基于dsp的指纹识别系统
基于DSP的指纹采集系统的研究与设计
基于DSP的指纹采集系统的研究与设计在各种生物识别技术中，指纹识别技术是最成熟、精确和最易用法的。
而指纹采集作为指纹识别系统中的一个重要环节也越来越受到人们的重视，高质量的指纹采集技术已成为一个重要的讨论课题。
指纹图像的采集是自动指纹识别系统（AFIS-Automation Fingerprint Identification System）的重要组成部分，采集到的指纹图像的质量好坏，挺直影响到后续的指纹图像处理过程。
高质量的指纹图像可以大大简化指纹图像处理的算法，提高识别率，减小拒识率。
随着新型指纹采集件和，技术的进展，自动指纹识别技术正向着小型化和的方向进展。
本文介绍的就是基于DSP的指纹采集系统。
本系统的原理本系统中的指纹传感器采纳FPS200固态指纹芯片，其成像原理1所示。
由图1可以看出，一个像素点上有一个金属电极，手指皮肤是另一个电极，两者之间形成了CP。
手指皮肤上的脊（ridge）和谷（valley）将产生不同的CP。
因为CP很小，无法挺直测量，所以用法以下办法：先以一固定时光对CP充电（SW1关且SA2开），接着以一固定时光对CP放电（SW1开且SW2关），放出的电能将转储到Cc中。
每一次充电放电周期中，因为充电相同，充电时光相同，所以不同的CP值将导致CP存储不同的电能。
这些电能在CP放电时将转储到Cc中导致Cc电压的增高。
所以CP值的不同将导致一次充电放电周期结束后Cc电压增高值的不同（成正比），最后将导致Cc电压增高到参考电压所需的充电放电周期次数的不同（成反比），这样就可以通过充电放电周期次数来测量CP了。
图1 FPS200指纹成像原理传感器阵列包括256列×300行的传感器电极，每一列都有两个采样—保持与之相联系。
采集一个指纹图像时猎取一行数据，而此过程共有两个阶段。
第一阶段，传感器电极中被挑选的行预充电到VDD电平，第1页共5页。
基于DSP的指纹生物特征识别系统的设计课程设计说明6402250
基于DSP的指纹生物特征识别系统的设计课程设计说明6402250基于DSP的指纹生物特征识别系统的设计目录目录 (2)摘要 (3)1、任务提出与方案论证 (5)1.1任务提出 (5)1.2 方案论证 (5)2、总体设计 (6)2.1 指纹识别系统原理 (6)2.2 指纹采集与指纹图像处理方法 (6)3、详细设计 (8)3.1 硬件设计 (8)3.1.1 DSP 处理器与FPS200 指纹检测芯片相连 (11)3.1.2 DSP 存储空间扩展 (12)3.1.3 扩展串行通信口 (15)3.1.4 其他电路设计 (16)3.2.软件设计 (20)总结与致谢 (24)参考文献 (25)附录 (25)摘要指纹识别技术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。
相对于其他身份认证技术，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术，指纹识别不仅具有许多独到的信息安全优点，更重要的是具有很高的实用性、可行性，已经广泛应用于金融、电子商务以及安全性能要求教高的行业中。
针对指纹的唯一性和终身不变性的特点．提出了一种基于FPS200固态指纹传感器和TMS320VC5402 DSP芯片的快速指纹识别系统，促使指纹识别设备向小型化、嵌入式、自动化方向发展；对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理力法进行了分析；结合FPS200和TMS320VC5402芯片的特性，对系统硬件核心和图像采集电路做了详细介绍，并给出系统硬件设计方案、软件设计流程;实验结果表明．系统指纹采集效率高，识别速度快，识别结果准确可靠；该系统性能稳定．实用性强，应用范围广泛。
关键词： TMS320VC5402；DSP；指纹识别；FPS2001、任务提出与方案论证1.1任务提出指纹作为人体的重要特征，具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段。
《基于TMS320VC5402DSP的指纹识别模块的研究》
《基于TMS320VC5402DSP的指纹识别模块的研究》一、引言随着科技的飞速发展，生物识别技术已成为现代社会安全验证的重要手段。
其中，指纹识别技术以其独特性、稳定性和便捷性，得到了广泛的应用。
TMS320VC5402DSP（Digital Signal Processor）作为一款高性能的处理器，其在指纹识别模块中的应用，能够极大地提高指纹识别的效率和准确性。
本文将基于TMS320VC5402DSP的指纹识别模块展开研究，探讨其工作原理、性能特点及实际应用。
二、TMS320VC5402DSP概述TMS320VC5402DSP是一款由德州仪器（TI）公司生产的数字信号处理器，具有高性能、低功耗、高集成度等特点。
其强大的数据处理能力和灵活的配置，使得它在指纹识别模块中发挥着关键作用。
该处理器能够快速地处理指纹图像，提取特征信息，为指纹识别提供强大的支持。
三、指纹识别模块工作原理基于TMS320VC5402DSP的指纹识别模块主要包括指纹图像采集、预处理、特征提取和匹配四个部分。
1. 指纹图像采集：通过高精度的指纹传感器，将指纹信息转化为数字信号。
2. 指纹图像预处理：对采集到的指纹图像进行去噪、增强等处理，以便后续的特征提取。
3. 特征提取：利用TMS320VC5402DSP强大的数据处理能力，从预处理后的指纹图像中提取特征信息，如纹线方向、纹线宽度等。
4. 特征匹配：将提取的特征信息与数据库中的指纹信息进行比对，以完成身份验证。
四、指纹识别模块性能特点基于TMS320VC5402DSP的指纹识别模块具有以下性能特点：1. 高精度：高精度的指纹传感器保证了指纹信息的准确性。
2. 高效率：TMS320VC5402DSP强大的数据处理能力，使得指纹识别的速度大大提高。
3. 抗干扰能力强：指纹识别模块具有较好的抗干扰能力，能够在复杂的环境下稳定工作。
4. 安全性高：通过特征匹配完成身份验证，具有较高的安全性。
基于DSP的指纹识别系统设计
基于DSP的指纹识别系统设计
1 引言指纹识别技术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。
相对于其他身份认证技术，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术，指纹识别不仅具有许多独到的信息安全优点，更重要的是具有很高的实用性、可行性，已经广泛应用于金融、电子商务以及安全性能要求教高的行业中。
目前多数指纹识别系统是将指纹图象采集到计算机中，利用计算机进行识别。
国外一些公司生产的独立指纹识别系统，价格比较高昂。
这些都限制了指纹识别技术的普及。
因此，研究开发快速、识别率高、廉价的独立指纹识别系统具有很大的市场前景和重要的科学研究价值。
本文提出了一种新型基于DSP 的指纹识别系统，硬件上利用DSP 的高速处理能力，构建高速的数据处理平台，软件上参考DSP 和硬件逻辑的处理特点，对传统的指纹算法进行改进，满足实时性和可靠性要求。
2 硬件系统结构
系统的原理框图如图（1）所示：
图（1）系统结构框图
本系统整体上可以分为图像采集模块、图像处理及识别模块以及输出模块三部分组成。
2.1 图像采集模块
图像采集模块中，由于指纹识别系统中并不需要实时观察图像，所以对传感器要求不是很高，一般的黑白数字CMOS 传感器都能满足要求。
本系统中采用。
基于DSP的自动指纹识别系统
基于DSP的自动指纹识别系统佚名【摘要】According to real - time ,accuracy ,low power consumption ,small volume ,portable request of the security access control system ,this paper proposed automatic fingerprint identification system based on DSPTMS320VC5509A and fingerprint acquisition sensor MBF310 .The system uses finger-print image matching algorithm based on fingerprint ridge line difference degree .The algorithm was used in DSP TMS320VC5509A successfully ,and improved the detection accuracy . The experiments show that the system has a higher intelligent and good stability .% 针对安全访问控制系统的实时性、精确性、低功耗、体积小、便携式等要求，提出一种基于DSP TMS320VC5509A和指纹采集传感器 MBF310的自动指纹识别系统。
该系统使用的基于指纹脊线差异度的指纹图像匹配算法应用于 DSP之中，提高了检测的准确性。
实验表明，整个系统具有良好的智能化和稳定性。
【期刊名称】《滁州学院学报》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P29-32)【关键词】TMS320VC5509A;MBF310;指纹脊线差异度;指纹识别【正文语种】中文【中图分类】TP391.41指纹识别技术[1]是一项高新技术。
基于DSP的指纹识别系统
• 103•ELECTRONICS WORLD・探索与观察基于DSP的指纹识别系统安徽理工大学电气与信息工程学院 侯泽振 杨 霖【摘要】本设计主要利用MBF200指纹传感器和TMS320C5402组成指纹识别模块，实现指纹识别的算法，并把成果经过串口送出来。
控制部分的核心是TMS320C5402，它完成与指纹识别模块,PC机的通信，并控制各种外围电路的工作。
本系统适用于公共场所和私人住宅，并能记录收盘纪录。
【关键词】TMS320C5402；MBF200；通信；PC1 引言由于当代经济和社会的不断发展,越来越多的场所需求确认身份。
然而，对于国内的指纹识别技术的研究主要集中在研究的角度来看，很长时间没有参加训练，在实际应用中，它是在这些技术与市场的实际需求，有很大的区别。
而实际上从事指纹技术的应用企业并不拥有绝大多数使用的是外国的指纹识别算法。
因此，知识产权的指纹识别算法和指纹识别模块的发展将会有一个很好的市场前景。
2 系统内容2.1 系统功能本系统是由MBF200指纹传感器和TMS320C5402构成，具有指纹录入，图像处理，指纹对比，搜索和模版储存等功能的智能模块。
通过与之相配套的指纹传感器，可构成一个独立的指纹识别系统，或作为一个完整的外部设备。
本系统实现模块：指纹注册模式、指纹保护模式、指纹保护旁路模式、指纹删除模式、指纹保护解除模式。
模块通过一个蜂鸣器和一个LED作为人机界面，当处在不同的模式下时，会有不同的方式来提示用户。
2.2 系统的整体框架及设计方案系统主要有三个部分组成：接口电路、指纹采集电路和外围、存储器扩展电路三部分。
系统采用的是由富士通公司生产的MBF200指纹传感器，利用图像识别算法编写的程序在处理中提取所录指纹的图像的特征点，将其转化成可处理的图像数据，并且与系统数据库中的指纹数据模板进行逐一匹配，判断其是否来自某一枚指纹。
2.3 电源、复位电路设计系统中5V的电压信号系统是由外部直接220V交流产生。
基于DSP的指纹识别系统设计
2014届本科生毕业论基于DSP的指纹识别系统设计院系：电子与信息学院专业：通信工程姓名：xxxxx指导教师：xxxx答辩日期：二〇一四年五月毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文《基于DSP的指纹识别系统设计》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。
论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。
本声明的法律结果由本人独自承担。
作者签名：指导教师签名：年月日摘要指纹识别技术是数字图像处理技术的基础上,逐步发展。
相对于古代的身份认证技巧,如暗码、种种文凭和其余生物认证技术,如语音、虹膜、指纹识别是一种更合理的身份认证技巧。
利用指纹识别有许多好处如:每个人的指纹都是有差异的,极难复制或被盗,指纹是确定的,不随岁数的变化或康健程度改变;最重要的是最重要的是指纹图像是很容易的，容易的识别系统，实用和较高的可行性。
当代电子集成建设技巧许可咱们做出一个十分小的指纹图象读取装配，同时飞速发展的个人计算机运算速率供应了在微机乃至DSP上能够运行两个指纹的比对运算。
指纹识别算法是非常成熟的，可用于安全检测设备和控制各种各样的东西。
现在,指纹识别应用领域的考勤,门禁,安全内阁,相信随着指纹识别技术的提高,也广泛应用于身份证、车辆、家庭等领域。
本设计主要利用MBF200指纹传感器和TMS320C5402组成指纹识别模块，实现指纹识别的算法，并把成果经过串口送出来。
控制部分的核心是TMS320C5402，它完成与指纹识别模块、PC机的通信，并控制各种外围电路的工作。
已经完成的设计是访问控制的功能，访问控制功能，适用于公共场所和私人住宅，并能记录收盘纪录。
【关键字】MBF200 TMS320C5402 步进电机串口通信AbstractFingerprint identification technology is digital image processing technology, on the basis of gradual development. Relative to the ancient identity authentication techniques, such as combination, the diploma and the rest of the biometric technologies, such as speech, iris, fingerprint recognition is a more reasonable identity authentication techniques. By using fingerprint identification has many advantages, such as: there are differences in each person's fingerprints are, very difficult to copy or stolen, the fingerprint is certain, do not change with the change of the age or fitness level; Is the most important is the most important fingerprint like easy, easy identification system, practical and high feasibility. Modern electronic integration construction skills permission let's make a very small fingerprint image read assembly, at the same time, the rapid development of personal computing rate to supply on the microcomputer and DSP can run two fingerprint matching computation. Fingerprint identification algorithm is very mature and can be used for safety inspection equipment and control all kinds of things. Now, fingerprint identification application in the field of attendance, access control, security cabinet, believe that with the improvement of the fingerprint identification technology, also widely used in the identification card, vehicle, household and other fields.This design mainly use MBF200 fingerprint sensor and TMS320C5402 fingerprint identification module, realizes the fingerprint identification algorithm, and through a serial port to send out the results. Control part is the core of TMS320C5402, it complete with fingerprint identification module and PC communications, and controls the work of various kinds of peripheral circuit. Has completed the design of the is a function of access control, access control function, apply to the public and private house, and can record record closes.【keyword】MBF200 TMS320C5402 step electromotor the serial communication目录摘要 (3)ABSTRACT (4)一引言 (1)1.1DSP指纹识别系统研究的背景与问题概述 (1)1.1.1DSP指纹识别系统的研究背景 (1)1.1.2DSP指纹识别系统的研究概述 (2)1.2DSP指纹识别系统研究的意义和重要性 (2)1.2.1研究的意义 (2)1.2.2研究的重要性 (3)1.3研究的内容和主要工作 (3)1.3.1研究的内容 (3)1.3.2本人研究的主要工作和结构安排 (4)二相关技术简介 (4)2.1嵌入式系统简介 (4)2.1.1嵌入式系统简介 (4)2.1,2数字信号处理器 (5)三设计目标及设计方案论证 (5)3.1系统的功能要求及目标 (5)3.2系统的整体框架及设计方案 (8)四系统原理与设计 (8)4.1TMS320C5402结构及其主要特点 (9)4.2基于DSP指纹识别系统原理 (10)4.3硬件设计 (11)4.3.1电源、复位电路设计 (11)4.3.2JTAG仿真接口电路 (13)4.3.3指纹传感器的性能特点 (14)4.3.4MBF200和C5402的SPI接口 (14)4.4系统软件设计 (15)4.4.1指纹图像读取 (15)4.4.2系统初始化 (16)4.4.3MCBSP和DMA系统设定初始值 (18)4.4.416位字的指纹数据通过M C BSP1接收 (22)4.4.5设计中断扩展 (23)五总结与展望 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附图 (29)一引言1.1 DSP指纹识别系统研究的背景与问题概述由于当代经济和社会的不断发展,越来越多的场所需求确认身份。
基于DSP的自动指纹识别系统
基于DSP的自动指纹识别系统摘要：文章介绍了一种基于TI公司的TMS320VC5402来构造指纹识别系统的方法。
详细论述了系统的各个组成部分以及指纹识别算法的实现流程，结合VC5402的指令集和自身结构特点，讨论了如何高效的设计应用程序的方法。
文章对如何将DSP的主机接口（HPI）改造成通用输入输出口（GPIO）、将多通道缓冲串行口（McBSP）设置成SPI接口进行了详细的说明，对数据图像处理需要较大空间而DSP可寻址的数据空间又过小的矛盾，提出了切实可行的解决办法。
关键词：指纹识别；DSP；混合语言编程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 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。
系统的结构框图和主要程序流程图如图1和图2所示：2 系统各部分设计要点2.1 DSP的选择和存储空间的设计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。
内部自带的16K 双寻址RAM，可以在一个指令周期内完成两次读操作或一次读和一次写操作。
锁相环电路则可提供高达1 00MHz的工作频率，从而使VC5402完全有能力在较短的时间内完成指纹的识别操作。
由于指纹图像具有数据量大特点，因此程序的设计不可避免的需要较大的存储空间。
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2014
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目录
CONTENTS
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一、概述
二、硬件电路设计
1、需求分析
2、硬件整体结构
3、硬件选择
4、电路原理图
三、软件设计
1、指纹识别算法流程
2、指纹识别程序框图
3、指纹识别算法实现
4、指纹识别调试
四、总结
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一、概述
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MCU的选择
由于考虑到以下因素：
1、指纹识别算法复杂度大，系统必须具备复杂运算的 能力。
2、识别过程运算量大，系统需具备快速运算能力，以
满足实时性的要求。
3、系统必须低功耗、稳定性高、性价比高等因素。 4、 芯片量产情况以及相关技术的成熟度。
综合考虑，选择该芯片：TMS320VC5402芯片
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硬件整体结构 （）
数
据
接
USB
口
扩
展
电源、时钟、 JTAG仿真调试模块 复位模块
MCU
CPLD
指纹采集 传感器
FLASH SRAM 存储器
液晶屏显示
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主硬件选择及方案 （）
1、MCU
2、指纹采集传感器 3、电源 4、复位电路 5、存储器扩展 6、LCD显示模块
能力且具有较大的数据存储空间。
为满足该需求，硬件电路中必然要存在内存扩展电路， 例如数据存储器的扩展。同时还应该考虑内存的读写性 能。
(4)系统的功耗、稳定性、价格都有严格的要求。
为满足该需求，应加入复位电路、时钟电路、调试
与接口电路以及相应驱动电路。在满足高效、快速的前 提下，应优先选择低功耗的CMOS的DSP芯片。
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TMS320VC5402芯片简介
TMS320VC5402芯片是一款超低功耗、高性能的16位定点DSP
芯片。能够完全满足指纹识别运算量大、运算复杂、快速的要求。
芯片特性：
1、具有三条16位独立的数据总线和一条程序总线 的增强 型 多总线结构。
2、4K*16片上ROM，可配置成程序/数据空间
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二、系统硬件设计
1、需求分析(）
2、系统整体结构（） 3、硬件选择（） 4、电路原理图（）
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需求分析
(）
一个优秀的指纹识别系统：
(1)应具有快速便捷的实时图像输入设备
为了满足该条件，硬件电路中应该具有处理指纹采集与 识别的部分，设计时可以考虑按压式和滑动式这两种常见的 实现方式。
富士通公司推出的新一代MBF200固态指纹传感器是一个理想 的接触式指纹认证的设备。它是一款专为嵌入式系统设计的高 性能、低功耗、低价格指纹传感器，自带简单的微处理器接口， 可方便集成到各种应用中去 专利性的表面处理工艺可防止芯片 化伤、抗腐蚀、抗磨损 500DPI的高分辨率可兼容决大多数指纹 应用标准 可输出低噪声的清晰图象满足精确识别的需要 提供开 发包帮助用户迅速完成应用系统设计内置8位A/D，可直接输出 数字化图象信号。
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1.课题背景
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当今社会，电子设备和保密
机构对更安全、更方便的身份认证
和访问控制的需求变得越来越紧迫。
传统的机械钥匙、“口令＋密
码”以及智能卡等的保护措施存在 着丢失、遗忘、复制及被盗用的隐 患
以电子商务、电子银行的安全
认证为例，他人假冒当事人上网采 购所造成的欺诈案越来越多，并有 孩子冒充家长上网采购的案例。
(2)因识别算法复杂度大, 应具有处理复杂运算的
能力; 同时，因识别过程运算量大, 应具有快速运算 的能力以满足实时性的要求。
为了满足该条件，硬件电路设计时主芯片应该选择专用的
数字信号处理芯片，结合所学，TI公司的一系列数字信号处 理器（DSP）芯片可供考虑。
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硬件电路设计分析
(3)因指纹图像数据量大,应具有处理大数据量的
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MBF200固态传感器特点
高分辨率
硬度大
256×300阵列
坚固耐用的表面工艺
1.28cm×1.50cm传感面积 异常坚固的表面涂层
500DPI分辨率
方便集成
低功耗
电容感应固态传感器
工作模式：：20uA
USB、MCU、SPI三个总线
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STEP1
通过指纹读取 设备读取到人 体指纹的图像， 对原始图像进 行预处理，使 之更清晰。
提取特征
STEP2
验证端采集指 纹，提取指纹 特征，建立指 纹的数字表示 特征数据 。
保存数据
STEP3
通过加密算法 进行安全传输， 将采集到的指 纹特征保存至 数据库中。
进行对比
STEP4
通过云计算将 采集指纹与数 据库指纹匹配， 计算相似度， 给出匹配结果。
3、16K*16片上双存取的RAM
4、具有符合IEEE1149.1标准的在片仿真接口JTAG
5、在3.3V电源(1.8V的核)下，单周期定点指令执行时间为
10ns,相应的CPU运行速度100MIPS
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指纹识别传感器的选择
指纹识别包括滑动式指纹识别以及按压式指纹识别。滑动式 指纹识别是指滑动过程中手指移动的速度和力度会影响图像采 集。滑动一次，图像仅被采集一次，而按压式指纹识别只需轻 轻放置手指，按压（置放）一次手指，传感器就会采集多次图 像，可见理论上按压式指纹识别率会更高，同时考虑到人的使 用习惯和指纹识别系统的正确识别率，滑动式指纹识别无疑是 最好的选择，当然其所需要的成本也会高些。
（）
科学技术的发展日新月异，但信息安全问题却一直
没有改善，甚至于愈演愈烈。
总所周知，每个人的指纹具有唯一性，不可复制性，
并且更重要的是可以随身携带，所以指纹识别技术的发 展可以有效的保护个人隐私。
但是，由于一些技术难题、使得指纹识别技术并不能
走向寻常百姓家，所以在这里来和大家讨论一下该技术 就显得尤为必要。
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2.方案优势
方便
指纹特征是“随 身携带”的，可 以不必携带大串 的钥匙。
唯一
具有惟一性和不 可复制性，不用 担心会丢失，也 不用费心去记或 更换密码。
可靠
以全球60亿人口计算， 300年内都不会有两 个相同的指纹出现。 指纹被称为“物证之 首”，安全可靠。
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3.基本流程
读取指纹
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CPLD可编程逻辑控制器
该芯片在DSP的控制下直接从指纹传感器中读取指纹 数据并存放到SRAM中。该芯片的作用：解决了DSP与各 种低速外设速度不协调的问题。