系统硬件设计 - 基于ARM9的指纹识别门禁系统设计

　　2 系统硬件设计

　　基于RISC体系结构的ARM微处理器因其体积小、功耗低、执行速度快等优点在多个领域得到广泛应用。本系统采用的是三星公司的嵌入式微处理器S3C2440AL，这是一款高性能、低功耗的功能强大的嵌入式应用处理器产品，它采用Intel X-Scale微结构体系框架，集成了许多常用的外围接口，功能强大。S3C2440AL主频为400MHz,最高为533MHz；TFS-D0303指纹传感器由256×300个电容传感阵列组成，其分辨率高达500dpi，工作电压范围为3.3~5V，传感器内部有8位ADC，并具有2组采样保持电路。整个硬件系统的框图如图2所示。

 

图2 系统硬件结构图

　　系统存储器接口采用128MB SDRAM存储器，支持16、64、128、256MB DRAM技术，4个SDRAM区，每个区支持64M存储器。时钟允许（一个CKE引脚用于把整个SDRAM接口置为自我刷新），支持最多至6个静态存储器器件（SRAM、Flash、ROM），支持2个PCMCI/CF插槽。

　　时钟采用3.6864MHz振荡器，具有核PLL和外围PLL，可产生各种工作频率，32.768kHz振荡器可驱动实时时钟、电源管理器和中断控制器。电源控制器可控制快速/运行、空闲和睡眠工作方式。LCD控制器支持被动（DSTN）和主动（TFT）LCD显示，最大分辨率800×600×16，2个专用DMA通道，允许LCD控制器支持单层或双层显示。实时时钟（RTC），可产生周期性中断，把应用处理器从睡眠状态唤醒。串行口通信USB从模块，符合USB规范，支持v1.1版本，支持多达16个端点提供48MHz的内部时钟。

　　3 系统软件设计

　　本系统的软件设计主要有以下几个流程：上电系统初始化、指纹识别、控制电锁的开启。系统的精度绝大部分取决于指纹识别的算法。程序初始化后进人低功耗模式，等待各种具体操作。当有指纹采集时，就进入指纹数据采集和处理模块，处理结束后，又重新退回低功耗等待模式，等待其他操作。同理，当有读卡数据或者时钟设置响应时，便进入相应的操作模块进行处理。

　　3.1 对S3C2440AL的初始化

　　系统初始化对于嵌人式系统，要在其程序存储器中有系统初始化代码（如图3）。系统执行了初始化代码后，才能正确执行其他应用程序，初始化在系统复位后自动完成。系统的初始化必须包含下列初始化代码，有设置中断向量表、初始化寄存器、初始化堆栈指针寄存器、初始化端口、改变处理器的工作模式。系统在用户模式下才能开中断。在对指纹传感器的初始化中，应按要求逐步对控制寄存器进行初始化。

 

图3 初始化流程图

　　3.2 指纹采集

　　指纹采集可以工作在中断方式，也可以工作在查询方式。本系统采用的是查询工作方式。程序流程大致如下，先初始化各寄存器，先往相应的寄存器写入控制字，设置采集指纹的参数，当指纹被自动采集进入数据寄存器，把指纹数据存入到指定的存储空间。

　　3.3 与计算机之间的通信

　　RS232串口用于S3C2440AL与上位机的通信，当存储图像过多时，可把图像存储在上位机上。S3C2440AL的UART可工作在中断模式或DMA模式下。本系统选用的是中断模式，也可以用查询方式。程序可以控制端口的波特率、数据宽度（5、6、7、8位）、停止位（1到2位）、极性控制等通信协议的设置。

　　4 结束语

　　本文介绍了基于ARM的指纹识别门禁系统的软硬件设计。ARM体系结构有丰富的接口，在门禁、监控等领域正发挥越来越重要的作用，面向可集成、可移植的特定嵌入式系统越来越多地出现在工程应用领域。本文实现的指纹识别门禁系统具有轻便、易安装、成本低的优点，具有良好的发展前景。