基于匯聚式處理器的生物認證系統設計

目前，Blackfin處理器在單內核產品中可提供高達600MHz的性能。Blackfin處理器系列還提供了低至 0.8V的業界領先功耗性能。不同于其它的處理器只允許調整工作頻率，Blackfin處理器允許設計工程師同時調整電壓和頻率，從而能最大限度地降低功耗。生物認證廣泛地應用于電池供電的便攜式設備中，因此對于當今及未來的生物認證應用而言，這種高性能與低功耗的組合特性是必不可少的。

生物認證所涉及的技術及產品種類廣泛，相關的匯聚式處理器應用案例眾多，包括Qritek公司推出的全球首款創新型虹膜識別鼠標；AuthenTec公司的FingerLoc AFS 8600嵌入式指紋識別裝置；Suprema公司Unifinger SFM3000和SFM3500指紋識別模塊；Biometric Access公司的SecureTouch先進系統(STAm)等。本文以全球首款虹膜識別鼠標產品為例，介紹基于Blackfin處理器的產品設計和方案選型參考思路。

鼠標虹膜識別系統設計

電腦中保存有敏感數據，如何有效避免非授權用戶使用電腦？韓國首爾的Qritek公司利用其創新型IRIBIO鼠標虹膜識別系統可以幫助您“密切注視”所使用的電腦。Qritek公司的IRIBIO鼠標系統工作過程如下：用戶拿起鼠標，向凹面鏡望去以聚焦眼睛，鼠標上的虹膜照相機開始計算眼睛位置，根據眼睛的行為、感光、大小，以及東西方國家眼睛形狀的差異等進行調整；接著，照相機進行黑白成像并進行大量相關處理；最后，將獲得的虹膜信息與數據庫中存儲的模版進行核對。

該系統使用了微型照相機與嵌入式虹膜認證引擎電路板，這些都安裝在體積緊湊的計算機鼠標中，實現了與主計算機的物理與邏輯分離。因此，它顯著區別于其它生物認證系統，IRIBIO鼠標不會把您重要的個人生物數據注冊或存儲在電腦硬盤上，同時內置的虹膜辨認運算是在鼠標內的微處理器上實現的，注冊及識別過程在鼠標內部進行，與PC機分開，可以避免被病毒感染或被網絡黑客盜取，嵌入在鼠標內部的軟件利用用戶特有的虹膜模式作為口令處理認證。

圖3：基于Blackfin處理器的IRIBIO鼠標應用示意圖。

Qritek公司為該產品選擇處理器的最終目標，是為用戶提供快速但極具成本效益的認證解決方案。IRIBIO鼠標內部嵌入的處理器，不僅需要在極小占位面積情況下承擔諸多功能，而且要價格合理、功耗低。對于Qritek公司來說，快速視頻處理能力非常重要，其所采用的BF533處理器的500 MHz運行速度不僅能夠提供所需的性能，而且價格適中。該處理器片上內存達148KB，對于Qritek的IRIBIO鼠標產品來說這是另一個極具吸引力的特性，可以很輕松地滿足Qritek公司的虹膜識別算法對存儲空間的要求。

BF533將高性能內核與行業標準接口組合，因而可以讓Qritek不必采用高成本的外部組件。Blackfin處理器內置的系統外設包括UART端口、SPI端口、兩個串行端口（SPORT）和四個通用定時器、一個實時時鐘、一個看門狗定時器和一個并行外設接口（PPI），從而加強了處理器的系統擴展特性。Qritek公司利用Blackfin處理器的I/O功能來控制白光LED和紅外LED，并連接CMOS傳感器。

Blackfin處理器的高速性能與Qritek公司的快速算法相結合，使該產品的虹膜信息注冊只需要7~10秒，而虹膜識別僅需要1~2秒，在同類產品中具有十分明顯的性能優勢。

工具支持

任何一款產品解決方案的選擇都不可能拋開其它因素而僅局限于性能，方案的實現成本和配套技術支持也很重要。

Suprema公司除了采用ADI公司的Blackfin處理器外，還充分利用了其仿真工具，采用了ADI公司的集成軟件開發和調試環境——VisualDSP++軟件，該工具使Suprema公司自始至終地在統一的界面中管理其設計方案。此外，Suprema公司還采用了VisualDSP++內核（VDK）庫用于任務調度和處理器之間的通信，從而能使Suprema充分利用先進的調度和資源分配方法，以便專門解決存儲器分配和定時約束條件問題。這些工具幫助Suprema公司更有效地利用例程代碼，無須從頭開始設計，因此節省了開發和調試時間。