基于DSP与FPGA的高效嵌入式指纹识别系统设计

本文主要探讨的是基于DSP (数字信号处理器) 和FPGA (现场可编程门阵列) 的自动指纹识别系统的硬件设计与实现。随着计算机与信息技术的飞速发展，生物特征识别，尤其是指纹识别，因其高精度和安全性，已成为研究热点。传统的嵌入式自动指纹识别系统通常依赖于单片DSP或MIPS处理器，它们的顺序执行特性限制了在大规模指纹库中的匹配速度，特别是在处理复杂算法时。 为了提升性能，作者提出了一种浮点DSP与FPGA协同处理的架构。这种设计巧妙地结合了DSP的高精度计算能力与FPGA的并行处理特性，能够显著缩短指纹匹配时间。具体设计包括： 1. 建立了一个硬件平台，包含DSP处理器（如TI的TM320C6713B），FPGA（Cyclone FPGA），指纹传感器，人机交互接口以及USB接口，以实现系统的完整连接。驱动程序的设计确保了系统与各个硬件模块的高效协作。 2. 在FPGA中，通过VHDL或Verilog语言实现了一个9路指纹的并行匹配功能。由于FPGA的硬件限制，原有的匹配算法难以直接移植，所以作者优化了算法，提出了适用于FPGA实现的“粗匹配”算法，降低了硬件实现的复杂性，并设计了与DSP通信的接口模块。 3. 应用程序设计采用了RTOS (实时操作系统) 如uC/OS-II，通过任务调度管理硬件模块，实现了指纹的自动识别功能。指纹库的数据结构被精心设计，支持添加、删除和编辑指纹信息的操作，以便灵活存储和管理。 本文的成果在于构建了一个高性能、快速响应的自动指纹识别系统，具有良好的稳定性和可扩展性。模块化的软硬件设计使得该系统易于二次开发，适应不同的应用场景。关键词涵盖了自动指纹识别系统、Cyclone FPGA、TM320C6713B DSP、uC/OS-II实时操作系统等关键技术和平台。这项研究对于提升嵌入式自动指纹识别系统的效率和实用性具有重要意义。