隨著 EDA 技術(shù)及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array，簡(jiǎn)稱 FPGA)的性能有了大幅度的提高，F(xiàn)PGA的設(shè)計(jì)水平也達(dá)到了一個(gè)新的高度。基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)為現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)了更大的靈活性，以Nios Ⅱ軟核處理器為核心的SOPC(System on Programmable Chip)系統(tǒng)便是把嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用在FPGA上的典型例子，本文設(shè)計(jì)的指紋識(shí)別模塊就是基于FPGA的Nios Ⅱ處理器為核心的SOPC設(shè)計(jì)。通過(guò)IP核技術(shù)和靈活的軟硬件編程，實(shí)現(xiàn)Nios Ⅱ?qū)PGA外圍器件的控制，并對(duì)指紋處理算法進(jìn)行了改進(jìn)，研究了指紋識(shí)別算法到Nios Ⅱ系統(tǒng)的移植。 本文首先闡述了指紋識(shí)別模塊的SOPC設(shè)計(jì)方案，然后是對(duì)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。在硬件方面，完成了指紋識(shí)別模塊的 FPGA 硬件設(shè)計(jì)，包括 FPGA 內(nèi)部的Nios Ⅱ系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和 FPGA 外圍電路設(shè)計(jì)。前者利用 SOPC Builder將Nios Ⅱ處理器、指紋讀取接口 UART、鍵盤(pán)與LCD顯示接口、FLASH接口、SDRAM控制器構(gòu)建成NiosⅡ硬件系統(tǒng)，后者是電源和時(shí)鐘電路、SDRAM存儲(chǔ)器電路、FLASH存儲(chǔ)器電路、LCD顯示電路、指紋傳感器電路、FPGA 配置電路這些純實(shí)物硬件設(shè)計(jì)，給出了設(shè)計(jì)方法和電路連接圖。 在軟件方面，包括下面兩個(gè)內(nèi)容： 完成 FPGA 外圍器件程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍器件的操作。 深入的研究了指紋識(shí)別算法。對(duì)指紋圖像識(shí)別算法中的指紋圖像濾波和匹配算法進(jìn)行了分析，提出了指紋圖像增強(qiáng)改進(jìn)算法和匹配改進(jìn)算法，通過(guò)試驗(yàn)，改進(jìn)后的指紋圖像濾波算法取得了較好的指紋圖像增強(qiáng)效果。改進(jìn)后的匹配算法速度較快，誤識(shí)率較低。最后研究了指紋識(shí)別算法如何在FPGA中的Nios Ⅱ系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

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