基于TMS320VC5402的指纹识别系统

;0下的file->data->load把图像文件放入指定的内存区域。此图像文件为CCS数据文件，可以编写一段C程序把BMP文件转换成CCS文件。另一种比较方便的方法是用DSP编写一个小程序，使用fopen()、fread()等函数把图像读入内存，然后使用file->data->save保存成CCS文件。

2 软件设计

2.1 主程序流程

主流程就是要实现把各部分的程序连接成一个有机的整体，并能够通过液晶显示和小键盘响应实现和用户的交互。所以，它的任务就是能够响应小键盘，根据不同的键值执行不同的操作，同时显示不同的页面。系统主流程如图4所示。

2.2 键盘中断程序

5402中与中断有关的寄存器有三个：IFR、IMR、PMST。在DspInitial（）函数中，首先要设置好这些寄存器，而后在中断程序中读入键值。为了防止误触发，在中断的一开始延时3ms。其核心代码如下：

ioport unsigned char port0000;

volatile unsigned int* IMR=(volatile unsigned int *) 0x0000;

……

volatile unsigned int* PMST=(volatile unsigned int *) 0x001D;

main(){

DspInitial();

……

}

interrupt void isr_int0(){

delay3ms();

KEY=port0000&0x0FFF;

Switch(KEY)

……

}

2.3 BootLoader程序设计javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

该系统为最小系统，需要脱离开发系统运行，因此须进行BootLoader设计。在系统上电以后自动把程序和数据从外部存储器Flash读SRAM中，但问题是用户程序超过了32K，所以必须采用以下特殊的BOOT方法。

①内部BOOT。利用片内的BOOT程序将自己编制的BOOT程序从Flash移至内部的RAM中。

②用户BOOT。内部BOOT完成后，开始执行自己的BOOT程序。利用DSP的扩展寻址方法，自已编制的BOOT编程中从Flash读取代码。

③用户BOOT完成后，跳至用户程序开始运行。

2.4 指纹识别核心算法程序

本系统使用的指纹算法主要分为五部分，其算法的可靠性已经isual C++ 6.0进行了验证，具体算法如下：

①背景分离。采用标准差阈值跟踪法，图像的指纹部分是由黑白相同的纹理组成的，灰度变化很大，具有较大的标准差；而背景部分灰度分布比较平坦，标准差小，因此计算以各点为中心的一组像素的标准差，当标准差大于某一门限时，就可以确定该点为前景，否则为背景。

②计算方向图。采用基于法线向量的方法，其中还涉及到方向场的平滑。

③方向滤波。设计一个水平模板，然后将水平模板旋转到需增强的方向进行滤波。

④奇异点检测。区分出奇异点，如核形（core）、三角形（delta）、涡轮形（whorl）。

⑤特征点提取。采用脊跟踪法，其基本思想是直接对图像进行脊线跟踪，在跟踪过程中检测特征点。以上便是所采用指纹算法的核心思想。

在DSP编程中把它分成五个任务模块，每一个模块都必须注意页面寄存器的值，如果程序仅在SRAM中运行会浪费大量的时钟，所以把部分程序和数据放入DSP的内部。根据自己编程的体会，程序和数据的一次连续处理不会超过64K，所以可以把核心的程序常驻5402内1K的空间，再留有7～8K的空间调用所需的程序，余下的7K用于存放数据。但考虑到该方法程序编写的复杂性，仅在图像滤波中使用，因为滤波方法简单而有规律。为了提高效率，可以开辟两个存储区（PING-PONG型），当一块用于DMA传输时，另一块让DSP进行计算。最后一点，因为5402是定点的，所以要对整个系统进行定标。

3 系统调试方法

设计并加工好印制电路板后，就进入了硬件调试阶段。首先应对电路板作细致的常规检查，防止短路和断路情况的发生。加电后，检查晶体是否振荡，复位是否正确可靠，而后用示波器检查5402的输出时钟CLKOUT是否按照指定时钟模式工作。在作完这些检查宾，就可以进入系统硬件调试阶段。在硬件仿真时，首先要配置目标系统的存储器映像，这是通过设置仿真器命令文件实现的。可以在仿真调试软件目录下改写emuinit.cmd，使之每次启动仿真器时自动加载，也可以在启动仿真器后手动加载命令文件以初始化目标存储器映像。一般而言，仿真器存储器映像与连接器存储器映像应一致。对SRAM的调试的基本思想是，首先对SRAM的两具单元初始化为两个不同的值，而后调试的主程序不断交替这两个单元的数值。具体方法是从一个单元读出数据写入另一个单元，由累加器作为传递单元。使用Debugger软件，查看相应的SRAM单元，若确实将照设定交替变化，则表明该部分没有问题。对于键盘和LCD的调试，其方法不难，这里不再详细阐述。

结语

该系统具有很强的实用性，充分体现了DSP强大的数值运算能力；但该系统仅实现了软硬件的初步研制与开发，离产品化还有一段距离，还有许多工作要做。

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