指紋識(shí)別技術(shù)近年來(lái)逐漸成熟，在門禁、安防和金融等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。典型的指紋識(shí)別系統(tǒng)是以指紋傳感器和dsp處理器為核心構(gòu)成。指紋傳感器采集指紋圖像，dsp處理器實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別算法。同時(shí)，通常的指紋識(shí)別系統(tǒng)還具有較強(qiáng)的通信能力，除了具有rs485通信外，高檔的指紋識(shí)別系統(tǒng)還要求具有以太網(wǎng)接口和internet連接能力。atmel公司新推出的智能互聯(lián)網(wǎng)芯片at75c220集成了arm內(nèi)核、dsp協(xié)處理器以及以太網(wǎng)mac接口，用at75c220和指紋傳感器結(jié)合可構(gòu)成高性能的指紋識(shí)別系統(tǒng)。 1 at75c220主要特點(diǎn)at75c220是定位于智能互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高性能arm處理器，采用arm7tdmi微處理器核，具有oaddsp核，強(qiáng)大的外設(shè)(如中斷控制器和外設(shè)數(shù)據(jù)控制器)，其dma通道增強(qiáng)了微控制器的實(shí)時(shí)性能。主要特點(diǎn)有：集成arm7tdmi arm thumb處理器核 一個(gè)16b定點(diǎn)dsp核 雙以太網(wǎng)10／100mb／s mac接口 88kb的完整快速ram(支持dma方式) 多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器(codec接口) 集成sdram控制器 這樣，at75c220就很適合于需要圖像處理功能并具有互聯(lián)網(wǎng)通信能力的設(shè)備，比如高性能的指紋識(shí)別設(shè)備和voip應(yīng)用等。單芯片集成多種功能可以降低成本，提高系統(tǒng)可靠性。同時(shí)，該芯片完備的開發(fā)軟件支持(包括linux操作系統(tǒng)和dsp算法程序支持等)也有利于減少產(chǎn)品上市時(shí)間。2 芯片結(jié)構(gòu)at75c220主要由運(yùn)行速度達(dá)40 mi／s的基于arm7tdmi的risc處理器、運(yùn)行速度為60mi／s的dsp處理器和雙以太網(wǎng)10／100mb／s的mac接口組成。其內(nèi)部機(jī)構(gòu)如圖1所示。at75c220包含2種不同的總線asb和apb，asb用于連接arm核、dsp核等核心模塊，而apb總線則連接串行通信接口、通用i／o口等，兩總線之間用amba總線橋連接。 armttdmi微處理器是一個(gè)高性能的嵌入式cpu，他功耗低，運(yùn)算速度快，內(nèi)含thumb指令解碼器，可支持16b指令，同時(shí)支持調(diào)試和快速乘法等功能，并可通過(guò)模塊互交總線與其他功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
armttdmi(thumb)是公司授權(quán)用戶最多的一項(xiàng)產(chǎn)品，將arm7指令集同thumb擴(kuò)展組合在一起，以減少內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本。同時(shí)，他還利用嵌入式ice調(diào)試技術(shù)來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并用一個(gè)dsp增強(qiáng)擴(kuò)展來(lái)改進(jìn)性能。選擇基于arm核的產(chǎn)品的另一個(gè)理由是，arm公司的處理器核心得到了大量廠家的支持，便于產(chǎn)品的開發(fā)和升級(jí)換代。同其他集成dsp核的芯片相比，at75c220的dsp子系統(tǒng)資源是相當(dāng)豐富的，如圖2所示，除包含一個(gè)60mi／s，16b定點(diǎn)dsp內(nèi)核外，還具有不同用途的ram：2kb×l6x-ram，2kb×l6y-ram，16kbxl6通用數(shù)據(jù)ram，24 kb×l6可下載程序ram，一個(gè)256×16雙端口的ram郵箱用于mcu-dsp通信。完整的codec接口允許大量的工業(yè)聲音、多媒體或數(shù)據(jù)的連接。
芯片集成的以太網(wǎng)接口包括了2個(gè)獨(dú)立的10／100mb／s以太網(wǎng)mac接口和一個(gè)32kb的數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)。雙端口mac的設(shè)計(jì)使設(shè)備嵌入到現(xiàn)有的以太網(wǎng)中而不需要另外的電纜，由于2個(gè)mac接口之間用局部總線連接，大量的數(shù)據(jù)包可以不受延遲地從一個(gè)mac傳送到另一個(gè)mac，其間無(wú)需軟件的參與。數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)由mac接口通過(guò)dma的方式操作，用于臨時(shí)保存接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包，在大多數(shù)情況下可以滿足較大的通信量。

3 指紋識(shí)別算法 指紋自動(dòng)識(shí)別作為一個(gè)有較大難度的模式識(shí)別研究分支，其研究難點(diǎn)主要集中在如何對(duì)采集進(jìn)來(lái)的各種有噪聲圖像進(jìn)行濾波和增強(qiáng)、如何抽取指紋的全局和局部特征以及如何進(jìn)行在圖像不能完全定位和圖像可能發(fā)生扭曲變形情況下的特征匹配上。一般可以分為以下幾個(gè)步驟，如圖3所示，指紋識(shí)別算法流程主要包括灰度濾波、二值化、二值濾波、細(xì)化、細(xì)化后的去噪等步驟，最后進(jìn)行特征提取和匹配。
本系統(tǒng)的指紋識(shí)別算法的灰度濾波采用基于塊方圖的方向?yàn)V波，接著進(jìn)行二值化并細(xì)化指紋圖像，在二值化和細(xì)化的過(guò)程中進(jìn)一步去噪聲，消除導(dǎo)致錯(cuò)誤的特征點(diǎn)的可能性。用模板匹配的方法分別獲取指紋的特征點(diǎn)，如端點(diǎn)、叉點(diǎn)等。指紋匹配采用基于中心點(diǎn)的匹配算法。通過(guò)在pc機(jī)上驗(yàn)證，該算法可以達(dá)到較好的效果。 4 指紋識(shí)別系統(tǒng)指紋識(shí)別系統(tǒng)一般由指紋傳感器、dsp處理器和外圍電路組成，為增加系統(tǒng)的處理能