【正文】 AND Flash 中啟動，在啟動時 S3C2410 會自動的將 NAND Flash存儲器中最前面的 4KB 數(shù)據(jù)拷貝到 S3C24lO 內(nèi)部的 SRAM 中并自動執(zhí)行。如果這4KB 存放的是啟動代碼，那么啟動代碼就可以從 S3C241 O 內(nèi)部的 SRAM 中執(zhí)行，啟動代碼初始化系統(tǒng)和外部 SDRAM 后將存儲在 NAND Flash 中的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序拷貝到外部 SDRAM 中，這時整個系統(tǒng)就可以啟動了。在本系統(tǒng)中，采用的是三星公司的 K9F5608U 芯片，其電路原理圖如圖 34 所示。 圖 34 NAND FLASH 原理圖K9F5608U 為 8 位數(shù)據(jù)總線，32M 字節(jié)容量，該芯片由 S3C2410 的相關(guān)引腳直接控制，CPU 分配給它的地址空間為 Ox00000000—0x01FFF。代碼部分則放在 從 Ox00000000開始的地址空間內(nèi)。系統(tǒng)將 CPU 的引腳 OM【1：O】設(shè)置成 0x00b，這樣當(dāng)核心板S3C2410 上電復(fù)位后，系統(tǒng)首先將 NAND Flash 開始的 0—4K 的程序映射到SteppingStone 區(qū)，然后從那里開始執(zhí)行。NAND Flash 可以存放數(shù)據(jù)和程序，但需要特定的指令進行讀寫。3．2．3 SDRAM 單元SDRAM 具有容量大、存取速度快、成本低的特點，得到了廣泛的應(yīng)用。與 Flash存儲器相比，SDRAM 不具有掉電保持數(shù)據(jù)的特性，但存取速度高于 Flash 存儲器，且具有讀／寫屬性，因此 SDRAM 在系統(tǒng)中主要用作程序的運行空間、數(shù)據(jù)以及堆棧區(qū)，沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25是系統(tǒng)啟動之后進行存取操作的存儲器。S3C2410 在片內(nèi)具有獨立的 SDRAM 刷新控制邏輯，可方便地與 SDRAM 連接。同時，由于 S3C24lO 片內(nèi)的存儲空間不大，大量的數(shù)據(jù)都要通過 SDRAM 暫時存放和交換，即動態(tài)存儲區(qū)。系統(tǒng)啟動時，CPU 首先從起始地址讀取啟動代碼進行系統(tǒng)初始化，在完成系統(tǒng)初始化后，程序代碼一般調(diào)入SDRAM 中運行以提高系統(tǒng)的運行速度。SDRAM 存儲單元猶如一個電容，總是傾向于放電，為避免數(shù)據(jù)丟失，必須定時充電刷新。系統(tǒng)選用兩片由 HyniX 公司生產(chǎn)的 32M字節(jié)的 HY57V561620 芯片作為系統(tǒng)內(nèi)存，其原理圖如圖 35 所示。S3C24lO 的片選信號 nGCS6 連接兩片 HY57V561620 單元作為片選信號， CPU 分配給這兩片HY57V561620 單元的地址空間為系統(tǒng)微處理器內(nèi)存映射的 BANK6 區(qū)和 BANK7 區(qū)。圖 35 SDRAM 原理圖3．2．4 RS232 串口單元串口是計算機一種常用的接口，具有連接線少、通訊簡單的特點。S3C24lO 內(nèi)部有 3 個獨立的 UART 控制器，每個控制器都可工作在中斷模式或 DMA(直接內(nèi)存訪問)模式。每個 UAl 玎均具有 16 字節(jié)的 FIFO(先入先出寄存器)，支持的最高波特率可達到 230．4Kbps。每個串口都可選紅外模式、可編程波特率、具有一或兩位停止位、5．8 位數(shù)據(jù)位可編程、可進行奇偶校驗。在嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的開發(fā)過程中，RS2232 串口發(fā)揮著非常重要的作用。這是因為 Linux 的開發(fā)采用的是宿主機和開發(fā)板協(xié)同工作的方式，在程序的調(diào)試和 Linux 的操作指令都是通過終端并由宿主機的串口傳輸給開發(fā)板的。RS232 串口除了在程序的調(diào)試和指令的輸入方面發(fā)揮作用外，還可沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26以用來燒寫制作好的鏡像文件。為了讓 PC 機與 S3C2410 的串口進行通訊，選用MAX3232 電壓轉(zhuǎn)換芯片，它采用收、發(fā)、地三線連接，無握手信號，通過 S3C241 O內(nèi)部的串口控制器進行控制。系統(tǒng)串口與電壓轉(zhuǎn)換芯片 MAX3232 的原理圖如圖 36 所示。圖 36 串口與 MAX3232 的原理圖3．2．5 USB 及 USB 攝像頭單元USB(Universal Serial Bus)即通用串行總線，是現(xiàn)在非常流行的一種快速、雙向、廉價、可以進行熱插拔的接口。隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，USB 的應(yīng)用已經(jīng)逐漸從PC 機擴展到了嵌入式技術(shù)中，并且發(fā)揮著重要的作用。USB 設(shè)備之所以會被大量應(yīng)用，主要具有以下優(yōu)點：(1)可以熱插拔，使用方便。(2)系統(tǒng)總線供電，并可提供 5V／500mA 電源，具有獨立供電特點。(3)支持設(shè)備眾多，支持多種設(shè)備類，例如鼠標(biāo)，鍵盤，攝像頭等。(4)連接靈活，可以連接多個設(shè)備，最多可擴 127 個，連接的方式也非常靈活，既可以使用串行連接，也可以使用集線器 Hub 把多個設(shè)備連接在一起再與 PC 的 USB 口相連。(5)速度快，支持高速數(shù)據(jù)傳輸，USBl．1 是 12Mb／s，USB2．0 高達沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27480Mb／S 。S3C2410 帶有兩個 USB 主設(shè)備控制器和一個 USB 從設(shè)備控制器，這樣可以方便 USB 設(shè)備的使用。在設(shè)計開發(fā)一個 USB 外設(shè)的時候，主要需要編寫三部分的程序：固件程序、USB 驅(qū)動程序和客戶應(yīng)用程序。如圖 37圖 37 USB 電路連接圖USB、接口的設(shè)備可以方便應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中，具有 USB 接口的優(yōu)盤因為存儲容量大，價格低，在嵌入式系統(tǒng)中一般可以用來存儲數(shù)據(jù)。在門禁控制器中，可以用來存儲初始化的資料數(shù)據(jù)也可以存儲采集到的重要數(shù)據(jù)，方便用戶的保存和修改。另外，本系統(tǒng)中應(yīng)用到的視頻監(jiān)控就用到了 USB 接口的攝像頭。攝像頭在門禁系統(tǒng)的應(yīng)用中越來越廣泛，通常用作視頻圖像采集和實時的現(xiàn)場監(jiān)控?，F(xiàn)在市場上一般為 USB接口的攝像頭，市場上的 USB 攝像頭主要有兩類：一類是驅(qū)動芯片為 OV5 11 的 USB攝像頭，Linux 自帶了這種攝像頭的驅(qū)動；另一類是驅(qū)動芯片為中芯微 ZC301 的 USB攝像頭，這種攝像頭目前的市場占有率超過 70％，它采用 JPEG 硬件壓縮方式，截取到的圖片直接就是 JPEG 格式，這樣可以大大縮小由于軟件壓縮耗費的時間，便于網(wǎng)絡(luò)多媒體的應(yīng)用。本系統(tǒng)選擇的是 ZC301 芯片的 USB 攝像頭，通過其驅(qū)動的移植應(yīng)用到門禁系統(tǒng)當(dāng)中。3．3 界面顯示接口模塊設(shè)計LCD(Liquid Crystal Display)稱為液晶。LCD 顯示器的基本工作原理是通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，從而達到顯示的目的。因此，LCD 的驅(qū)動控制器是對每個液晶單元的通電的控制。液晶工作時使用的是外部的光線，其光線照明方式有兩種：傳送式和反射式。由于液晶自己本身并不發(fā)光，所以與 CI 汀相比，液晶顯示器的耗電量較低。本系統(tǒng)選用傳送式背光(CCFL)彩色 STN 液晶屏，LCD 的控制器使用 S3C241 0 的內(nèi)部集成的控制器。系統(tǒng)選用 5．7 寸、320240 像素、256 色沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28的彩色 LCD 屏。其可提供 4／8／12／16 位顏色模式，電源操作范圍寬(2．7v．5．5V)，低功耗設(shè)計可滿足系統(tǒng)省電的要求。其中，可調(diào)變位器 Vl 毪用于調(diào)節(jié) LCD 彩色屏的對比度，產(chǎn)品出廠時，已設(shè)定成室溫下的較好的對比度，當(dāng)因溫度變化等因素顯示不正常時，可適當(dāng)調(diào)節(jié) VR2 基于 ARM 的指紋識別門禁系統(tǒng)的設(shè)計 2j 實現(xiàn)到合適的色彩。為了保證 LCD 正常工作，一定要保證硬件正確連接，S3C2410 與 STN．LCD 屏的關(guān)鍵電路連接如圖 38 圖所示。圖 38 S3C2410 與 LCD 連接圖(1)S3C2410 上液晶數(shù)據(jù)線 VD【19：23】 、VD【10 ：15】 、VD 【3：7】分別對應(yīng)R、G、B 的三色信息。一個 R、G、B 共 16bits 的組合代表了一個像素的信息。(2)S3C24lO 上液晶電壓控制信號 VM．VDEN 與 LCD 的 ENAB 信號連接，保證數(shù)據(jù)的有效指示。(3)S3C2410 液晶的位時鐘信號 VCLK 與 LCD 的時鐘信號 CK 連接。在 VM。VDEN 信號有效的情況下，LCD 控制器送出的數(shù)據(jù)在 VCLK 的上升沿送出，在下降沿時被 LCD驅(qū)動器采樣。(4)S3C2410 的液晶幀時鐘信號 VF．VS 與 LCD 的幀同步信號連接，LCD 控制器在一個完整幀顯示完成后立即插入一個 VFRAME 信號，并開始新的一幀。(5)S3C24lO 的液晶線時鐘信號 VL．HS 與 LCD 的行同步信號連接， LCD 控制器在整個水平線數(shù)據(jù)移入 LCD 驅(qū)動器后插入一個 VLINE 信號。沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 293．4 網(wǎng)絡(luò)通信接口模塊設(shè)計在 ARM 系統(tǒng)中，以太網(wǎng)接口是與遠端機進行通信及調(diào)試的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)重要的部分。目前常見的以太網(wǎng)接口芯片有 RTL801CS8900、DM900Ax88796 及DWL650 無線網(wǎng)卡等。本系統(tǒng)選用的芯片為 AX88796，它是臺灣 Asix 公司推出兼容 NE2022 的快速以太網(wǎng)控制器。其內(nèi)部集成有 lO／100 Mb／s 自適應(yīng)物理層收發(fā)器和 8K16 位的SRAM，支持 MCS．51 系列、80186 系列以及 MC68K 系列等多種 CPU 總線類型。AX88796 執(zhí)行基于 IEEE802．3／IEEE802 ．3u 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的 1 OMb／s 和 l 00Mb／s以太網(wǎng)控制功能，并提供 IEEE802．3u 兼容的媒質(zhì)無關(guān)接口 MII(Media Independent 用以支持在其它媒質(zhì)上的應(yīng)用。此外，AX88796 還提供可選用的標(biāo)準(zhǔn)打印接口，可用于連接打印設(shè)備或用作通用 I／O 端口。Ax88796 的地址總線 SA[9：0]與數(shù)據(jù)線 SD[1 5：O] 分別與 CPu 的地址／數(shù)據(jù)總線相連。CPU 通過 I／O 讀寫 NE2022 寄存器來控制Ax88796 的工作狀態(tài)，通過遠程 DMA FIFOs 與 AX88796 的內(nèi)部緩存 SRAM 進行數(shù)據(jù)交換。SRAM 與 MAC 核之間進行 Local DMA 將數(shù)據(jù)發(fā)送至 MAC 層，再經(jīng)由內(nèi)部的PHY 層發(fā)送至 IU45 接口，或者經(jīng)過 MII 接口送至外部的物理層芯片。S3C2410 的片選信號 nGCS2 接入網(wǎng)絡(luò)單元 AX88796，CPU 分配給 AX88796 單元的地址空間為 0x10000000．Oxl8000000，也就是 S3C2410 的 BANK2 區(qū)，它使用外部中斷 ExINT2 來響應(yīng)中斷。由于 AX88796 是兼容 NE2022 的芯片，而 Linux 已經(jīng)能夠很好的支持 NE2022 系列，因此這能夠降低 Linux 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序開發(fā)的難度。該模塊主要任務(wù)是完成與外界信息的交互，以實現(xiàn)門禁控制器的內(nèi)部局部網(wǎng)和 Inter 之間的通信，設(shè)計中采用 TCP／IP 技術(shù)，實現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)的遠距離采集與傳輸處理。在接口電路中，以太網(wǎng)芯片 AX88796 的麗接 S3C2410 的寫字節(jié)使能 LnwBE 引腳，麗接寫信號LnWE 引腳，面接使能信號 LnOE 引腳，IRQ 接外部中斷 EINT 引腳。CPU 通過 I／O讀寫 NE2022 寄存器來控制 AX88796 的工作狀態(tài)，通過遠程 DMA FIFOs 與 AX88796的內(nèi)部緩存 SRAM 進行數(shù)據(jù)交換。信號的發(fā)送綦于 ARM 的指紋識別門禁系統(tǒng)的設(shè)計oi 實現(xiàn)和接收端通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器 FC．518LS 和 RJ45 接口接入到 AX88796。3．5 指紋識別模塊設(shè)計指紋采集器采集到指紋圖像后，才能被計算機進行識別、處理，指紋圖像的質(zhì)量會直接影響到識別的精度以及指紋識別系統(tǒng)的處理速度，因此指紋采集技術(shù)是指紋識沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30別系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。因為指紋的表面積相對較小，日常生活中手指常常會受到磨損，所以獲得優(yōu)質(zhì)的指紋細節(jié)圖像是一項十分復(fù)雜的工作。目前主要使用的指紋采集技術(shù)有光學(xué)指紋采集技術(shù)，半導(dǎo)體指紋采集技術(shù)和超聲波指紋采集技術(shù)。光學(xué)指紋采集是歷史久遠、使用最廣泛的技術(shù)，它是將手指放在光學(xué)鏡片上，手指在內(nèi)置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件(CCD)上，進而形成脊線 (指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、谷線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖