本文介紹了一種基于ARM的光學指紋識別系統的設計方案。本方案采用ARM處理器作為控制核心，構建指紋識別算法的嵌入式系統的設計方法及過程。該系統采用光學指紋傳感器（內建格科微電子有限公司的光學GC0307 CMOS圖像采集芯片）與ARM Cortex M3內核的意法半導體公司32位高性能單片機STM32F205RE組成功能主體，采用Sobel邊緣檢測算子、Gabor濾波、圖像二值化等圖像采集與處理算法對指紋圖像進行識別。經過反復實踐證明，該方案適合嵌入式組件開發中需要進行生物指紋特征提取、識別，指紋身份認證、比對等場合。系統具有高性價比且交互簡易、識別率高、擴展性強，便于嵌入式應用。
　　0引言
　　隨著電子信息技術應用面日益拓展，不少場合需要對特定用戶群體進行身份識別或身份記錄，如門禁系統、考勤系統、安全認證系統等，在各種系統中運用的技術形式多樣，如視網膜識別、面相識別、指紋識別、RFID射頻識別應用等。其中，生物特征識別方式以其方便性強、安全性高等特點得到了越來越多人的認可和接受，特別是指紋識別技術方式，現已發展成為應用最廣泛的生物識別技術之一。因此，研究基于嵌入式架構的指紋識別系統具有現實意義和廣闊的應用前景。
　　1系統整體結構
　　系統采用光學指紋傳感器（內建格科微電子有限公司的光學GC0307 CMOS圖像采集芯片）與ARM Cortex M3內核意法半導體公司的32位高性能單片機STM32F205RE組成功能主體，采用Sobel邊緣檢測算子、Gabor濾波、圖像二值化等圖像采集與處理算法對指紋圖像進行識別，構建了小體積的嵌入式指紋識別模塊，具有積木式嵌入、微功耗、程序接口簡單易用、便于二次開發、識別準確度高、高性價比等特點。
　　2系統硬件電路設計
　　整個系統設計構成了一體化光學指紋識別模塊。模塊設計采用光學暗背景成像原理，加入特有活體檢測芯片，在解決干手指效應的同時解決殘留指紋誤識別、橡膠假指紋等問題。
　　圖1所示為格科微電子有限公司的光學GC0307 CMOS圖像采集芯片應用電路原理圖。該款CMOS圖像采集芯片是高精度、低功耗、微體積的高性能相機的內置式組件，它把實現優質VGA影像的CMOS影像傳感器與高度集成的影像處理器、嵌入式電源和高質量的透鏡組結合在一起，輸出JPEG圖像或圖像視頻流，支持8/10位數字傳輸JPEG圖像和YCbCr接口，提供了完整的影像解決方案。
　　
　　圖1 GC0307 CMOS圖像采集芯片電路原理圖
　　CMOS圖像采集芯功能輸出串行數據引腳、時鐘信號引腳、復位引腳、串行總線引腳等都接入到STM32F205RE的GPIO口，通過GPIO口模擬時序讀取CMOS芯片采集到的圖像信息。由于STM32F205RE的GPIO口工作頻率可達120 MHz，因而可以非常準確高效地模擬時序，實測640×480的原始圖像能以10幀/s的速度采集到主處理器STM32F205RE中進行圖像處理。