基于FPGA的指纹识别模块设计

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1、沈阳理工大学硕士学位论文摘要随着EDA技术及微电子技术的飞速发展，现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，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IqiosII软核处理器为核心的SOPC(SystemOilProgranmubleChip)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NiosII处理器为核心的SOPC设计。通

2、过IP核技术和灵活的软硬件编程，实现NiosII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NiosII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NiosII系统硬件设计和FPGA外围电路设计。前者利用SOPCBuilder将NiosII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

3、、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NiosII系统的

4、实现。关键词：现场可编程门阵列：指纹识别算法；NiosII处理器；可编程片上系统沈阳理工大学硕士学位论文AbstractWiththetechnologyofElectronicDesignAutomaticandmicroelectronicsdevelopingatafastspeed,theperformanceofFieldProgrammableGateArray(FPGAforshort)hasgreatlyimproved,anddesignswithFPGAhasreachedanewl

5、evel．TheembeddedsystembasedonFPGAbringsmuchconveniencefordesignsofmodernelectronicproduct，theSOPCwithNiosIIsoft-coreprocessorsystemasthecoreissuchallexample．ThefingerprintmodulementionedinthispaperWasbasedonit．TheperipheraldevicesofFPGAwascontrolledbyNio

6、sIIthroughusingIP-coretechnologyandprogrammingfexibly,fingerprintalgorithmwasbeenimproved，andresearchontransplantingittoNiosIIhadbeendone．Firstly,thispaperintroducedtheSOPCschemeofdesignforfingerprintrecognitionmodule，thenimplementationindetail．Onthehard

7、wareside，thefingerprintrecognitionmodulehasbeenimplementedbyusingFPGA,ourworkincludedNiosIIsystemhardwaredesigninsideFPGA．whichWasmadeupofNioslIprocessor,LCDdisplayinterface，FLASHinterface，SDRAMcontroller,InterfacefingerprintreadingUARTandkeyboardbyusing

8、SOPCBuilder,theexternalcircuitdesignwhichincludedPowerandclockcircuit，SDRAMmemorycircuit，Flashmemorycircuit，LCDDisplayCircuit,Fingerprintsensorcircuit，FPGAConfigurationCircuitWasalsocompletedinthepaper．Thedesignmethodandci