。也就是指纹模块,其功能是获取指纹像素信息,完成指纹识别中的图像采集、上传、特征点的生成、保存和删除等;(2)驱动层。即指纹识别模块在Linux操作系统中的驱动程序,选择USB通信方式需要根据具体的USB协议开发合适的驱动系统;(3)通信层。功能在于实现指令和数据在处理器与指纹模块之间的传输;(4)指纹识别算法层。将采集得到的图像像素信息根据算法提取出指纹特征点,并进行对比,其工作质量与整个指纹识别系统效果息息相关;(5)指纹识别功能层。实现算法层与通信层的封装,方便系统的移植;(6)指纹识别控制显示层。用于用户对指纹识别系统的控制和反馈。

  3.2系统串口通信程序的开发Linux操作系统内核驱动能够很好地对系统操作进行封装,提供结构体设置串口通信属性,设计的系统在软件开发过程中对UART通信方式的操作以文件的方式进行。例如,在对某一个设备进行操作之前,需要调用open函数将设备对应的节点打开,一般在/dev的目录下,随后基于设备的特点选择特定的函数进行配置,然后使用read函数对数据进行读取、应用write函数进行写人,当操作完成之后调用close将设备关闭,实现对整个设备的控制过程。对于串口而言操作是一样的,系统对串口实现以下的分配:第一个串口,对应设备节点为/dev/ttyS0;第二个串口为/dev/ttySl,以此实现对(上接第81页)王小红。浅谈运用FLASH制作多媒体课件。福建电曾晓娟。基于Flash软件制作多媒体课件的探究。办

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