基于ARM Linux的圖像采集與藍(lán)牙傳輸

　　嵌入式Linux系統(tǒng)具有可移植性好、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)、優(yōu)秀的GNU編譯工具、免費(fèi)的開放源代碼等優(yōu)點(diǎn)。S3C2410處理器是一款采用ARM920T結(jié)構(gòu)，內(nèi)部資源非常豐富的32位嵌入式處理器。USB攝像頭具有低廉的價(jià)格，良好的性能，加上Linux下有V4L支持對其編程，很容易集成到嵌入式系統(tǒng)中。藍(lán)牙技術(shù)是目前被認(rèn)可的短距離無線通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦以及汽車免提系統(tǒng)。

　　本文介紹基于嵌入式Linux的USB圖像采集系統(tǒng)，并通過構(gòu)建好的嵌入式Linux下的藍(lán)牙環(huán)境將采集到的圖片傳送到藍(lán)牙手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。

　　1 軟硬件平臺概述

　　系統(tǒng)硬件平臺如圖1所示。該平臺軟件上采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)；硬件上采用Samsung公司的S3C2410處理器，另外配置了64 MB的NAND Flash存儲器和64MB的SDRAM，通過以太網(wǎng)控制芯片CS8900擴(kuò)展一個(gè)10M以太網(wǎng)接口。引出兩個(gè)USB主口，一個(gè)接USB攝像頭，一個(gè)接USB藍(lán)牙適配器；將通過USB攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)輸出到緩沖區(qū)中，保存成文件，并通過藍(lán)牙傳輸?shù)剿{(lán)牙手機(jī)上。

　　2 攝像頭驅(qū)動

　　在Linux下已經(jīng)支持的攝像頭驅(qū)動是采用ov511芯片的攝像頭。使用這款芯片的攝像頭有網(wǎng)眼2000／3000等系列，而現(xiàn)在市面上常見的攝像頭芯片大多采用中芯微的zc0301、zc0302和zc0303等。Linux內(nèi)核中并沒有相關(guān)的驅(qū)動支持，但可以從網(wǎng)上下載到相關(guān)的spca5xx驅(qū)動。

　　本系統(tǒng)就采用市面上最常用的zc0301p1芯片的攝像頭。由于是用于ARM開發(fā)板上，可以下載專用于嵌入式Linux的spca5xx-LE驅(qū)動，LE版的驅(qū)動最大限度地減少了內(nèi)存的使用，符合嵌入式的需要。將下載的驅(qū)動加入到內(nèi)核中，修改Makefile和Kconfig文件，在內(nèi)核中選中USB_SPCA5XX，編譯后就將攝像頭的驅(qū)動加入到內(nèi)核映像中了。

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　　基于ARM9的指紋識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

　　生物識別技術(shù)是利用人體固有的生理特性（如指紋、臉象、紅膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態(tài)等）來進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定。生物識別技術(shù)比傳統(tǒng)的身份鑒定方法更具安全、保密和方便性。生物特征識別技術(shù)具有不易遺忘、防偽性能好、不易偽造或被盜、隨身“攜帶”和隨時(shí)隨地可用等優(yōu)點(diǎn)。

　　生物識別的工作原理是利用生物識別設(shè)備對生物特征進(jìn)行取樣，提取其唯一的特征并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進(jìn)一步將這些代碼組成特征模板，人們同識別設(shè)備交互進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，識別設(shè)備獲取其特征并與數(shù)據(jù)庫中的特征模板進(jìn)行比對，以確定是否匹配，從而決定接受或拒絕該人。而在眾多的用于身份驗(yàn)證的生物識別技術(shù)中，指紋識別技術(shù)是目前最方便、可靠、非侵害和價(jià)格便宜的解決方案。

　　指紋作為人體中最明顯的外表特征，具有獨(dú)一無二、普遍性、唯一性、易于采集等優(yōu)點(diǎn)。指紋鑒定技術(shù)利用人類指紋穩(wěn)定性和獨(dú)特性的生理特征，將其作為人們的一種“活的身份證”，并且指紋具有不可替代性，使通過指紋進(jìn)行身份鑒定的安全性大大提高，且隨著圖像處理模式識別方法的發(fā)展和指紋傳感器技術(shù)的日臻成熟，指紋鑒定方法在金融、公安、門禁、戶籍管理等領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景。指紋的采集相對容易；指紋的識別算法已經(jīng)較為成熟。由于指紋識別具有掃描指紋的速度快、方便、小型化等優(yōu)點(diǎn)，指紋識別技術(shù)已經(jīng)逐漸進(jìn)入民用市場，并應(yīng)用到許多嵌入式設(shè)備中，但是如何提高指紋識別系統(tǒng)的識別率和穩(wěn)定性，降低成本以及擴(kuò)展穩(wěn)定性和節(jié)點(diǎn)分布，存在著一系列技術(shù)難題。

　　因此，本文研究了以內(nèi)含arm核的微處理器AT91SAM7X256為核心，外部擴(kuò)展指紋傳感器MBF200構(gòu)成指紋識別服務(wù)器硬件；系統(tǒng)軟件移植實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ、文件系統(tǒng)、LwIP，應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)指紋識別。該方法具有成本低、占用資源少、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。

　　1 分布式指紋識別系統(tǒng)原理及硬件設(shè)計(jì)

　　指紋識別技術(shù)主要涉及4個(gè)功能模塊：讀取指紋圖像、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對。通過指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖像，然后對原始圖像進(jìn)行初步處理，使之更清晰，再通過指紋辨識軟件建立指紋的特征數(shù)據(jù)。軟件從指紋上找到被稱為“節(jié)點(diǎn)”（minuTIae）的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標(biāo)位置，這些點(diǎn)同時(shí)具有7種以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以這種方法會產(chǎn)生大約500個(gè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)，通常稱為模板。通過計(jì)算機(jī)模糊比較的方法。把兩個(gè)指紋的模板進(jìn)行比較，計(jì)算出它們的相似程度，最終得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果。

　　硬件電路的實(shí)現(xiàn)以微處理器AT91SAM7X256為核心，外圍電路主要包括指紋識別模塊MBF200、以太網(wǎng)物理層（PHY）收發(fā)器RTL8201BL，大容量的數(shù)據(jù)FlashAT45DBl61D、硬件日歷時(shí)鐘器件DSl302，電源電路、復(fù)位和時(shí)鐘電路，如圖1所示。

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　　基于ARM-UClinux的無線家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

　　引言

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息家電的飛速發(fā)展，越來越多的家庭要求建立家庭網(wǎng)絡(luò)。家庭網(wǎng)關(guān)是整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)的核心，它主要實(shí)現(xiàn)Internet接入、遠(yuǎn)程控制，以及連接家庭內(nèi)部異構(gòu)子網(wǎng)的功能?；赑C機(jī)方案的家庭網(wǎng)關(guān)不僅成本較高，而且要求計(jì)算機(jī)一直處于開機(jī)并可進(jìn)行通信的狀態(tài)，還不能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行干擾通信任務(wù)的軟件和硬件。所以，為適應(yīng)普通用戶，家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)設(shè)計(jì)為基于廉價(jià)的非PC機(jī)設(shè)備。但是，若采用8位、16位單片機(jī)，由于速度慢且資源有限，實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議比較困難，所以也不太理想。

　　因此本文以ARM核的32位嵌入式微處理器作為硬件平臺，結(jié)合無線通信技術(shù)，通過移植嵌入式操作系統(tǒng)?Clinux，并在其上開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序、應(yīng)用程序和嵌入式Web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)方便、實(shí)用的家庭網(wǎng)關(guān)。

圖1 家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　圖2 家庭網(wǎng)關(guān)基本硬件平臺框圖

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