【正文】 0xFF。 TL16C550WriteByte( Datum )。 // 設置USB設備模式, 如果設備端是CH37X, 那么1和2均可 xWriteCH375Cmd( CMD_SET_USB_MODE )。xWriteCH375Data( 2 )。 // 設置為使用內(nèi)置固件的USB設備方式for( i=0。 i100。 i++ ) { Datum = xReadCH375Data( )amp。0xFF。 if( Datum == CMD_RET_SUCCESS ) break。 }} 指紋采集程序設計 指紋的采集工作由檢測到手指中斷開始的，向CTRLA寄存器寫入0x04開始指定區(qū)域的指紋圖像數(shù)據(jù)采集，等待行捕獲時間結束后可以讀取CTRLA寄存器，即為當前像素點的8位數(shù)字量數(shù)值，因其地址遞增，所以每次讀取當前像素點的數(shù)值后自動進行下一像素點的A/D轉換，循環(huán)讀取CTRLA的值到指定內(nèi)存空間就可以獲得一枚指紋圖像的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采集流程圖如圖42所示。檢測到有手指寫0x04到CTRLA開始區(qū)域采集等待行捕獲時間讀CTRLA到內(nèi)存等待A/D轉換時間最后行單元讀完最后圖像單元讀完是是否否圖像捕獲完成 圖42 指紋采集系統(tǒng)流程圖 指紋圖像預處理程序設計 當采集到一枚指紋圖像數(shù)據(jù)后，需要對這枚指紋圖像進行預處理工作。在預處理的前端引入了一個指紋圖像質量評估的模塊，在進行預處理之前先對這枚指紋圖像的質量進行評估，排除質量不能滿足要求的指紋，保證了整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。其預處理流程圖如圖43所示。指紋圖像輸入圖像增強圖像分割圖像二值化圖像細化圖像質量評估合格?是否圖43 指紋圖像預處理流程圖排除了質量差的指紋圖像后，需要對其進行特征值提取前的圖像預處理工作。這部分總有四個模塊組成，先進行圖像的分割，其目的是把質量差的區(qū)域和有效區(qū)域分開來，提高了特征提取的精確度和大大減少了預處理的時間；然后對圖像不清晰的部分進行增強處理，改善這些區(qū)域的質量，以保證后續(xù)處理的可靠性；圖像的二值化把灰度圖像變成01取值的二值圖像，用來提取指紋圖像的脊線；而細化則是將二值化圖像變化為單像素寬度的骨架圖像，這是為了方便以后的特征提取。 USB數(shù)據(jù)通訊程序設計 采集模塊作為USB的設備端，主要進行指紋圖像數(shù)據(jù)的上傳工作，還接收上位機下傳的一些參數(shù)的設置。其通訊端點的操作過程都是在DSP的中斷程序中完成的，通訊流程圖如圖44所示。獲取中斷狀態(tài)并取消中斷請求分析中斷狀態(tài)批量端點接收批量端點發(fā)送輔助端點接收輔助端點發(fā)送接收數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)發(fā)送64B的數(shù)據(jù)到CH375接收命令到命令數(shù)據(jù)緩沖區(qū)對命令進行譯碼，進行相應處理中斷結束返回釋放當前緩沖區(qū)否否否否是是是是發(fā)送完發(fā)送次數(shù)減1是否圖44 CH375數(shù)據(jù)通訊流程圖因CH375工作在內(nèi)置固件模式下，CH375自動處理默認端點0 的所有事務，本地端DSP只要負責數(shù)據(jù)交換，所以DSP程序非常簡潔，只需要處理CH375批量端點和輔助端點的事務即可完成本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊問題。在本設計中主要使用了批量端點的上傳和輔助端點的下傳。用輔助下傳端點來接收上位機下傳的命令，即是一些指紋采集系統(tǒng)中的參數(shù)，包括指紋傳感器參數(shù)設置，上傳一枚指紋數(shù)據(jù)的次數(shù)(受限于批量端點的大小64B，一枚指紋需分多次傳輸)等。而批量上傳端點就是用于向上位機傳送指紋數(shù)據(jù)的，一枚指紋的數(shù)據(jù)量較大，需要多次傳輸才能傳輸完一枚指紋數(shù)據(jù)。如果應用層發(fā)送150個字節(jié)的數(shù)據(jù)塊，則DSP會被中斷3次，前兩次各獲取64個字節(jié)，最后一次獲取22個字節(jié)。所以在批量上傳端點中斷時需進行傳輸次數(shù)的判斷，以便發(fā)送所需的數(shù)據(jù)段。 上位機程序設計本系統(tǒng)的上位機人機交互程序是基于VisualC++。它提供了一個可視化的集成編譯環(huán)境，能自動生成Windows應用程序的共有部分，從而大大簡化了復雜Windows應用程序的開發(fā)過程，極大地提高了程序設計的效率。其Microsoft 的基本類庫MFC 使得開發(fā)Windows應用程序比以往任何時候都要容易。開始打開設備采集模塊連接特征提取是顯示設備打開失敗信息提示用戶進行相應處理否指紋數(shù)據(jù)上傳否是圖45 上位機程序流程圖系統(tǒng)上位機程序要實現(xiàn)的主要功能是和指紋采集系統(tǒng)之間的通訊，來對它進行一些參數(shù)的設置和指紋數(shù)據(jù)的上傳，并提供給用戶一個可視化的操作環(huán)境，方便指紋圖像的管理和后續(xù)工作的進行。首先是打開設備，即指紋采集系統(tǒng)，若設備打開失敗，將顯示失敗信息：“設備打開失敗，可能未安裝動態(tài)鏈接庫或未連接USB數(shù)據(jù)線!”提醒用戶安裝動態(tài)鏈接庫或連接USB數(shù)據(jù)線。若操作成功則顯示成功信息：“設備打開成功”，然后等待指紋采集模塊的指紋數(shù)據(jù)上傳，以便后續(xù)工作的進行。上位機還設有一些參數(shù)設置的對話框，針對指紋傳感器FPS200的一些參數(shù)的設置，主要是DCR、DTR和PGC的設置。上位機負責保存用戶最近修改的這三個參數(shù)值，在每次成功打開了設備時，都要向指紋采集模塊發(fā)送上位機最近一次修改的這三個參數(shù)值。這樣方便用戶的操作，而不至于每次打開上位機的軟件后都要對他們進行一次參數(shù)的設置。5 指紋采集系統(tǒng)調(diào)試及結果 硬件調(diào)試系統(tǒng)設計并制作好印制電路板后，焊接上元器件，就進入了硬件調(diào)試的準備階段。首先應對電路板作細致的常規(guī)檢查，防止短路和斷路情況的發(fā)生。系統(tǒng)上電后，檢查晶體是否振蕩，復位是否正確可靠，而后用示波器檢查各個芯片的晶振是否有正常波形。最后檢測系統(tǒng)主處理器TMS320VC5402 DSP的輸出時鐘CLKOUT是否按照指定時鐘模式工作。在做完上述檢查后，就可以進入系統(tǒng)硬件調(diào)試階段。首先檢測DSP是否正常工作，命令文件以初始化目標存儲器映像。一般而言，仿真器存儲器映像與連接器存儲器映像應一致。然后對目標板上的外圍芯片逐個進行調(diào)試。其方法是先編寫好DSP的串口程序，使它能夠發(fā)送中間調(diào)試結果的一些信息到PC機，用于檢測。在串口調(diào)試通過后，就來編寫外圍芯片的接口程序，對他們逐個讀寫一些芯片的信息，把這些信息從串口發(fā)送到PC機，來檢測接口程序是否正確。在此期間也要不斷檢測CPLD的程序，配合各接口程序調(diào)試，使DSP能夠正常操作外圍各芯片。只有在各芯片的接口程序都正常后，方可進入軟件調(diào)試階段。 軟件調(diào)試軟件部分可分為兩大部分，一是控制部分，另一個是預處理部分。而在軟件編寫方面，本設計的重點部分放在了控制部分，后者在借鑒已有的成果的基礎上，進行了部分優(yōu)化工作。預處理算法開始時是在PC機上運行的C程序，經(jīng)優(yōu)化后再移植到DSP的子系統(tǒng)中。由于用高級語言編程效率高，可讀性好，修改方便，而匯編語言的特點是編程困難，但是運算速度快，可以直接和硬件通訊。在DSP的開發(fā)環(huán)境CCS中提供了C編譯環(huán)境和匯編編譯環(huán)境。所以在移植過程中，一般采用混合編程思想。即指紋圖像預處理的各個模塊可采用基于DSP的匯編編程，而通訊和控制部分可直接用C語言編寫，編寫修改方便。在整個采集實現(xiàn)過程中，要存儲一些圖像和數(shù)據(jù)，所需的存儲空間是非常大。為了解決這個難點，在這方面也做了大量的工作。參考大家的方法有利用DSP的哈佛結構而采用的分頁管理機制，有將圖像數(shù)據(jù)分塊移植的方法，也有采用了以新數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)同時配以查表的方法來節(jié)約存儲空間。另外也可以采取壓縮存儲的方式。在本設計中在基于DSP的分頁管理機制的基礎上充分利用了CPLD的優(yōu)勢，來管理圖像數(shù)據(jù)的存儲空間問題。另外，除了利用DSP的最優(yōu)化編譯器和其特有的指令系統(tǒng)對識別程序進行優(yōu)化以外，還要仔細考慮每一個算法的細節(jié)(使用邏輯運算代替算術運算、使用DSP所帶的內(nèi)聯(lián)函數(shù)等等)，以求達到最高采集效率。6 結論本課題系統(tǒng)地研究了指紋采集理論、原理以及實現(xiàn)方法，最后設計并實現(xiàn)了一個高速、高效、低功耗的指紋采集系統(tǒng)，采集到的指紋圖像達到預期效果。本設計的創(chuàng)新點有以下兩個方面：（1）DSP技術可以很好地應用于簡單的控制和復雜的計算；（2）增加了CPLD邏輯控制芯片，簡化外圍譯碼硬件，利用語言編程的方式，使用起來靈活方便；省去了DSP的一些邏輯控制負擔。除此之外，本設計研究成果還有兩個顯著的特點：（1）系統(tǒng)具有操作簡單方便，用戶界面友好，信息提示人性化等特點；（2）使用了USB接口全速傳輸指紋數(shù)據(jù)，提升了數(shù)據(jù)傳輸速度。必須提出的是，該系統(tǒng)還是處于初步的開發(fā)研究階段。從已有研究成果上看，該系統(tǒng)具有很強的實用性，充分體現(xiàn)了DSP的強大運算能力和USB的高速傳輸；但該系統(tǒng)僅實現(xiàn)了軟硬件的初步開發(fā)，離最終的應用還有一段的距離，還有許多的工作要做。另外，該系統(tǒng)還存在一個問題，就是預處理算法過于復雜，影響系統(tǒng)性能。還需要對算法進一步的優(yōu)化。本資料由 收集整理,轉載請保留版