【正文】 AND Flash 中啟動(dòng)，在啟動(dòng)時(shí) S3C2410 會(huì)自動(dòng)的將 NAND Flash存儲(chǔ)器中最前面的 4KB 數(shù)據(jù)拷貝到 S3C24lO 內(nèi)部的 SRAM 中并自動(dòng)執(zhí)行。如果這4KB 存放的是啟動(dòng)代碼，那么啟動(dòng)代碼就可以從 S3C241 O 內(nèi)部的 SRAM 中執(zhí)行，啟動(dòng)代碼初始化系統(tǒng)和外部 SDRAM 后將存儲(chǔ)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(shí)整個(gè)系統(tǒng)就可以啟動(dòng)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(kāi)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(kāi)始的 0—4K 的程序映射到SteppingStone 區(qū)，然后從那里開(kāi)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(jìn)行讀寫(xiě)。3．2．3 SDRAM 單元SDRAM 具有容量大、存取速度快、成本低的特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。與 Flash存儲(chǔ)器相比，SDRAM 不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但存取速度高于 Flash 存儲(chǔ)器，且具有讀／寫(xiě)屬性，因此 SDRAM 在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)以及堆棧區(qū)，沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25是系統(tǒng)啟動(dòng)之后進(jìn)行存取操作的存儲(chǔ)器。S3C2410 在片內(nèi)具有獨(dú)立的 SDRAM 刷新控制邏輯，可方便地與 SDRAM 連接。同時(shí)，由于 S3C24lO 片內(nèi)的存儲(chǔ)空間不大，大量的數(shù)據(jù)都要通過(guò) SDRAM 暫時(shí)存放和交換，即動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU 首先從起始地址讀取啟動(dòng)代碼進(jìn)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(yùn)行以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。SDRAM 存儲(chǔ)單元猶如一個(gè)電容，總是傾向于放電，為避免數(shù)據(jù)丟失，必須定時(shí)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(hào) nGCS6 連接兩片 HY57V561620 單元作為片選信號(hào)， 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(jì)算機(jī)一種常用的接口，具有連接線少、通訊簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。S3C24lO 內(nèi)部有 3 個(gè)獨(dú)立的 UART 控制器，每個(gè)控制器都可工作在中斷模式或 DMA(直接內(nèi)存訪問(wèn))模式。每個(gè) 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(dá)到 230．4Kbps。每個(gè)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(jìn)行奇偶校驗(yàn)。在嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，RS2232 串口發(fā)揮著非常重要的作用。這是因?yàn)?Linux 的開(kāi)發(fā)采用的是宿主機(jī)和開(kāi)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(guò)終端并由宿主機(jī)的串口傳輸給開(kāi)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(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26以用來(lái)燒寫(xiě)制作好的鏡像文件。為了讓 PC 機(jī)與 S3C2410 的串口進(jìn)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(wú)握手信號(hào)，通過(guò) S3C241 O內(nèi)部的串口控制器進(jìn)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(jià)、可以進(jìn)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(jī)擴(kuò)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(huì)被大量應(yīng)用，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：(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(dú)立供電特點(diǎn)。(3)支持設(shè)備眾多，支持多種設(shè)備類(lèi)，例如鼠標(biāo)，鍵盤(pán)，攝像頭等。(4)連接靈活，可以連接多個(gè)設(shè)備，最多可擴(kuò) 127 個(gè)，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(gè)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(dá)沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27480Mb／S 。S3C2410 帶有兩個(gè) USB 主設(shè)備控制器和一個(gè) 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(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè) USB 外設(shè)的時(shí)候，主要需要編寫(xiě)三部分的程序：固件程序、USB 驅(qū)動(dòng)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(pán)因?yàn)榇鎯?chǔ)容量大，價(jià)格低，在嵌入式系統(tǒng)中一般可以用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在門(mén)禁控制器中，可以用來(lái)存儲(chǔ)初始化的資料數(shù)據(jù)也可以存儲(chǔ)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(mén)禁系統(tǒng)的應(yīng)用中越來(lái)越廣泛，通常用作視頻圖像采集和實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?，F(xiàn)在市場(chǎng)上一般為 USB接口的攝像頭，市場(chǎng)上的 USB 攝像頭主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是驅(qū)動(dòng)芯片為 OV5 11 的 USB攝像頭，Linux 自帶了這種攝像頭的驅(qū)動(dòng)；另一類(lèi)是驅(qū)動(dòng)芯片為中芯微 ZC301 的 USB攝像頭，這種攝像頭目前的市場(chǎng)占有率超過(guò) 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(fèi)的時(shí)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(guò)其驅(qū)動(dòng)的移植應(yīng)用到門(mén)禁系統(tǒng)當(dāng)中。3．3 界面顯示接口模塊設(shè)計(jì)LCD(Liquid Crystal Display)稱(chēng)為液晶。LCD 顯示器的基本工作原理是通過(guò)給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過(guò)與否，從而達(dá)到顯示的目的。因此，LCD 的驅(qū)動(dòng)控制器是對(duì)每個(gè)液晶單元的通電的控制。液晶工作時(shí)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(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)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(duì)比度，產(chǎn)品出廠時(shí)，已設(shè)定成室溫下的較好的對(duì)比度，當(dāng)因溫度變化等因素顯示不正常時(shí)，可適當(dāng)調(diào)節(jié) VR2 基于 ARM 的指紋識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2j 實(shí)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(duì)應(yīng)R、G、B 的三色信息。一個(gè) R、G、B 共 16bits 的組合代表了一個(gè)像素的信息。(2)S3C24lO 上液晶電壓控制信號(hào) VM．VDEN 與 LCD 的 ENAB 信號(hào)連接，保證數(shù)據(jù)的有效指示。(3)S3C2410 液晶的位時(shí)鐘信號(hào) VCLK 與 LCD 的時(shí)鐘信號(hào) CK 連接。在 VM。VDEN 信號(hào)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(shí)被 LCD驅(qū)動(dòng)器采樣。(4)S3C2410 的液晶幀時(shí)鐘信號(hào) VF．VS 與 LCD 的幀同步信號(hào)連接，LCD 控制器在一個(gè)完整幀顯示完成后立即插入一個(gè) VFRAME 信號(hào)，并開(kāi)始新的一幀。(5)S3C24lO 的液晶線時(shí)鐘信號(hào) VL．HS 與 LCD 的行同步信號(hào)連接， LCD 控制器在整個(gè)水平線數(shù)據(jù)移入 LCD 驅(qū)動(dòng)器后插入一個(gè) VLINE 信號(hào)。沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 293．4 網(wǎng)絡(luò)通信接口模塊設(shè)計(jì)在 ARM 系統(tǒng)中，以太網(wǎng)接口是與遠(yuǎn)端機(jī)進(jìn)行通信及調(diào)試的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)重要的部分。目前常見(jiàn)的以太網(wǎng)接口芯片有 RTL801CS8900、DM900Ax88796 及DWL650 無(wú)線網(wǎng)卡等。本系統(tǒng)選用的芯片為 AX88796，它是臺(tái)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(lèi)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(wú)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(guò) I／O 讀寫(xiě) NE2022 寄存器來(lái)控制Ax88796 的工作狀態(tài)，通過(guò)遠(yuǎn)程 DMA FIFOs 與 AX88796 的內(nèi)部緩存 SRAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SRAM 與 MAC 核之間進(jìn)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(guò) MII 接口送至外部的物理層芯片。S3C2410 的片選信號(hào) 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(lái)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(dòng)程序開(kāi)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(shí)現(xiàn)門(mén)禁控制器的內(nèi)部局部網(wǎng)和 Inter 之間的通信，設(shè)計(jì)中采用 TCP／IP 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)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(xiě)字節(jié)使能 LnwBE 引腳，麗接寫(xiě)信號(hào)LnWE 引腳，面接使能信號(hào) LnOE 引腳，IRQ 接外部中斷 EINT 引腳。CPU 通過(guò) I／O讀寫(xiě) NE2022 寄存器來(lái)控制 AX88796 的工作狀態(tài)，通過(guò)遠(yuǎn)程 DMA FIFOs 與 AX88796的內(nèi)部緩存 SRAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。信號(hào)的發(fā)送綦于 ARM 的指紋識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)oi 實(shí)現(xiàn)和接收端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器 FC．518LS 和 RJ45 接口接入到 AX88796。3．5 指紋識(shí)別模塊設(shè)計(jì)指紋采集器采集到指紋圖像后，才能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別、處理，指紋圖像的質(zhì)量會(huì)直接影響到識(shí)別的精度以及指紋識(shí)別系統(tǒng)的處理速度，因此指紋采集技術(shù)是指紋識(shí)沈陽(yáng)建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30別系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。因?yàn)橹讣y的表面積相對(duì)較小，日常生活中手指常常會(huì)受到磨損，所以獲得優(yōu)質(zhì)的指紋細(xì)節(jié)圖像是一項(xiàng)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(yuǎn)、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(jìn)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