基于FPGA的指纹识别模块设计
随着 EDA 技术及微电子技术的飞速发展,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称 FPGA)的性能有了大幅度的提高,FPGA的设计水平也达到了一个新的高度。基于FPGA的嵌入式系统设计为现代电子产品设计带来了更大的灵活性,以Nios Ⅱ软核处理器为核心的SOPC(System on Programmable Chip)系统便是把嵌入式系统应用在FPGA上的典型例子,本文设计的指纹识别模块就是基于FPGA的Nios Ⅱ处理器为核心的SOPC设计。通过IP核技术和灵活的软硬件编程,实现Nios Ⅱ对FPGA外围器件的控制,并对指纹处理算法进行了改进,研究了指纹识别算法到Nios Ⅱ系统的移植。 本文首先阐述了指纹识别模块的SOPC设计方案,然后是对模块的详细设计。在硬件方面,完成了指纹识别模块的 FPGA 硬件设计,包括 FPGA 内部的Nios Ⅱ系统硬件设计和 FPGA 外围电路设计。前者利用 SOPC Builder将Nios Ⅱ处理器、指纹读取接口 UART、键盘与LCD显示接口、FLASH接口、SDRAM控制器构建成NiosⅡ硬件系统,后者是电源和时钟电路、SDRAM存储器电路、FLASH存储器电路、LCD显示电路、指纹传感器电路、FPGA 配置电路这些纯实物硬件设计,给出了设计方法和电路连接图。 在软件方面,包括下面两个内容: 完成 FPGA 外围器件程序设计,实现对外围器件的操作。 深入的研究了指纹识别算法。对指纹图像识别算法中的指纹图像滤波和匹配算法进行了分析,提出了指纹图像增强改进算法和匹配改进算法,通过试验,改进后的指纹图像滤波算法取得了较好的指纹图像增强效果。改进后的匹配算法速度较快,误识率较低。最后研究了指纹识别算法如何在FPGA中的Nios Ⅱ系统的实现。
- 作者:
- 金亮
- 学位授予单位:
- 沈阳理工大学
- 专业名称:
- 控制理论与控制工程
- 授予学位:
- 硕士
- 学位年度:
- 2007年
- 导师姓名:
- 唐健
- 中图分类号:
- TP391.41
- 关键词:
- 现场可编程门阵列;指纹识别算法;NIOS Ⅱ处理器;可编程片上系统;指纹图像滤波;匹配改进算法
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