基于D S P／B I O S的门禁系统设计与实现

    在数字化网络化飞速发展的今天，门禁技术也得到了迅猛的发展。生物认证技术由于其具有高可靠性、安全性、方便性等特点，逐渐受到社会的瞩目。传统的人脸图像识别系统依赖于较大型设备，速度较慢、实时性较差、价格昂贵。随着数字信号处理器DSP的飞速发展，以DSP为核心的硬件系统同样可以用来进行图像处理。随着DSP的运算速度和运算精度不断提高，片内的存储容量不断加大，系统功能、数据处理能力以及与外部设备的通信功能不断增强，人们完全可以脱离PC机开发出基于DSP的图像处理系统。

    本文利用DSP和实时嵌入式操作系统DSP／BIOS开发了基于人脸识别技术的门禁系统。系统利用摄像头获取人脸图像，利用DSP完成人脸图像的处理和特征提取以及识别，利用液晶显示器完成识别信息的显示，并通过串口与外部通信。

1 DSP／BIOS简介

    DSP／BIOS是一种简易的实时嵌入式操作系统，主要面向实时调度与同步、主机与目标系统通讯以及实时监测等应用，具有实时操作系统的诸多功能，如任务的调度管理、任务问的同步和通讯、内存管理、实时时钟管理、中断服务管理、外设驱动程序管理等。DSP／BIOS由三个部分组成：DSP／BIOS实时内核与API、DSP／BIOS分析工具以及DSP~IOS配置工具” 。

1．1 DSP／BIOS中的线程

    DSP~IOS内核通过在单一处理器上允许高优先级线程抢先低优先级线程的方式支持不同优先级的多种线程，并负责处理各线程之间的各种相互作用，包括通讯、同步等。DSP／BIOS支持四种线程：硬件中断(HWI)、软件中断(SWI)、任务(TSK)、后台线程(IDL)。它们的优先级依次从高到低。DSP~IOS用HWI模块来管理硬件中断，为DSP中的每个硬件中断配置了中断服务程序(ISR)。硬件中断用来处理时间要求苛刻的关键任务，如系统时钟等。软件中断通过SWI模块管理，用于处理一些对实时性要求较低的任务。任务通过TSK模块管理，后台线程的优先级最低，用于没有时间限制的处理，只有在其它线程不运行时，它才运行。

    任务管理与软件中断的区别是，每个任务都有自己的堆栈，任务问支持同步和通讯，一个任务可以挂起以等待某一资源的释放，因此，特别适用于门禁系统的应用。本文中用到了两个任务：tskvideocapture与tskloopback，其中tskvideocapture是视频获取任务，tskloopback是视频处理和显示任务。TASK任务级的通讯主要使用SCOM(Synchronized COMmunication module)消息队列。SCOM消息是用户定义的一个数据结构，用于task之间交换信息。

1．2 DSP／BIOS程序开发

    DSP／BIOS支持交互式的应用程序开发模式，开发人员可以用DSP／BIOS先为应用程序生成一个框架，在使用实际的算法之前给程序加上一个仿真的运算负荷来测试程序，看是否满足时序要求。开发步骤如下：① 用配置工具建立应用程序要用到的对象；②保存配置文件，系统会生成编泽和链接应用程序时需的库文件；③为应用程序编写一个框架，可以使用C、c++、汇编语言；④在CCS环境下编译并链接程序；⑤使用仿真器和DSP／BIOS分析工具来测试应用程序；⑥ 重复步骤① 到⑤ 直到程序运行正确；⑦硬件开发好后，修改配置文件以支持硬件，并进行测试。