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基于TMS320VC5402的DTMF信号检测系统的开题报告一、项目背景DTMF (Dual Tone Multi-Frequency)技术是一种用于电话系统中的信号传输技术。
在电话系统中，DTMF信号可以传输数字和字母等信息。
DTMF信号由两个频率组成，分别称为高频和低频，用于控制电话线路上的拨号序列、菜单选项等。
本项目基于TMS320VC5402数字信号处理器，实现DTMF信号检测系统。
该系统可以对输入的DTMF信号进行解码，提取出数字和字母等信息。
二、项目目的本项目旨在实现基于TMS320VC5402的DTMF信号检测系统。
具体目标包括：1、设计合适的DTMF信号解码算法，并实现在TMS320VC5402芯片上。
2、实现高质量的DTMF信号录音和回放功能。
3、设计人机交互界面，方便用户控制系统和查询结果。
三、项目技术路线1、硬件设计本项目的硬件平台是基于TMS320VC5402数字信号处理器，其中包括音频接口电路、外部存储器、按键输入电路等。
详细的硬件设计将会根据软件设计需求进行设计。
2、软件设计软件设计分为两部分：DTMF信号解码算法设计、人机交互界面设计。
DTMF信号解码算法设计在软件设计过程中，DTMF信号解码算法的设计是至关重要的。
该算法需要实现对输入DTMF信号的快速处理和解码，提取数字和字母等信息。
常见的通用DTMF信号解码算法如Goertzel算法、FFT算法等，我们需要根据芯片的性能和应用场景确定采用哪种算法。
人机交互界面设计为了方便用户使用DTMF信号检测系统，我们需要设计一个易用的人机交互界面。
该界面应该能够显示用户输入的DTMF信号及其解码结果，提供录音和回放功能，以及查询历史记录等功能。
四、项目预期成果1、DTMF信号解码算法成功设计实现适合于TMS320VC5402数字信号处理器的DTMF信号解码算法，并进行实现。
2、DTMF信号检测系统成功实现基于TMS320VC5402的DTMF信号检测系统，能够对输入的DTMF信号进行解码，并提取数字和字母等信息。
1.DSP简介1.1 DSP 的应用领域在近 20 多年时间里，DSP 芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。
主要应用有信号处理、通信、语音、图形、图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。
DSP 主要应用市场为3C 领域，占整个市场需求的 90%。
数字蜂窝电话是 DSP最为重要的应用领域之一。
由于 DSP 具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如 GSM、CDMA 等全数字蜂窝电话网。
在Modem 器件中，DSP 更是成效卓著，不仅大幅度提高了传输速率，且具有接收动态图像能力。
另外，可编程多媒体 DSP 是 PC 领域的主流产品。
以XDSL Modem为代表的高速通信技术与 MPEG 图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。
目前的硬盘空间相当大，这主要得益于CDSP（可定制 DSP）的巨大作用。
预计在今后的 PC 机中，一个 DSP 即可完成全部所需的多媒体处理功能。
DSP 也是消费类电子产品中的关键器件。
由于 DSP的广泛应用，数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。
用于图像处理的 DSP，一种用于 JPEG 标准的静态图像数据处理；另一种用于动态图像数据处理。
1.2 DSP的特点DSP 芯片是模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用微处理器，其处理速度比最快的 CPU 还快 10-50 倍，具有处理速度高、功能强、性能价格比好以及速度功耗比高等特点，被广泛应用于具有实时处理要求的场合。
DSP 系统以 DSP 芯片为基础，具有以下优点。
1．高速性，DSP 运行速度高达 1000MIPS 以上2．编程方便，可编程DSP 可使设计人员在开发过程中灵活方便的对软件进行修改和升级。
3．稳定性好，DSP 系统以数字处理为基础，受环境温度及噪声的影响比较小，可靠性高。
4．可重复性好，数字系统的性能基本上不受元器件参数性能的影响，便于测试、调试和大规模生产。
目录摘要 (Ⅰ)第1章概述 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)第2章系统硬件设计方案 (2)2.1 TMS320VC5402芯片的基本原理 (2)2.2 语音采集与输出模块 (4)第3章软件设计与系统仿真 (5)3.1软件设计流程图 (5)3.2 CCS操作过程 (5)3.3系统仿真 (5)第4章课程设计总结 (8)参考文献 (9)附录：源程序代码 (10)第1章概述1.1设计目的在CCS环境下基于TMS320VC5402芯片的语音采集压缩存储与回放。
通过这次课程设计，加深对CCS集成开发环境的以及DSP试验系统箱的使用。
锻炼逻辑思维能力、动手能力以及独立解决问题的能力，对以后更深入地学习和应用数字信号处理及相关知识作准备。
1.2设计要求（1）了解DSP开发工具及其安装过程（2）熟悉DSP开发软件CCS使用（3）熟悉工程文件的建立方法、汇编程序开发调试过程（4）熟悉常用C5402系列指令的用法（5）在老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。
第2章系统硬件设计方案2.1 TMS320VC5402芯片的基本原理TMS320VC5402 数字信号处理器是TI公司为实现低功耗，高速实时信号处理而专门设计的16位定点数字信号处理器，采用改进的哈佛结构，具有高度的操作灵活性和运行速度，适用于远程通信等实时嵌入式应用的需要。
广泛应用于电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中。
TMS320VC5402具有的主要优点如下：(1) 围绕一组程序总线、三组数据总线和四组地址总线而建立的改进哈佛结构，提高了系统的多功能性和操作的灵活性。
(2) 具有高度的并行性和专用硬件逻辑的CPU设计，提高了芯片的性能。
(3) 具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统，更适用于快速算法的实现和高级语言编程的优化。
(4) 模块化结构设计，使派生器件得到了更快的发展。
课程设计任务书题目 TMS320VC5402并行引导方案的设计专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：1、参考课本及C54X Applications Guide.pdf 中关于BootLoader的内容。
2、设计TMS320VC5402的并行引导方案。
要求将用户代码存放于并行接口FLASH芯片中，处理器启动后能正常进入用户程序。
3、设计相关硬件电路，要求支持并行引导，具备外扩程序存储空间、外扩数据存储空间、外扩IO存储空间。
4、要求编写引导完成后的用户初始化代码。
5、完成电路设计，说明引导过程，在CCS5000上验证程序。
设计完成后要求每人上交一份课程设计说明书，说明书要求包含有课程设计任务书，各文件的说明，各文件里关键语句的说明。
说明书要求字迹工整、叙述清楚。
6、发挥部分，如时间可行，增加设计成为一个完整的项目（附加一个简单例程、一个命令文件和一个向量表文件）。
并验证结果。
7、时间：一周。
完成期限：指导教师签名：课程负责人签名：年月日摘要在54’x 系列DSP 的应用设计中,DSP 的运行速度是衡量系统性能的一项重要指标.要达到预期的运行速度,就要给DSP系统的程序空间设计一个高速程序存储空间.引导是将程序存储在低速但停电数据不丢失的FLASH中,运行时使用存取速度快的RAM作为程序运行存储体,这样既可保证停电时数据不丢失又可进行高速数据存取.本文介绍TMS320VC5402并行引导方案的设计。
关键词：TMS320VC5402, FLASH, DSP目录摘要 (I)1、主要芯片介绍 (1)1.1 TMS320VC5402简介 (1)1.2 闪存SST39VF400A简介 (2)2、C5402的并行Bootloader原理 (3)2.1 C5402并行引导模式 (3)2.2 Bootloader的引导原理 (3)3、系统硬件电路的设计 (5)4、系统软件设计 (7)4.1测试程序设计 (7)4.2 用户初始化程序设计 (7)4.3 引导表的建立及引导装载过程 (9)4、课程设计心得 (12)1、主要芯片介绍1.1 TMS320VC5402简介TMS320VC5402(以下简称C5402)是德州仪器公司(TI)1999年10月推出的性价比极高(目标价格仅为5美元)的定点数字信号处理器(DSP)。
目录1 任务提出与方案论证 (6)指纹识别系统的架构 (6)系统各部分设计要点 (6)2 总体设计 (7)存储空间软硬件设计 (7)存储空间软硬件设计 (9)总线控制和驱动 (10)总线与LCD接口硬件设计 (10)指纹图像获取 (11)3 详细设计 (12)硬件设计 (12)软件设计 (19)指纹识别预处理算法 (22)指纹图像在上的输入与输出 (23)实际指纹图像预处理效果 (23)系统调试方法 (24)4 总结 (25)参考文献 (26)1 任务提出与方案论证随着计算机与信息技术的不断发展,生物识别技术的应用越来越加广泛. 在各种生物识别技术中,指纹识别是目前生物检测学中研究最深入、应用最广泛、发展最成熟的、最有前景的一种识别技术,它通过分析指纹的局部特征,从中抽取详尽的特征点,从而可靠地确认个人身份。
指纹识别的优点是指纹作为人体独一无二的特征,它的复杂度可以提供用于鉴别的足够特征,具有极高的安全性、实用性、可行性，是一种比较理想的身份认证技术。
指纹识别技术是以数字图像处理技术为基础，而逐步发展起来的。
相对于密码、各种证件等传统身份认证技术和诸如语音、虹膜等其它生物认证技术而言，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术。
使用指纹识别具有许多优点，例如：每个人的指纹都不相同，极难进行复制或被盗用；指纹比较固定，不会随着年龄的增长或健康程度的变化而变化；最重要的在于指纹图像便于获取，易于开发识别系统，具有很高的实用性和可行性。
1.1 指纹识别系统的架构本课题设计了一个嵌入式系统，通过DSP来完成指纹图像的采集和指纹识别的算法。
另外为使系统有更广阔的应用领域，在设计上还采用异步串行通讯方式实现了DSP和PC之间的数据交互。
据此，系统由指纹传感芯片、复杂可编程逻辑器件、闪烁存储器和UART等硬件组成。
1.2 系统各部分设计要点TMS320VC5402具有很高的性价比，可以访问1M的程序空间和64K的数据空间。
TMS320C5402芯片基本硬件设计
杨明远;陈明义
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2007(000)004
【摘要】讨论了TMS320C5402芯片的时钟电路、电源电路、复位电路等基本硬件电路的设计方法,并给出了接线图.
【总页数】2页(P27-28)
【作者】杨明远;陈明义
【作者单位】中南大学信息科学与工程学院,湖南,长沙,410008;湖南商务职业技术学院,湖南,长沙,410205;中南大学信息科学与工程学院,湖南,长沙,410008
【正文语种】中文
【中图分类】TP303
【相关文献】
1.TMS320C5402的特性及其硬件设计 [J], 岳静
2.基于TMS320C5402和AD7705芯片的信号采集系统 [J], 杨明远;何颖
3.基于KEA128芯片的无线节能智能车硬件设计 [J], 吕纯池
4.基于KEA128芯片的无线节能智能车硬件设计 [J], 吕纯池
5.基于CMOS芯片的协同肢体康复器控制器硬件设计与开发 [J], 郭杰
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基于TMS320VC5402的虹膜识别系统（部分硬件设计）摘要本文是以TM320VC5402 DSP 为核心的虹膜识别系统的硬件设计 ,提出了一种由FPGA、 OV5017 与 TMS320VC5402 组成的DSP应用硬件平台 ,并详细介绍了系统的设计方案和关键硬件的结构设计以及软件设计方法。
关键词: DSP 虹膜识别 TM320VC5402一概述在高度信息化的现代社会, 信息安全问题日益受到人们的关注。
近年来兴起的生物特征识别技术具有很好的可靠性，虹膜识别技术是一种最新的生物识别技术 ,它以虹膜识别算法为基础 ,可达到优异的识别准确度 ,即使全人类的虹膜信息都录入到一个数据库中 ,出现认假和拒假的可能性也很小。
由于虹膜识别技术所具有的高精度使它被广泛应用于各识别领域。
本系统使用的核心处理器是德州仪器公司 ( TI) 的TMS320VC5402(以下简称 C5402) ,该芯片为一款性价比较高的定点数字信号处理器(DSP) 。
它采用先进的修正哈佛(Harvard)结构体系 ,片内共有 8条总线、 CPU、片内存储器和外围电路等硬件 ,加上高度专业化的指令系统 ,使其具有功耗小、高度并行等特点。
下面着重讨论基于该芯片的系统设计。
二虹膜识别核心算法程序的系统设计虹膜识别核心算法程序的设计本系统虹膜核心算法包括三部分:图像预处理、虹膜纹理特征提取与编码和模式匹配。
具体算法如下:(1) 图像预处理:获得眼睛图像后的下一个任务就把虹膜部分从图像中分离出来 ,即虹膜定位 ,这是虹膜识别系统中重要的一部分。
虹膜是瞳孔和巩膜间的环形可视部分 ,对虹膜的定位就是要找到虹膜内外边缘。
为更好的说明定位过程 ,用 I ( x , y)表示所获得的眼睛图像的灰度函数 ,虹膜内外边缘的圆形轮廓用中心点为( x0 , y0) ,半径为 r 的参数模型表示。
虹膜定位算法如下:其中：G σ是均值为 r0 ,方差为σ的高斯函数 ,用来平滑滤波、消除噪声 ,以利于检测边界处的梯度变化; 3 表示卷积;a/ar为微积分算子表示求方向梯度。
信息工程学院课程设计报告书题目: 基于TMS320VC5402的LED显示系统设计专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：2010年 9 月 25 日信息工程学院课程设计任务书学号学生姓名专业（班级）电气工程及其自动化设计题目基于TMS320VC5402的LED显示系统设计存储器电路设计技术参数芯片：TMS320VC5402工作电压：3. 3 V,可耐5 V输入,输出电压：3. 3 V 采用8 位并行EPROM引导方式外部提供5V电源设计要求（1）绘制系统框图(VISIO)，采用C5402+单片机方案；（2）包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、JTAG接口设计等，用Protel软件绘制原理图和PCB图；（3）实现DSP与PC通信、DSP与单片机通信；（4）给出程序流程图，编写部分程序；（5）参考文献、论文格式规范。
工作量5000至8000字工作计划一个月的设计时间，前十天了解实验内容，搜索信息，学习相关知识；再十天着手做设计，熟练protel软件和visio，进一步学习设计相关的知识；后十天将所做设计进行整理，修改，查漏补缺。
参考资料[1].戴明桢，周建江.TMS320C54xDXP结构、原理及应用[2].张辛，魏金成，基于TMS320C54X的接口技术与研究[J][3].李哲英,骆丽,刘元盛. DSP 基础理论与应用技术[4].那彦.电子及通信专业毕业设计宝典[5].柯建伟 DSP主机接口和PC机并行接口的接口电路的设计[6].王念旭DSP基础与应用系统设计指导教师签字教研室主任签字2010年9月25 日信息工程学院课程设计成绩评定表学生姓名：学号：专业（班级）：电气工程课程设计题目：基于TMS320VC5402的LED显示系统设计指导教师评语：成绩：指导教师：年月日摘要:文章介绍了一种以TMS320VC5402 DSP为控制核心的LED显示屏设计方案,采用DSP 和单片机分别处理显示效果和显示刷新,使用DSP HPI 接口实现的与PC主机快速并行通讯,其显示效果灵活多样、数据传输速度快、显示刷新率高，已成功的应用于实践中。
基于TMS320VC5402的DSP最小系统设计李迎春;王玉峰;王达伟【摘要】TMS320VC5402是由TI公司生产的性价比极高的定点DSP芯片。
主要研究了基于TMS320VC5402的最小系统板的软硬件设计。
针对电源电路、复位电路、时钟电路、JTAG接口电路、DSP芯片电路提出可行的设计方案。
同时，给出了一个点亮LED灯的完整汇编源代码。
%T MS320VC5402 is a 16 bit fixed point digital signal processor which is produced by TI company. The software and hard- ware design of minimal system based onTMS320VC5402 was researched. The feasible projects were given for power supply, re-set, timing,JTAG emulation, DSP circuit. And a complete assembly source code was also listed, which was used to light LED.【期刊名称】《北华航天工业学院学报》【年(卷),期】2012(022)001【总页数】3页(P16-18)【关键词】DSP;TMS320VC5402;最小系统;硬件设计;软件设计【作者】李迎春;王玉峰;王达伟【作者单位】：北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000;：北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000;：北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】TP2740 引言DSP系统设计可分为硬件设计和软件设计。
而DSP硬件设计可以分为最小硬件系统板和外围接口电路两部分。
DSP最小板作为开发DSP系统的基础,一般主要包括电源、复位电路、时钟电路、外部存储器总线接口电路、仿真器接口电路等部分,缺一不可。
湖北民族学院科技学院信息工程系D S P课程设计报告书题目：基于TMS320VC5402的语音信号采集系统设计专业：电气工程自动化班级:学号：学生姓名：指导老师：2011年4月29日信息工程学院课程设计任务书学号学生姓名专业（班级）电气工程及其自动化（）设计题目基于TMS320VC5402的语音信号采集系统设计设计技术参数时钟设计参数：芯片的主频为100MHZ；外部时钟频率只需要10～20MHzAD转换设计参数：采样率fs=MCLK/(128*N) 或MCLK/(512*N)电平转换设计参数：5V TTL器件输出驱动3.3V TTL器件(LVC)输入时，控制驱动器的输出不超过3.6V，3.3V TTL器件输出驱动5V TTL器件输入时，VIH和VIL电平分别是2V和0.8V设计要求（1）绘制系统框图(VISIO)；（2）包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D接口电路设计（P240）、JTAG接口设计等，用Protel软件绘制原理图和PCB图；(3）研究语音信号处理算法，并在MATLAB环境下仿真；(4）给出程序流程图，编写初始化程序及数据处理程序；工作量7000字左右，图纸12张。
工作计划8周：图书馆查阅相关资料；9周：系统总体设计构思；9周:系统详细设计；10周：整理形成设计报告。
参考资料[1]乔瑞萍，崔涛，张芳娟.TMS320C54X DSP原理及应用西安西安科技大学出版社 2005[2]彭启琮，李玉柏，管庆.DSP技术的发展与应用北京高等教育出版社 2002[3]苏涛，蔡建隆，何学辉.DSP接口电路设计与编程西安西安电子科技大学出版社 2002[4]王世一.数字信号处理[M]. 北京理工大学出版.1997.6[5]程佩青.数字信号处理教程[M].清华大学出版社.2001.8[6]苏涛，蔡建隆，何学辉.DSP接口电路设计与编程西安西安电子科技大学出版社 2002指导教师签字2011年4月29日信息工程系课程设计成绩评定表学生姓名：学号：专业（班级）：课程设计题目：基于TMS320VC5402的语音信号采集系统设计指导教师评语：成绩：指导教师：1 概述 (6)1.1TMS320VC5402的介绍 (6)1.2TLC320AD50介绍 (7)2系统设计 (7)2.1 DSP核心模块的设计 (8)2.2 A\D转换模块 (9)3 详细设计 (9)3.1 硬件设计 (9)3.1.1 DSP芯片 (9)3.1.2 电源设计 (10)3.1.3 复位电路设计 (10)3.1.4 时钟电路设计 (11)3.1.5 程序存储器扩展设计 (12)3.1.6数据存储器扩展设计 (12)3.1.7 JTAG接口设计 (13)3.1.8 A/D接口电路设计 (14)3.2 软件设计 (15)3.2.1系统软件设计 (15)3.2.2 MATLAB 环境中的语音信号采集和处理仿真 (20)4 总结 (22)参考文献 (23)摘要在研究数字信号处理的基础上，做一个基于DSP TMS320VC5402和A/D转换芯片TLC320AD50的语音信号采集系统的设计。
基于TMS320VC5402的人机接口模块设计与实现
刘修善;杨建华
【期刊名称】《微处理机》
【年(卷),期】2010(31)6
【摘要】DSP在通信、控制和仪表等领域有着广泛的用途.DSP应用系统中,人机接口设计是DSP与外界的重要通信手段.给出了一种基于TMS320VC5402的简单有效的DSP人机接口实验模块设计与实现方法.利用液晶模块CM240128-7与TMS320VC5402的软硬件接口设计,实现液晶显示功能;通过CM240128-7自带的键盘接口结合TMS320VC5402的外部中断,实现键盘功能.实验结果验证了该方案的可行性.给出的方法简单,易于实现,可广泛应用于各类DSP应用系统设计中.【总页数】4页(P71-74)
【作者】刘修善;杨建华
【作者单位】西北工业大学自动化学院,西安,710072;西北工业大学自动化学院,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP334.4
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1.基于ARM7的人机接口模块设计 [J], 李海涛;雷文东;汪建敏;张承学
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3.基于TMS320VC5402和XBee模块的UART应用研究 [J], 蒲显城;罗飞
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5.TMS320C54XX系列DSP人机接口模块设计与实现 [J], 杨明远;何颖
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于TMS320VC5402的虹膜识别系统（部分硬件设计）摘要本文是以TM320VC5402 DSP 为核心的虹膜识别系统的硬件设计 ,提出了一种由FPGA、 OV5017 与 TMS320VC5402 组成的DSP应用硬件平台 ,并详细介绍了系统的设计方案和关键硬件的结构设计以及软件设计方法。
关键词: DSP 虹膜识别 TM320VC5402一概述在高度信息化的现代社会, 信息安全问题日益受到人们的关注。
近年来兴起的生物特征识别技术具有很好的可靠性，虹膜识别技术是一种最新的生物识别技术 ,它以虹膜识别算法为基础 ,可达到优异的识别准确度 ,即使全人类的虹膜信息都录入到一个数据库中 ,出现认假和拒假的可能性也很小。
由于虹膜识别技术所具有的高精度使它被广泛应用于各识别领域。
本系统使用的核心处理器是德州仪器公司 ( TI) 的TMS320VC5402(以下简称 C5402) ,该芯片为一款性价比较高的定点数字信号处理器(DSP) 。
它采用先进的修正哈佛(Harvard)结构体系 ,片内共有 8条总线、 CPU、片内存储器和外围电路等硬件 ,加上高度专业化的指令系统 ,使其具有功耗小、高度并行等特点。
下面着重讨论基于该芯片的系统设计。
二虹膜识别核心算法程序的系统设计虹膜识别核心算法程序的设计本系统虹膜核心算法包括三部分:图像预处理、虹膜纹理特征提取与编码和模式匹配。
具体算法如下:(1) 图像预处理:获得眼睛图像后的下一个任务就把虹膜部分从图像中分离出来 ,即虹膜定位 ,这是虹膜识别系统中重要的一部分。
虹膜是瞳孔和巩膜间的环形可视部分 ,对虹膜的定位就是要找到虹膜内外边缘。
为更好的说明定位过程 ,用 I ( x , y)表示所获得的眼睛图像的灰度函数 ,虹膜内外边缘的圆形轮廓用中心点为( x0 , y0) ,半径为 r 的参数模型表示。
虹膜定位算法如下:其中：G σ是均值为 r0 ,方差为σ的高斯函数 ,用来平滑滤波、消除噪声 ,以利于检测边界处的梯度变化; 3 表示卷积;a/ar为微积分算子表示求方向梯度。
微积分算子作用于图像 ,通过不断增大半径 r ,沿以半径为r和中心坐标为( x0 , y0)的弧 ds 进行线积分。
用式(1)算法定位虹膜内外边缘的过程就是在参数空间( r , x0 , y0)搜索灰度变化的最大绝对值的过程：(2) 特征提取与编码:2D2Gabor 滤波器具有方向选择性。
利用这个特点对虹膜图像提取局部相位信息 ,其实现公式如下：其中 G( x , y , f ,φ)为二维 Gabor 函数 ,φ表示滤波方向 , f 表示正弦曲面的频率 , Gabor 函数具有方向选择性和频率选择性(二维 Gabor 函数的具体特性参见文献 5) 。
Gabor 滤波器的尺寸为M ×N , ( i ,j)为每块图像的中心位置。
式(2)得到的局部相位信息的值为复数 ,虹膜识别系统中选定一个阈值来量化信息的实部和虚部 ,即如果大于阈值时值为 0 ,小于阈值时值为 1。
由于选取了四个方向的 Gabor基函数进行滤波 ,则每个方向可用 2bit 表示 ,并且每个图像块的编码为实部加虚部 ,所以每块用 4bit 表示。
虹膜图像分块的数目不同 ,特征编码的长度就不同。
(3) 模式区配:编码后的模式匹配基于汉明距离：其中©表示异或运算 , L 为码长 , x i 和 t i 为待识别图像编码和样板图像编码的第 i 个码字。
如果两个编码相同 ,则 HD 为0 ;如果两编码各位相反 ,则 HD为 1。
由于一幅虹膜图像的相位编码的码字为 C和为1 的概率等同 ,且不同虹膜之间不相关 ,因此 E( HD)为0.三硬件设计3.1系统硬件结构本系统由 C5402、CCD 、 Flash 存储器、 SRAM 等芯片组成 ,如图 1 所示。
图1 系统硬件框图CCD机负责虹膜图像的采集 ,SDRAM 用于程序执行和虹膜数据暂存。
FLASH实现OV5017 配置、虹膜图像存储空间的地址生成、C5402 寻址片外存储器的页地址管理和 C5402 与外围器件之间通信的仲裁等功能。
RS2232 用于数据传输 ,PC可以通过该接口得到虹膜特征数据 , Flash存储器用于存储程序、初始化数据和虹膜特征数据库。
键盘用于用户输入 ID 号 ,系统依据用户 ID 号从虹膜特征库中读样本图像编码数据。
3.2 虹膜图像采集硬件设计本文选用 Omni Vision公司的 OV5017 作为图像采集芯片。
OV5017 是一种高度集成的黑白数字摄像芯片 ,集成了 CMOS 传感技术。
带有一个1/ 4英寸镜头 ,并支持多种格式。
像素数最大可达384 ×288。
支持外部水平、垂直同步输入格式 ,包括8bit 的A/ D转换器 ,支持模拟视频、数字视频输出。
该芯片数字视频输出为不间断比特流 ,片内可实现包括帧速率、曝光设定以及图像大小编程等功能。
OV5017 与 FPGA 的接口如图 2 所示。
图2 OV5017 与 FPGA的接口中 FPGA 为一片 Altera 公司的 EPM9320215 ,用于初始化 OV5017 的控制寄存器 ,图像数据地址生成以及把采集来的虹膜图像存入 SRAM 存储器中。
FPGA 具体功能如下：配置 OV5017 的控制寄存器 ,A[ 0. . 3 ]为内部寄存器地址 ,D[ 0. . 7 ]复用。
设置 CSB = 0、 OEB =1、 WEB = 0 ,OV5017 进入写使能状态。
写 0xC4 到寄存器 FCTL ,设置 OV5017 为单帧输出模式;写0x01 到寄存器 FDIV ,设置帧速率FR(f rame rate)为25f/ s ,像素时钟 PR(pixel rate)为3. 579 5MHz ;其他寄存器为系统默认值。
虹膜图像取系统默认值384×288。
(2) 图像数据地址生成并存储图像。
图像数据地址由 FPGA 利用 OV5017 输出的行同步信号(HREF) 、场同步信号 (VSYNC) 和图像像素时钟(PCL K)生成 ,并把采集来的一帧图像存入图像存储器中。
3.3 接口硬件设计C5402 有两个多通道缓存同步串口(McBSP) ,若要与计算机通信须把同步通信转换成异步通信。
本模块中采用 Maxim 公司 MAX3111E 接口芯片 ,同一个 McBSP 实现 DSP 与 PC 的通信。
MAX3111E芯片中集成了 UART、 RS2232 和可编程的波特率发生器 (可用于300baud～230kbaud) 。
UART具有 8 个字的接收存储FIFO ,使处理器的开销最小 ,并且可以提供 4 个可屏蔽的中断。
在保证UART和RS2232 共同接地和供电的情况下 ,它们可以配套使用 ,也可以单独实现其功能。
最大波特率为230bit / s。
另外 ,本系统中还预留了一个McBSP和C5402 的 HPI 接口 ,以备扩展使用。
四系统软件设计4.1 系统流程系统流程图如图 3 所示。
图3 系统软件框图( 1 ) 系统上电之后首先对 OV5017 和MAX3111E进行配置 ,其次经并行 16 位数据线将程序从 Flash 存储器写入 C5402 的程序存储区 ,系统进入等待状态;(2) 用户从键盘输入个人 ID ,C5402 读取样本图像编码数据到数据缓存 ,当CMOS数字摄像机采集触发信号传至 FPGA 时 , FPGA 利用 OV5017 提供的行场同步信号产生存储空间地址 ,将采集所得的数据存入图像存储器( SRAM) ,一帧图像存储结束之后 ,FPGA 通知 C5402 ( INT0) ;( 3) C5402利用DMA方式从图像存储器读取图像数据 ,并进行虹膜识别核心算法处理[3 ][4 ]。
本系统中虹膜图像为110 ×8kbit ,在算法编号中是以32 ×8kbit的数据为一个单元进行处理 ,中间结果存入数据存储器中 ,这样可以提高运算速度 ,简化了FPGA中页地址管理寄存器的软件编写;(4) C5402 处理结束后 ,计算结果经 RS2232 接口传回计算机。
4.2 Bootloader程序设计C5402片内设置有Boot 程序 ,Boot 程序的主要作用是在开机时将用户程序从外部装入到程序存储器。
当用户程序很大超过了 32K,必须采用以下特殊的Boot 方法。
(1) 在 Reset 后 ,将 Flash 存储器译码在数据区 ,RAM译码在程序区 ,利用片内 Boot 程序将自己编写的初始化程序从外部数据区搬移至内部 RAM中;(2) 用户初始化程序发出一个 I/ O 命令 (如XF) ,将 Flash 存储器译码到程序区的高地址 ,开放数据用于其他的 RAM。
(3) 用户初始化程序中包括第二次Boot 程序(此程序必须用户自己编写) ,将 Flash 存储器中没有Boot 的其他代码搬移到 RAM 中。
(4) 开始运行用户处理程序。
自己编写的第二次Boot 程序如下: . def load start. sect″ load prg″load start :ssbx intmld # 0 , dpnopld # address1 , astm # address2 ,ar1rpt # lengthreada3ar1 +endboot :orm # 020h , @1dhld # address3 , abacc a. End其中address1 为 Flash 存储器中没有Boot 的代码源地址 ,address2 为没有Boot 的代码目标地址 ,length为代码长度 ,address3 为主程序代码开始执行地址。
五实验结果根据以上的算法 ,DSP 的编程实现被分解成三大任务模块:即图像预处理、特征提取与编码以及模式匹配。
需要注意的是每一个模块都必须注意页面管理寄存器的值 ,因为如果程序仅在 SRAM 中运行会浪费大量的时间 ,所以可以把部分程序和数据放入DSP的内部运行。
在 C和汇编混合编程的时候 ,存在 C语言和汇编语言的变量以及函数的接口问题。
在进行 C语言移植时也涉及到两个问题:一是库函数的使用 ,二是字长问题。
TI的 TMS320C54xC编译器提供符合ANSI C的函数库。
至于字长 ,要注意int 型在不同的系统中的区别 ,如在 VC 环境中 ,int 型为 32 位 ,而对于 TMS320C54x C编译器来说 ,int 型则为 16 位。
因此 ,在将 C 源程序由仿真环境向 TMS320C54x平台移植时 ,应根据各变量的取值范围 ,尽可能地将 int 型归类为 short 型或 long型[6 ]。
