基于ARM核的AT75C220及其在指纹识别系统中的应用

南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）题目：指纹门禁系统管理系统设计专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：起迄日期：设计地点：Graduation Design (Thesis)Fingerprint door system management system designBySupervised bySchool of AutomationNanjing Institute of TechnologyJuly, 2010摘要如今保险箱已经进入了各行各业，大量用于银行、宾馆、家庭等场合，而门锁是决定保险箱安全系数的最重要的因素。

随着科技的进步，指纹识别技术己经开始走入了我们的日常生活之中。

由于指纹具有唯一性和不变性，因此将指纹识别的应用，将大大提高安全性和可靠性。

指纹门禁系统硬件主要由指纹识别模块、微控器、液晶显示器、键盘、指纹识别模块的电源管理、存储器、日历/时钟芯片、电压检测、电控锁等部分组成。

软件主要由与指纹识别模块的通讯程序模块、指纹识别模块返回代码识别程序模块、开门模块程序模块、关门程序模块、显示程序模块、键盘识别程序模块、按I2C总线协议对时钟芯片和串行E2PROM的读/写程序模块等模块组成。

在本次指纹门禁系统管理系统的开发过程中，重点开发了门禁控制器中央模块及接口硬件设计，以及在AT89C52上对指纹模块SM-60的软件驱动子系统的开发工作，实现了相应的软硬件功能。

综上所述，论文开发了一套集多种功能于一体的门禁系统，可用于小区或楼宇的智能化工程。

该系统的开发为楼宇或小区的科学管理，以及建设适宜人居环境具有一定积极意义。

关键词:指纹门禁;单片机;I2C总线;AT89C52ABSTRACTNow safe already entered the professions, for Banks, hotels, families, etc and locks are safe safety coefficient of the most important factors. With the progress of science and technology, fingerprint identification technology has started to our daily life. Because, so will the fingerprint identification of application, will greatly improve the safety and reliability.Fingerprint door system hardware consists mainly of fingerprint module, micro control device, LCD monitor and keyboard, fingerprint module power management, memory, and calendar/clock chip, voltage detection, electronic lock components. Software with fingerprint module mainly by the communication program modules, fingerprint module return code identification procedures module, open and close program modules module, display module program modules, keyboard keys number identification procedures, according to the module of I2C bus protocols and serial E2PROM chips clock the read/write program module modules.In the fingerprint door system management system in the development process, the key development the central door controller interface module and hardware design, as well as on fingerprint module in AT89C52 SM - 60 software development work driving subsystem, the corresponding software and hardware function.To sum up, this paper developed a set of functions in one of the entrance guard system, can be used for residential building intelligence engineering or. This system development for building or residential construction of scientific management, and suitable for living environment has certain positive significance.Keywords: fingerprint door; microcontroller; AT89C52; I2C bus目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2研究背景及意义 (1)1.3本文的结构 (2)第二章系统硬件设计 (3)2.1系统的硬件结构 (3)2.1.1 系统硬件设计综述 (3)2.1.2 硬件系统元器件概述 (4)2.2主控芯片硬件设计 (5)2.2.1 AT89C52介绍 (5)2.2.2 主要功能特性 (5)2.2.3 管脚说明 (6)2.2.4 主控芯片模块设计 (8)2.3指纹识别模块的硬件设计 (9)2.3.1 指纹识别模块 (9)2.3.2 电平信号转换 (10)2.3.3 稳压器 (11)2.3.4 数据接收设置 (12)2.4LCD液晶显示器模块硬件设计 (13)2.4.1 LCD模块 (13)2.4.2 接口电路设计 (14)2.5时钟/日历芯片模块硬件设计 (15)2.5.1 时钟/日历芯片元器件 (15)2.5.2 接口电路设计 (16)2.6E2PROM的读写程序模块硬件设计 (17)2.6.1 元器件参数 (17)2.6.2 元器件工作分配 (18)2.6.3 接口电路设计 (19)2.7键盘输入模块的硬件设计 (20)2.8电机正反转电路设计 (21)2.9紧急复位电路设计 (22)第三章系统软件设计 (24)3.1系统软件结构 (24)3.1.1 系统功能 (24)3.1.2 系统职能模块 (24)3.1.3 系统软件流程 (25)3.2显示程序软件设计 (26)3.2.1 显示器的读写时序及初始化 (26)3.2.2 显示程序设计 (27)3.3键盘输入模块软件设计 (29)3.4串行E2PROM的读/写程序模块软件设计 (31)3.4.1 I2C总线协议 (31)3.4.2 I2C总线写入程序 (31)3.4.3 I2C总线读程序 (32)3.5时钟/日历模块软件设计 (35)总结 (39)结论 (39)感悟 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A: 系统硬件图 (42)附录B: 系统程序 (44)附录C: 系统调试图 (51)附件毕业论文光盘资料第一章绪论1.1 引言智能门禁系统是一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为主体，涉及电子、机械、光学、计算机技术、通讯技术、生物技术等诸多新技术。

周俊勇（１９７５一），男，浙江金华人，硕
万方数据
高福友，周俊勇：具有ＲＦ遥控功能的ＡＲＭ控制指纹锁设计与实现
２０１０，３１（１１） ２４８３
内置
剿斟铡匡 翻冈ｌＦ９３。ｂ 开锁 驱动 ＳＰＩ
ＳＰＩ
ＡＲＭ控制器ＬＰＣ２４６８
ＳＰｌ台昌１ｒ ｕｓＢｌｆ ＡｃＢＢ
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图１ ＲＦ遥控ＡＲＭ控制指纹锁控制系统框架
当有键按下时就会在Ｐ４上产生中断信号，在ＬＰＣ２４６８外 部中断ＥＩＮＴ０服务程序中通过读Ｋｅｙｐｒｅｓｓｅｄｒｅｇｉｓｔｅｒｓ寄存器， 就可以知道那个键被按下，然后执行相应的按键服务。
３ ＲＦ遥控开锁及开锁驱动设计
ｌ强遥控开锁及开锁驱动硬件以Ｃ８０５１Ｆ９３０为微处理器， 由低成本、低功耗的Ｓｉ４３３０州ＲＦ接收器和电机驱动器ＭＣ３３８９９ 构成，如图５所示。
ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆｌｏｏｋ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｌｏｃｋ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｌａ－
ｃｔｅｒｓ ｏｆ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ．
本指纹锁设计为３种开锁方式：指纹开锁、密码开锁及 遥控开锁，其中密码开锁和遥控开锁方式可以通过键盘设置
收稿日期：２００９．１ｌ一２２：修订日期：２０１０－０１．２７。 基金项目：浙江省教育厅科研基金项目（Ｙ２００９０９７５１）。 作者简介：高福友（１９６３一），男，浙江温州人，硕士，高级工程师，研究方向为安全防范技术与工程； 士，讲师，研究方向为安全防范技术与工程。Ｅ－ｍａｉｈ ｇａｏｆｕｙｏｕ＠．ｚｉｉｙ．ｅｏｍ．ｃｎ

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海 军 工 程 大 学 学 报 第 ２０ 卷
稳定的纹线特征图 ，就必须准确地提取指纹图像的方向信息 ，即求取方向图 。 在本文中 ，使用块方向图 来代替某一点的方向 ，算法步骤如下 ：
步骤 １ 将图像划分为 Ｗ × Ｗ 的块 。 步骤 ２ 对每个块分别计算每个像素 Ｇ（ｉ ，ｊ）的梯度值 ｄｘ （ｉ ，ｊ ）（沿 ｘ 轴的方向）和 ｄｙ （ｉ ，ｊ ）（沿 ｙ 轴 的方向） ，
完成图像的校准后 ，就可以进行细节点的匹配了 。 在匹配算法中使用一个大小可变的边界盒 ，它的 大小将随着细节点的直径大小不同而改变 ，从而使算法能更有效地处理被匹配的两幅指纹图像之间的 非线性形变 。 当模板指纹和输入指纹的细节点在这个边界盒内 ，同时它们的方向也相差不大时 ，则认为 这两个细节点匹配成功 。 在实际匹配过程中 ，可以用细节点对应的脊线点来代替方向因素 ，以判断两个 指纹的细节点是否在同一边界盒内以及它们的脊线点是否也在另一个边界盒内 。 如果细节点和它们对 应的脊线点都在同一边界盒内 ，则这两个细节点匹配 ，否则不匹配 。 文中采用的是退火算法 ，由于算法 主要应用在基于 ＡＲＭ 芯片的嵌入式系统上 ，因此更加注重算法在嵌入式系统上的实现性 、可靠性和性 能的优化 。
在指纹录入时 ，由于手指摆放的位置以及按压的力度不可能完全一样 ，所以即使输入的指纹图像和 与数据库中的模板图像来自同一个手指 ，两幅图像之间也不完全相同 ，会存在各种形变 ，比如平移 、旋 转 、尺度变化等 。 为了尽量减小各种形变 ，使匹配细节点数最大化 ，就必须对两枚指纹进行校准 。
２ ．２ 细节的匹配
（１ ．海军工程大学 电子工程学院 ，武汉 ４３００３３ ；２ ．中船重工集团公司 第 ７２２ 研究所 ，武汉 ４３００７９）

基金项 目：国家 自然科学基金项 目 （ １０ ０ ３ ；南通市科技计划项 目 （ Ａ２ ０ ０ ４ ６０ ４ ５ ） Ａ ０８３） 作者简介：束慧 （９ ９ １６ 一），女 ，江苏南通人 ，副教授 ，工学硕士 ，主要从事智能控制研 究工作 。
【 ４ 第３ 卷 ３】 ４ 第８ 期 ２１— （ ） ０２ ８上
信 模 块 、 无 功 补 偿 和 谐 波 治 理 等 控 制 电路 组 成 。
由于 篇 幅 原 因 ，关 于 无 功 补偿 和谐 波 治理 控 制 电 路请 参考 相关 文献 ，在 此不再 赘述 。
收 稿 日捆 ：２ １－１－ ８ ０ １ ２ ０
和． Ｐ ２个 ＷＭ 定 时 器 以 及 单 周 期 乘 法 和硬 件 除 法
ＶＩ 引 脚 为 Ｖ１厂，Ｎ Ｖ３ ／ ３ Ｖ５ ／ ５ Ｎ Ｐ、１ ， ＰＶ Ｎ， Ｐ Ｖ Ｎ， 三 路 电压 输 入 ＶＵ 厂 Ｕ 引脚 为 Ｖ２ ／ Ｎ、Ｖ ＰＶ Ｎ、 Ｉ，Ｎ 、 ＰＶ２ ４／４
１ 数据存储 电路 ． ４
本 系统 采 用 铁 电 存 储 器 Ｆ ４ Ｌ ４实 时 保 存 Ｍ２ Ｃ ６ 设 置 的参 数 以及 现 场 采 集 到 的 各 实 时 数 据 ，如 对
Ｓ ＴＭ ３ Ｆｌ ３ ２ ０ ＶＥ６
图 ４ Ｆ ４ Ｌ ４ 口 Ｍ２ Ｃ ６ 接
１５ 通 信 接 口 ．
为 了与 其 他 终 端 进 行 实 时 通 讯 ， 以便 统 一 管 理 和 控 制 ，为 此 ，采 用 Ｓ Ｍ３ Ｆ ０ ＶＥ Ｔ ２ １ ３ ６的 Ｕ Ｔ ＡＲ
图 ２ 电流 电 压 采 样输 入 电 路
ＡＤ ＵＭ ５ ０１ ４
图 ５所示 。
３３ － Ｖ
Ｌ １

基于ARM的不同场合指纹细节点提取刘辉【摘要】According to the different quality images, we put forward both the improved 8-neighborhood feature extraction algorithm and SUSAN fingerprint feature extraction algorithm based on ARM. The two algorithm is compared in MATLAB, and the application features are summarizes. Finally the two algorithms are verified in the Arm platform.%基于ARM处理平台,针对不同质量的图像提出改进的8邻域特征提取算法和SUSAN的指纹特征提取算法,在MATLAB下对比了这两种算法的优缺点,总结了其应用的场合,并且在ARM主建平台上验证了这两种算法的快速性和准确性。

【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)006【总页数】5页(P643-647)【关键词】ARM;MATLAB;SUSAN;细节点提取;8邻域【作者】刘辉【作者单位】吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系,吉林长春130111【正文语种】中文【中图分类】TP391.4130 引言指纹特征提取的目的是要获得真正的细节特征，同时去除由噪声或污染等因素所造成的伪细节特征。

细节特征是指在指纹拓扑图中的几种有效的特征，它是指纹识别的最基本的依据。

即使两枚指纹的总体特征相同，但是它们的细节特征却不可能完全相同。

美国国家标准测量局（National Institute of Standards and Testing，NIST）提出一种指纹细节分类方式，将指纹特征分为4类[1]：端点、分叉点、复合点和未定义特征。

arm微控制器用途ARM微控制器是一种基于ARM架构设计的微型控制器，具有高性能、低功耗和可编程性强等特点。

它广泛应用于各种电子设备中，发挥着重要的作用。

ARM微控制器在智能手机和平板电脑等移动设备中起到了至关重要的作用。

在这些设备中，ARM微控制器负责管理和控制各个硬件组件的运行，如处理器、内存、存储、通信等。

它通过优化算法和节能模式，实现了低功耗运行，并提供了出色的性能和稳定性，使得移动设备可以高效地运行各种应用程序。

ARM微控制器也被广泛应用于智能家居领域。

随着智能家居的兴起，各种智能设备如智能灯具、智能插座、智能门锁等都需要一个可靠的控制系统来实现智能化操作。

ARM微控制器通过与各种传感器和执行器的连接，实现了对智能家居设备的集中控制和管理。

用户可以通过智能手机或其他终端设备远程操控各种智能设备，实现智能家居的便捷和舒适。

ARM微控制器在工业自动化领域也有着广泛的应用。

在工业生产过程中，需要对各种机器和设备进行精确的控制和监测。

ARM微控制器通过高速的计算和准确的控制算法，实现了对各种工业设备的精确控制，提高了生产效率和质量。

同时，ARM微控制器还可以与各种传感器和执行器进行数据交互，实时监测和反馈生产过程中的各种参数，帮助工程师及时发现和解决问题，提高了生产安全性和稳定性。

ARM微控制器还被广泛应用于智能交通系统中。

随着城市交通的不断发展和智能化的推进，各种智能交通设备如交通信号灯、智能车载设备等需要一个强大的控制系统来实现安全和高效的交通管理。

ARM微控制器通过与各种传感器和通信设备的连接，实现了对交通设备的智能控制和管理。

它可以根据实时交通状况进行灵活的信号控制，提高道路通行效率和交通安全性。

除此之外，ARM微控制器还被广泛应用于医疗设备、安防设备、能源管理等领域。

它的高性能和可编程性使得它具有很大的灵活性和适应性，可以满足各种设备的不同需求。

ARM微控制器在智能手机、智能家居、工业自动化、智能交通等领域都发挥着重要作用。

基于ARM平台的嵌入式自动指纹考勤机设计Design of embedded automatic fi ngerprint attendance system based on arm王超峰WANG Chao-feng（苏州大学应用技术学院，苏州 215006）摘要：设计了一款基于嵌入式技术的自动指纹识别考勤机，硬件平台由TCS316指纹模块和基于S3C2440ARM处理器的嵌入式mini2440 ARM开发平台组成，人机交互采用触摸式LCD显示屏；软件设计基于嵌入式LINUX操作系统，采用模块化编程。

设计的嵌入式自动指纹考勤机体积小、可移动，能独立完成指纹采集、存储、比对和显示等考勤功能，通过网络接口可以接入与服务器或PC相连，通过USB接口可以实现数据自动存储至USB存储设备。

实验结果表明系统的硬件和软件都能较好的工作，达到了预期的目的。

关键词：指纹识别；嵌入式系统；ARM平台；考勤机中图分类号：TP391 文献标识码：ADoi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2010.12(下).500 引言纸质打卡机、射频 IC卡考勤机等传统考勤设备因自身的诸多弊端正逐渐的淡出市场，取而代之的是基于生物身份识别技术的考勤设备，如基于指纹识别技术和基于人脸图像识别技术的考勤系统开始应用于现代企业[1, 2]。

嵌入式微处理器在指纹识别系统中的应用设计是当今及今后相当长一段时间的研究重点和热点[3]，嵌入式自动指纹识别技术使得考勤机的便携式、可移动、低成本、易安装、易扩展提供了可能。

近年来众多国内外公司推出的一些基于 DSP或者 ARM处理器的指纹识别模块、嵌入式系统开发平台促进了自动指纹识别系统的设计与应用开发。

本文设计的嵌入式自动指纹考勤机硬件平台由 TCS316指纹模块和基于 S3C2440ARM处理器的嵌入式 mini2440 ARM开发平台组成，人机交互采用触摸式 LCD显示屏；软件设计基于嵌入式LINUX操作系统，采用模块化编程。

基于ARM的指纹识别系统设计摘要世界正朝着互联化的方向发展,而物联网正是这个数字革命的核心之一。

在目前流行的物联网技术中,要求嵌入式终端能够提供成熟且价格便宜的生物特征识别技术,目前来说指纹识别的技术应用最为广泛,我们不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影,市场上有了更多指纹识别的应用：如手机、指纹锁、银行支付验证都可应用指纹识别的技术。

在指纹识别控制领域,也会用到各种微控制器,本文采用了三星半导体S3C6410作为控制核心,S3C6410应用了专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式消费类电子设计的ARM9内核。

按性能分成两个不同的系列：该系列内核时钟频率已经达到72MHz。

指纹识别基于两种特征点来识别:(i)组成指纹的指纹整体特征结构(ii)局部的特征点。

本文提出了一种可以在自动指纹识别系统中使用的基于特征点的指纹识别算法。

本文提到的方法基于从细化提取的特征点，二值化一个指纹图像分割图。

该系统采用在指纹分类的指纹索引匹配，大大提高了匹配算法的性能。

关键字：ARM9，指纹识别，特征识别，图像处理1AbstractThe world is moving in the direction of the development of the Internet, the Internet of is one of the core of the digital revolution. In the current network technology, the embedded terminal capable of providing biometric technology is mature and the price is cheap, at present technology of fingerprint recognition is the most widely, we can not only see the fingerprint recognition technology in access control, attendance system, fingerprint recognition application is more on the market: such as mobile phone, fingerprint lock, bank payment verification can be applied to fingerprint recognition technology.In the fingerprint recognition and control field, we will also use a variety of micro controller, this paper uses Samsung S3C6410 as the control core, S3C6410 application designed for high performance, low cost, low power embedded consumer electronic design based on ARM9 kernel. According to performance is divided into two different series: this series of core clock frequency has reached 72MHz.Fingerprint identification two feature points based on: (I) to identify the fingerprint feature structure fingerprint (II) feature local. This paper proposes a can be used in automatic fingerprint recognition system of fingerprint recognition algorithm based on feature points. The methods mentioned in this article is based on the feature points extracted from refined, two value segmentation image of a fingerprint image. The system adopts fingerprint indexing in the fingerprint classification matching, greatly improves the performance of matching algorithm.Keywords: ARM9,Fingerprint Identifier，Feature Point,Image Processing.2第一章概述1.1指纹课题的研究与应用背景信息化的特点就是能够实现事物的数字化和隐秘化，传统的身份管理如IC卡，磁卡，钥匙存在着易丢失，伪造等缺点，相比较于传统的身份辨识，人的指纹永远无法改变，因此指纹识别在安防领域，司法领域扮演及其重要的作用，在民用领域，随着采集器的多样化和嵌入式微控制器的发展，指纹识别更多地走进了人们的生活中。

基于ARM7与uClinux嵌入式智能终端系统艾红【摘要】文中阐述了基于ARM7和μClinux操作系统的任务应用,给出嵌入式智能终端硬件平台.说明温度测量的硬件电路和程序设计,实现了网络程序设计.描述了WebServer流程图,通过网页浏览可以看到实时温度显示值,网络接口设计选择RTL8019AS芯片,设计了基于ARM7处理器的数据采集与存储功能.说明E2PROM 存储器CAT1025与ARM7处理器的硬件连接电路和软件流程图.使用ZLG7290实现了键盘管理的人机接口功能,描述了MiniGUI体系结构,实现了虚拟示波器和智能终端的功能.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2014(029)002【总页数】6页(P42-47)【关键词】虚拟示波器;温度显示;数据采集;数据存储;网络接口【作者】艾红【作者单位】北京信息科技大学自动化学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TP368嵌入式系统在生活的各个方面都有其身影，比如人们平时广泛使用的手机、PDA、MP3、机顶盒都属于嵌入式系统设备。

uClinux是Linux2.0的一个分支，被应用于微控制领域。

uClinux最大的特征是没有MMU即内存管理单元模块，很适合那些没有MMU的处理器，例如ARM7-TDMI等。

这种没有MMU的处理器在嵌入式领域中应用得相当普遍。

同标准的Linux相比，由于uClinux上运行的绝大多数用户程序并不需要多任务。

uClinux有完整的TCP/IP协议，同时对其他网络协议都提供支持，这些网络协议都在uClinux上得到了很好实现。

基于ARM7和uClinux操作系统构建嵌入式系统硬件平台实现网页显示实时温度、数据采集、存储和人机交互功能。

计算机图形界面是计算机与使用者之间的对话接口。

随着嵌入式系统性能的不断提高，图形化的接口己经成为嵌入式设备应用领域中的一个热点。

图形用户界面使人们能够更加方便地与机器进行互动操作，其中以MiniGUI为代表的嵌入式GUI较为突出，可以设计人机交互界面[1-2]。

arm微控制器用途ARM微控制器是一种基于ARM架构的微控制器，广泛应用于各种领域，具有多样的用途。

本文将从几个方面介绍ARM微控制器的用途。

ARM微控制器在嵌入式系统中扮演着重要的角色。

嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常用于控制和监测各种设备。

ARM微控制器具有低功耗、高性能和强大的计算能力，非常适合在嵌入式系统中使用。

它可以用于智能家居系统、智能交通系统、工业自动化等领域，为这些系统提供可靠的控制和处理能力。

ARM微控制器在物联网领域有着广泛的应用。

物联网是指将各种物理设备通过互联网连接起来，实现智能化的互联互通。

ARM微控制器具有丰富的外设接口和通信功能，可以轻松连接各种传感器、执行器和通信模块，实现设备之间的数据传输和控制。

它可以用于智能家居、智能健康监测、智能交通等物联网应用场景，为这些场景提供强大的计算和通信能力。

ARM微控制器在消费电子产品中也得到了广泛的应用。

消费电子产品包括手机、平板电脑、游戏机等，这些产品对于计算能力和功耗有着严格的要求。

ARM微控制器具有高性能和低功耗的特点，非常适合用于消费电子产品中。

它可以提供流畅的用户体验和强大的多媒体处理能力，满足人们对于高性能消费电子产品的需求。

ARM微控制器还被广泛应用于工业控制领域。

工业控制系统用于控制和监测各种工业设备，包括生产线、机械设备等。

ARM微控制器具有高可靠性和强大的实时计算能力，可以满足工业控制系统对于稳定性和响应速度的要求。

它可以用于工业自动化、机器人控制、电力系统监测等领域，提高工业生产的效率和质量。

ARM微控制器还可以用于教育和学术研究。

由于ARM微控制器具有开放的架构和丰富的开发工具，使得学生和研究人员可以轻松进行实验和开发。

他们可以学习和研究ARM架构的原理和应用，开发各种应用程序和系统。

这不仅有助于培养学生的动手能力和创新思维，也促进了学术研究的进展。

ARM微控制器具有广泛的应用领域和多样的用途。

它在嵌入式系统、物联网、消费电子、工业控制和教育研究中都发挥着重要的作用。

江苏科技大学 硕士学位论文 基于ARM的嵌入式指纹识别系统 姓名：邹中华 申请学位级别：硕士 专业：模式识别与智能系统 指导教师：吴陈 20080101
大摘要
基于 ARM 的嵌入式指纹识别系统
大摘要
生物识别技术代表了未来身份验证技术的发展方向， 而指纹识别技术又是最 可靠、最有效的生物识别技术之一。目前，指纹识别技术是优于其它生物识别技 术的身份鉴别方法。这是因为人的指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到 公认，特别是现有的指纹识别算法已达到识别迅速、准确可靠的水平，是完全可 以商业化的生物识别技术。 传统的指纹识别系统多是基于 PC 平台，这种系统将指纹图像处理和指纹匹 配甚至指纹采集控制都放在 PC 平台上，在获得了较高速度和开发效率的同时， 缺点也是显而易见的，其体积庞大，成本较高。而已有的嵌入式指纹识别系统多 是基于单片机和 DSP 的，不是在运算速度上受到硬件限制，就是在系统的扩展 性、可维护性及用户交互上有诸多不足。 近年来指纹识别应用的普及对自动指纹识别系统的便携性和易用性提出了 更高的要求，指纹识别技术正向着小型化和嵌入式的方向发展。在微电子领域， 以 ARM、DSP、FPGA 为代表的嵌入式微处理器的性能飞速提高，为构建嵌入 式系统提供了硬件保证。 ARM 是当前最为流行的 32 位 RISC 处理器架构，目前 ARM 占 RISC 处理 器市场的七成左右。三星公司的 S3C2410 是基于 ARM920T 内核的通用 32 位微 处理器， 它具有高性能和低功耗的特性， 被设计用于手持设备和通用嵌入式系统。 嵌入式系统对操作系统和其上运行的软件有特别的要求。 针对本课题所采用 的 ARM 硬件平台，详细介绍了嵌入式操作系统 Arm-Linux 的移植。分别说明了 交叉编译工具链的安装、引导装载器的移植和 Linux 内核的裁减和交叉编译过 程。为了运行应用程序，还介绍了文件系统的构建。 指纹识别系统需要指纹采集设备。 FPS200 是 Veridicom 公司推出的第三代半 导体指纹传感器，是一款专为嵌入式系统设计的高性能、低成本、低功耗的电容 式固态指纹传感器。本文详细阐述了基于 FPS200 的 USB 接口指纹采集卡的设 计与实现。 指纹图像处理与匹配是整个系统的重要环节， 论文介绍了图像处理与匹配的 一般概念， 并提出了新的指纹匹配方法。 指纹匹配是自动指纹识别中的一个难点。 现有的指纹匹配方法大致可以归结为图形匹配和人工神经网络匹配两大类， 本文 提出的基于线段的特征点匹配算法属于图形匹配。 嵌入式系统需要完善的软件支持。随着嵌入式技术的飞速发展，用户交互界 面也由传统的字符界面向图形界面转变，图形用户界面系统得到了长足的发展。

基于ARM核的AT75C220及其在指纹识别系统中的应用指纹识别技术近年来逐渐成熟，在门禁、安防和金融等方面得到了越来越广泛的应用。

典型的指纹识别系统是以指纹传感器和DSP 处理器为核心构成。

指纹传感器采集指纹图像，DSP 处理器实时实现指纹识别算法。

同时，通常的指纹识别系统还具有较强的通信能力，除了具有RS485 通信外，高档的指纹识别系统还要求具有以太网接口和Internet 连接能力。

Atmel 公司新推出的智能互联网芯片AT75C220 集成了ARM 内核、DSP 协处理器以及以太网MAC 接口，用AT75C220 和指纹传感器结合可构成高性能的指纹识别系统。

1 AT75C220 主要特点AT75C220 是定位于智能互联网应用的高性能ARM 处理器，采用ARM7TDMI 微处理器核，具有OadDSP 核，强大的外设(如中断控制器和外设数据控制器)，其DMA 通道增强了微控制器的实时性能。

主要特点有：集成ARM7TDMI ARM Thumb 处理器核一个16b 定点DSP 核双以太网10／100Mb／s MAC 接口88kB 的完整快速RAM(支持DMA 方式) 多媒体数字信号编解码器(CODEC 接口) 集成SDRAM 控制器这样，AT75C220 就很适合于需要图像处理功能并具有互联网通信能力的设备，比如高性能的指纹识别设备和VoIP 应用等。

单芯片集成多种功能可以降低成本，提高系统可靠性。

同时，该芯片完备的开发软件支持(包括LINUX 操作系统和DSP 算法程序支持等)也有利于减少产品上市时间。

2 芯片结构AT75C220 主要由运行速度达40 MI／s 的基于ARM7TDMI 的RISC 处理器、运行速度为60MI／s 的DSP 处理器和双以太网10／100Mb／s 的MAC 接口组成。

其内部机构如图1 所示。

AT75C220 包含2 种不同的总线ASB 和APB，ASB 用于连接ARM 核、。

基于ARM9架构的嵌入式指纹识别系统
周圆
【期刊名称】《自动化信息》
【年(卷),期】2010(000)011
【摘要】随着指纹采集传感器件和嵌入式技术的发展，指纹识别系统正在向着小型化和嵌入式方向发展。

本文提出了以基于ARM9架构的SamsungS3C2440A 芯片作为主处理器的嵌入式指纹识别系统的设计方案。

对硬件架构的实现进行了说明，给出的这种解决方案具有结构简单、可扩展性和可移植性强等诸多优点。

【总页数】2页(P33-34)
【作者】周圆
【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于ARM9的嵌入式信息系统的架构方案 [J], 周静
2.基于ARM9处理器的嵌入式指纹识别系统设计 [J], 周圆
3.基于OMAP架构的嵌入式指纹识别系统设计与应用 [J], 周毅;赵进创
4.基于嵌入式ARM9架构的机房环境监控系统的设计与实现 [J], 赵玲云
5.基于ARM9的嵌入式自动指纹识别系统 [J], 陈庆接;李见为;张腾;王玮
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指纹识别模块专注于：*MTK平台方案研发和集成*ARM嵌入式单片机，蓝牙方案研发*运动健康、睡眠监测方案研发与集成BIT－FT9R5B V23 电容式指纹识别模块嵌入指纹识别算法一、概述:BIT－FT9R5B 为电容式指纹采集和单片指纹处理器二合一设计的指纹识别二次开发模块，具有体积小、功耗低、接口简单、可靠性高、指纹模板小、大容量指纹识别等优点，可以非常方便将其嵌入用户系统，组成满足客户需求的指纹识别产品。

尤其具备自学习功能，指纹识别过程中，最新提取的指纹特征值识别成功后将该特征值融合到指纹数据库中，使用户在使用过程中越用越好用。

BIT－FT9R5B 模块通讯接口为 UART, 本模块作为从设备，由主设备发送相关命令对其进行控制。

该模块具有可调节的安全等级功能、指纹特征数据的读/写功能和 1:N 识别及 1:6验证功能等。

二、产品特点：功能完善：独立完成指纹采集、指纹登记、指纹比对和指纹搜索功能。

防伪性好：电容式感应探测技术，活体指纹探测功能，具有对指模、假指纹的辨别能力。

适应性强：算法性能优异，对各类指纹都有极好的适应性，如干手指、湿手指、浅纹理手指等都具有极高的辨识率和良好的校正、容错性能。

抗静电能力强：抗静电能力强，对环境干燥容易起静电的地区特别适用。

应用开发简单：开发都可根据提供的控制指令，自行指纹应用产品的开发，无需具备专业的指纹识别知识。

体积小巧：传感器厚度小，体积小，能灵活嵌入到各种体积受限的产品中。

易用性强：大面积指纹采集区，轻触式指纹采集过程，轻松易用。

数据加密：加密存储和安全加密传输，算法符合相关安全标准二、主要功能包括如下：■自动感应手指按下■通过 UART 收发指令■最小存储条件下实现指纹数据的登记及比对■电容式指纹传感器■ 1:N 识别及 1:6 验证功能■具有循环采集比对功能（Identify Free）：主机 HOST 发送该指令后模块一直处于采集指纹比对并将比对结果返回 HOST■指纹特征数据的读/写功能■可适当调节的安全等级■采集指纹并提取特征值上传，下载指纹特征值与当前采集的指纹比对功能■可设置的波特率■可设置的设备编号■可以设置本模块访问密码，使本模块处于口令保护模式，极大提高了通讯的安全性。