隨著計算機與信息技術的發(fā)展，生物特征識別技術受到了廣泛的關注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內容，一直以來是國內外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術在嵌入式系統(tǒng)上的應用。傳統(tǒng)的嵌入式自動指紋識別系統(tǒng)多采用單片DSP或MIPS處理器來完成算法，由于DSP或MIPS處理器只能根據(jù)程序順序執(zhí)行，在指紋匹配過程中只能和整個庫中的指紋進行一一匹配，因此這類系統(tǒng)在處理較大指紋庫時下匹配時間相當長。為了克服這個缺點，本文構建了浮點DSP和FPGA協(xié)同處理構架的硬件平臺，充分利用DSP在計算上的精確度和FPGA并行處理的特點，由DSP和FPGA共同處理匹配算法。 本文的主要工作如下： 1．設計了一個硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、指紋傳感器、人機交互接口和USB1.1接口。同時，還設計了各硬件模塊的驅動程序，為應用程序提供控制接口。由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300MHz，其中某些器件的工作頻率達到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設計經(jīng)驗。 2．編寫了Verilog程序，在FPGA中實現(xiàn)了9路指紋的并行匹配。由于FPGA本身的局限性，實現(xiàn)原有匹配算法有很大困難。在簡化原有匹配算法的基礎上本文提出了便于FPGA實現(xiàn)“粗匹配”算法。此外，還設計了用于和DSP通信的接口模塊設計。 3．完成了系統(tǒng)應用程序設計。在使用uC/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)的基礎上設計了各系統(tǒng)任務，通過調用驅動程序控制和協(xié)調各硬件模塊，實現(xiàn)了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設計了指紋庫數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)了指紋庫添加、刪除、編輯的功能。 最終，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、快速的進行指紋識別，各模塊工作穩(wěn)定。同時，模塊化的軟硬件設計使本系統(tǒng)便于進行二次開發(fā)，快速應用于各種場合。
標簽： FPGA DSP 自動 指紋識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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在數(shù)字化推進速度加快的大背景下，全球農業(yè)也由傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)方向轉變，而實現(xiàn)農業(yè)信息與數(shù)字化則是現(xiàn)代化農業(yè)的重要標志與核心技術。我國農業(yè)具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環(huán)境因子不確定等特點，也是受環(huán)境影響最明顯的領域，因此對環(huán)境與生物信息的監(jiān)測顯得十分重要。同時現(xiàn)代無線網(wǎng)絡信息技術和計算機應用等技術近幾年得到了長足的發(fā)展，廣泛的應用于工業(yè)的各個領域。因此，將這些最新的技術應用于相對發(fā)展較慢的農業(yè)各領域顯得迫在眉睫。 本文根據(jù)農業(yè)對象具有偏遠、分散、易變、多樣等特點，提出了一種針對農業(yè)環(huán)境信息遠程監(jiān)測的系統(tǒng)設計方案，并從軟件和硬件二方面詳細介紹了系統(tǒng)方案的設計和實現(xiàn)方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的嵌入式技術，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網(wǎng)絡與信息發(fā)布上層網(wǎng)絡的無縫連接為建立基于WEB的農業(yè)環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎，同時也為農業(yè)網(wǎng)絡通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統(tǒng)的設計充分利用了網(wǎng)絡技術。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農業(yè)環(huán)境的實時情況以采取措施。系統(tǒng)中嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的應用提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性和可擴展性：減少了對系統(tǒng)硬件的依賴，增加了系統(tǒng)安全性；降低了成本。特別是自主開發(fā)的核心板卡，經(jīng)連續(xù)的調試運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠。 本文首先介紹了高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀。由于傳統(tǒng)的設計方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統(tǒng)引入到該系統(tǒng)中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統(tǒng)具有巨大的靈活性和可擴展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為核心，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網(wǎng)絡傳輸技術，實現(xiàn)了高速實時信息監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵設計。 考慮到該系統(tǒng)以后的可擴展性，在設計的過程中硬件部分預留了一部分接口電路以備后續(xù)開發(fā)使用；軟件的設計過程中應該注意的問題和實際操作中出現(xiàn)的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細的說明，并且軟件的基本構架在文章中也有所體現(xiàn)，文章結尾給出了一些系統(tǒng)經(jīng)實驗后在WEB上發(fā)布顯示的數(shù)據(jù)。
標簽： ARM 嵌入式 無線遠程 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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生物識別技術代表了未來身份驗證技術的發(fā)展方向，而指紋識別技術又是最可靠、最有效的生物識別技術之一。目前，指紋識別技術是優(yōu)于其它生物識別技術的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經(jīng)得到公認，特別是現(xiàn)有的指紋識別算法已達到識別迅速、準確可靠的水平，是完全可以商業(yè)化的生物識別技術。 傳統(tǒng)的指紋識別系統(tǒng)多是基于PC平臺，這種系統(tǒng)將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發(fā)效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統(tǒng)多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統(tǒng)的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應用的普及對自動指紋識別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術正向著小型化和嵌入式的方向發(fā)展。在微電子領域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構建嵌入式系統(tǒng)提供了硬件保證。 ARM是當前最為流行的32位RISC處理器架構，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設計用于手持設備和通用嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)對操作系統(tǒng)和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統(tǒng)Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導裝載器的移植和Linux內核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應用程序，還介紹了文件系統(tǒng)的構建。 指紋識別系統(tǒng)需要指紋采集設備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統(tǒng)設計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態(tài)指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設計與實現(xiàn)。 指紋圖像處理與匹配是整個系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點。現(xiàn)有的指紋匹配方法大致可以歸結為圖形匹配和人工神經(jīng)網(wǎng)絡匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統(tǒng)需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術的飛速發(fā)展，用戶交互界面也由傳統(tǒng)的字符界面向圖形界面轉變，圖形用戶界面系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。MiniGUI 是一個非常適合于工業(yè)控制實時系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設計。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構建了定制的嵌入式操作系統(tǒng)；設計了支持USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹讣y采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統(tǒng)的實際情況進行了優(yōu)化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統(tǒng)具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優(yōu)點。
標簽： ARM 嵌入式 指紋識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-02
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隨著信息技術的不斷發(fā)展，安全、可靠的身份識別技術成為許多系統(tǒng)首先考慮的問題。指紋具有唯一性和穩(wěn)定性，因此指紋采集技術是指紋識別技術中的最為重要的一個環(huán)節(jié)，伴隨著生物識別技術的不斷提高，以及指紋傳感器的性能不斷提升，指紋識別技術的應用越來越廣泛。因此，高質量的采集指紋圖像技術已經(jīng)成為一個重要的研究課題。 本文的內容是基于ARM的指紋采集系統(tǒng)的設計。按照設計思想，系統(tǒng)主要包括兩個大的模塊：指紋圖像采集模塊、指紋圖像傳輸模塊。在設計工作中，根據(jù)系統(tǒng)的實現(xiàn)要求和本專業(yè)領域內最新技術的發(fā)展狀況，確定了以Samsung公司的ARM7處理器S3C44BOX和ALTERA公司的復雜可邏輯編程器件EPM240為核心的系統(tǒng)組成方案。 本文主要做的工作有：首先介紹了指紋識別技術的基本原理和方法，通過對不同類型指紋傳感器的比較選擇了性價比較高的電容式指紋傳感器。設計了以Samsung ARM和MBF200電容式指紋傳感器為主要組成部分的電容式指紋采集系統(tǒng)。在ADS1.2編譯環(huán)境下對ARM進行基于C語言和匯編語言混合編程的初始化程序，指紋采集程序以及數(shù)據(jù)傳輸程序；采用了USB技術實現(xiàn)系統(tǒng)與計算機之間的通訊，大大提高了指紋圖像數(shù)據(jù)的傳輸速度；采用CPLD對系統(tǒng)各個芯片之間的信號進行邏輯控制；采用SST公司的閃爍存儲器SST39VF160存放系統(tǒng)啟動程序Boot loader。 本文首先描述了整個系統(tǒng)的總體方案，然后主要從硬件電路設計和軟件編程兩個方面對系統(tǒng)進行了詳細的描述，硬件設計包括芯片的選型、核心芯片接口電路設計以及處理器的外圍電路設計，軟件設計包括系統(tǒng)主程序、指紋采集程序以及指紋數(shù)據(jù)通訊的流程圖。最后列舉了一些在調試過程中碰到的一些問題以及解決辦法，并為系統(tǒng)進一步優(yōu)化提出了建議。
標簽： ARM 指紋采集 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-07-23
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近年來，隨著生物識別技術的興起，虹膜識別技術被日益關注。由于虹膜識別技術對個體識別具有高度的可靠性，已成為目前生物識別中最有發(fā)展前景的識別技術之一。與其它生物識別技術相比，虹膜識別技術具有唯一性、穩(wěn)定性、非侵犯性、不易偽造性和活體特性等優(yōu)勢。因此，虹膜識別技術具有廣闊的使用前景和很好的經(jīng)濟效益，越來越受到國內外有關研究人員的重視。 目前，虹膜識別產品大多都是基于PC平臺的，在便攜性、穩(wěn)定性和安全性方面還存在一些問題。為了克服以上的缺點，本文構架了基于DSP和FPGA的嵌入式虹膜識別硬件平臺，使虹膜識別技術可應用與更多的領域。 本文的主要工作如下： 1．設計了一個嵌入式硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、COMS圖像傳感器、人機交互接口和通信接口。同時，還編寫了各硬件模塊的驅動程序。另外，由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300Mhz，另外有些器件工作在100Mhz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設計經(jīng)驗。 2．在FPGA設計中，編寫Verilog程序，完成了虹膜圖像采集模塊、乒乓存儲器切換模塊、圖像采樣模塊以及將采樣后的圖像顯示在TFT彩色液晶上的模塊，最終實現(xiàn)了虹膜圖像實時顯示系統(tǒng)。此外，還設計實現(xiàn)了用于和DSP通信的HPI接口模塊。 3．完成了部分系統(tǒng)應用程序設計。在使用DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)的基礎上設計了各系統(tǒng)任務，通過調用驅動程序控制和協(xié)調各硬件模塊，實現(xiàn)了虹膜識別功能。 最終，本文實現(xiàn)了系統(tǒng)設計，本設計可以快速有效的進行虹膜識別。同時，由于本系統(tǒng)采用模塊化的軟硬件設計技術，使系統(tǒng)便于快速應用于各種場合。
上傳時間： 2013-04-24
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人臉識別技術繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術之后，以其獨特的方便、經(jīng)濟及準確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應用的擴大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領域有著重要的應用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術不斷發(fā)展，它的功能、應用和可靠性逐漸增加，在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設計成為電子自動化設計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術。經(jīng)過訓練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進一步的硬件設計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進行細致的劃分，實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯(lián)分類器的訓練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息技術和計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關鍵的技術科學。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫(yī)學、軍事、信息安全等領域得到廣泛的應用。圖像處理特別是高分辨率圖像實時處理的實現(xiàn)技術對相關領域的發(fā)展具有深遠意義。另外，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結合，大大變革了電子系統(tǒng)的設計方法，加速了系統(tǒng)的設計進程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個方面的內容： (1)結合某工程的具體需求，設計了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語言實現(xiàn)了JPEG-LS標準中的基本算法，為課題組成員進行算法改進提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設計并實現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問片外存儲器。 (4)構建了圖像壓縮系統(tǒng)的測試平臺，對實現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進行了軟件仿真測試和硬件測試，驗證了其功能的正確性。
標簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：stampede
溫度是生活中最基本的環(huán)境參數(shù)。溫度的監(jiān)測與控制，對于生物生存生長，工業(yè)生產發(fā)展都有著非同一般的意義。溫度傳感器的應用涉及機械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子產品、消費電子產品和專用設備等各個領域。傳統(tǒng)的常用溫度傳感器有熱電偶、電阻溫度計RTD和NTC熱敏電阻等。但信號調理，模數(shù)轉換及恒溫器等功能全都會增加成本。現(xiàn)代集成溫度傳感器通常包含這些功能，并以其低廉的價格迅速地占據(jù)了市場。Dallas Semiconductor公司推出的數(shù)字式溫度傳感器DS1820采用數(shù)字化一線總線技術具有許多優(yōu)異特性。其一，它將控制線、地址線、數(shù)據(jù)線合為一根導線，允許在同一根導線上掛接多個控制對象，形成多點一線總線測控系統(tǒng)。布線施工方便，成本低廉。其二，線路上傳送的是數(shù)字信號，所受干擾和損耗小，性能好。本課題旨在分析和設計基于數(shù)字化一線總線技術的溫度測控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用FPGA實現(xiàn)一個溫度采集控制器，用于傳感器和上位機的連接，并采用Microsoft公司的Visual C++作為開發(fā)平臺，運用MSComm控件進行串口通信，進行命令的發(fā)送和接收。
上傳時間： 2013-07-29
上傳用戶：BOBOniu
指紋識別作為生物特征識別的一種，在身份識別上有著其他手段不可比擬的優(yōu)越性：人的指紋具有唯一性和穩(wěn)定性；隨著指紋傳感器性能的提高和價格的降低．指紋的采集相對容易；指紋識別算法已經(jīng)比較成熟
標簽： 指紋識別 算法 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-07-28
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隨著電子技術和集成電路技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)廣泛地應用于通信、信號處理、生物醫(yī)學以及自動控制等領域中。離散傅立葉變換(DFT)及其快速算法FFT作為數(shù)字信號處理中的基本變換，有著廣泛的應用。特別是近年來，基于FFT的ODFM技術的興起，進一步推動了對高速FFT處理器的研究。 FFT 算法從出現(xiàn)到現(xiàn)在已有四十多年代歷史，算法理論已經(jīng)趨于成熟，但是其具體實現(xiàn)方法卻值得研究。面向高速、大容量數(shù)據(jù)流的FFT實時處理，可以通過數(shù)據(jù)并行處理或者采用多級流水線結構來實現(xiàn)。特別是流水線結構使得FFT處理器在進行不同點數(shù)的FFT計算時可以通過對模塊級數(shù)的控制很容易的實現(xiàn)。 本文在分析和比較了各種FFT算法后，選擇了基2和基4混合頻域抽取算法作為FFr處理器的實現(xiàn)算法，并提出了一種高速、處理點數(shù)可變的流水線結構FFT處理器的實現(xiàn)方法。利用這種方法實現(xiàn)的FFT處理器成功的應用到DAB接收機中，RTL級仿真結果表明FFT輸出結果與C模型輸出一致，在FPGA環(huán)境下仿真波形正確，用Ouaaus Ⅱ軟件綜合的最高工作頻率達到133MHz，滿足了高速處理的設計要求。
上傳時間： 2013-05-29
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