基于DSP的纸币号码辨认体系

1 小序
    比年来，货币、分外是纸币被掳掠变乱不绝产生，紧张影响了社会治安，也使银行在经济上受到了紧张的丧失。要是被掳掠的货币不克不及在市场上流畅，将从一个方面克制银行掳掠变乱的产生。此中一种办理方案是记录每一捆纸币的号码，将被掳掠的纸币号码创建一个数据库。在货币流畅市场提供一种纸币号码主动辨认装置，比如说与点钞机连合，将货币号码辨认数据与被掳掠号码数据库比较，一旦有雷同号码出现，便可确认如今流畅的货币为被掳掠的货币，从而限定其流畅，同时也有利于掳掠案件的侦破。别的，由于纸币号码的唯一性，通过辨认纸币上的号码，可以资助辨认假币。外洋有一种验钞打号机，可以对典范的纸币，比如美元、英镑等举行主动辨认和号码打印,这种装置的典范辨认速率为1张/秒。不过还没有点钞机附带号码主动辨认装置的文献报道。

　　近些年，海内也有一些单位研制开辟纸币号码主动辨认装置，比方南京航空航天大学开辟了一种基于单片机的纸币号码辨认体系[3]，利用线阵CCD实现纸币图象的征求，利用单片机实现号码的定位与辨认。其重要题目是难以进步号码的辨认速率。哈尔滨产业大学开辟了一种基于DSP的纸币号码辨认体系[4]，其辨认速率为8张/秒，但该速率为在PC机上的仿真结果，实际样机没有实现。别的，该体系采取CIS（即打仗式线型图象传感器）得到纸币图像信号，存在传感器磨损题目。

　　针对以上环境，本文给出一种基于DSP的纸币号码辨认体系，利用面阵CCD摄象机征求纸币号码图象，即每秒征求25幅图象，而如今的点钞机点钞速率为每秒十几张左右，从而可以实现与点钞机的共同利用。该体系由以下几个部分构成：（1）利用Philip公司专业视频解码器SAA7113实现纸币号码图像的数字化；（2）利用TI公司的数字信号处理惩罚器TMS320VC5410实现数字纸币号码图像的征求和处理惩罚；（3）利用TI公司的异步串行接口芯片TL16C550完成整个体系与PC机之间的通讯。

2 硬件计划原理

　　基于DSP的纸币号码辨认体系的事变原理：从面阵CCD摄像头摄取的纸币模仿视频图像，经专业视频解码器转换为数字图像。数字视频信号经图像缓存FIFO存入DSP的数据空间，作为后续图像辨认的数据源头。视频解码器同时疏散出行场同步信号和象素时钟参考信号，作为图像缓存模块的控制信号。为了生存和记录号码，经辨认后的纸币号码数据存储在快速闪烁存储器FLASH中，或根据必要通过异步串口发送给PC机。巨大可编程逻辑器件CPLD在整个体系中起到全局逻辑控制和对征求的纸币图像实现开窗处理惩罚的作用。体系的总体布局框图如图1所示。

3 图像征求模块

3.1视频解码芯片SAA7113在体系中的应用

　　SAA7113是一种高集成度并且支持隔行扫描、多种数据输分外式的视频解码器，内置的I2C界面提供了大略的对芯片内部电路的控制成果。对SAA7113的控制重要包括对输入模仿信号的预处理惩罚、色度和亮度的控制，输出数据格局及输出图象同步信号的选择控制等。

　　在整个体系中对图象的辨认处理惩罚重要是针对灰度图像举行的，在SAA7113所提供的多种数据输分外式中，RAW格局在8位输出管脚上直接输出与象素时钟相映射的象素灰度值，此种数据格局与别的格局相比对灰度图像的征求将更直接。

　　SAA7113的输出RTS0和RTS1是多成果复用管脚，通过对子地点寄存器SA12写入差别的控制字，可将两输出管脚配置为行同步、帧同步、奇偶场同步等差别的信号。在本体系中将RTS0设置为行同步信号，RTS1设置为场同步信号，同时SAA7113还输出象素时钟的同步参考信号LLC。

　　通过I2C总线协议对SAA7113的各个控制寄存器举行设置，使其餍足体系请求。由于DSP芯片是处理惩罚型的器件，它的控制本领比较弱，通用I/O口比较少，而单片机具有很好的控制成果，因此对SAA7113的初始化事变利用AT89C51单片机来完成。AT89C51单片机内部无硬件I2C总线接口，在此将单片机的P1.0口设置为串行数据线SDA，P1.1设置为串行时钟线SCL，通过软件模仿I2C总线，对视频解码器SAA7113举行初始化，其硬件原理如图2所示。

3.2利用CPLD实现对图像的开窗处理惩罚

　　利用象素时钟LLC2和行同步信号HS实现行截取的VHDL步伐：

　　process(LLC2,HS)
　　variable temp: std_logic_vector(10 downto 0);
　　begin
　　 if(LLC2'event and LLC2='1') then
　　if(HS='1' )? then? temp:=temp+'1';
　　if(temp>80 and temp<241)
　　then Href<='1';
　　else Href<='0';
　　end if; else Href<='0';
　　end if; end if;
　　end process;

　　从SAA7113输出的数字视频图像为整幅图像，但是对辨认有效的图像大小为40x200,为淘汰图像数据的存储量和处理惩罚量。通过调解CCD摄像头与点钞机之间的位置，利用视频解码器的行、场同步信号HS、VS和象素时钟参考信号LLC，利用VHDL语言，对感兴趣的图像地区举行开窗处理惩罚。详细做法为：在场信号VS为高的时期，对行信号HS举行计数， 使感兴趣的图像时期的场信号输出为高，在别的地区其场信号为低，如许得到新的场信号VREF。与场截取相类，利用行信号HS和象素时钟LLC2，得到新的行信号HREF。如许通过两个计数器实现了图像的开窗处理惩罚。本文给出了对图像举行开窗处理惩罚的框图，并给出了行截取的VHLD步伐，对列的截取VHDL步伐与行截取相雷同。

3.3利用DSP实现图像的征求

　　SAA7113上电初始化之后将不停处于事景况态，其象素时钟参考信号LLC为27MHz，为象素时钟的二倍，即象素时钟为13.5MHz。这么快的时钟频率要是直接举行图像征求的话将出现数据丢失的征象。本文采取了先辈先出阵列FIFO作为图像缓存，将图像数据先存入FIFO中，通过DSP读取FIFO中的图像数据，来完成图像的征求。CCD摄像头输出PAL制，场频为50Hz的视频信号，其行周期为64us，场周期为20ms。在本体系中图像大小为40x200,通过示波器可看到截取后的场周期为2.56ms，而DSP的读写周期为10ns,通过DSP的读写步伐所需时间约莫为3ms左右，与点钞机相连接，将有富裕的时间实现图像的征求。

　　由于FIFO是没有片选的，对FIFO控制重要是对其读写信号有效的控制。FIFO写有效经CPLD图像截取后的行场同步信号以及象素时钟信号来控制。在FIFO写完一场图像数据之后，利用半满信号作为DSP的停止信号，通过停止办事子步伐将图像数据存入DSP的数据空间作为辨认处理惩罚的数据源头。对FIFO的读控制通过将其映射到DSP的I/O空间来实现，为了与别的器件举行区分利用地点线A15和A14参加译码。当FIFO的读信号为高时，数据总线为高阻状态，从而实现总线断绝。

 

4 DSP存储空间的计划

　　DSP芯片由于其改造的哈佛布局，处理惩罚速率快，特别的DSP指令和快速地实现种种数字信号处理惩罚算法的特点，遍及地应用于种种图像处理惩罚体系中。在本体系选用TMS320VC5410作为中间处理惩罚器,该芯片的读写周期为10ns,具有丰富的片上资源[2]。

　　根据纸币号码图像大小和号码辨认算法的请求，本体系在DSP外扩了一片64Kx16的RAM，此中0x0000—0x3fff的存储区映射到DSP的步伐空间，0x8000—0xffff的存储区映射到DSP的数据空间。同时外扩了一片256Kx16的FLASH芯片SST39VF400A，根据DSP体系步伐加载的特点，将FLASH地点为0x8000—0xffff的存储区在步伐下载的进程中映射到DSP的数据空间,在步伐加载的进程中映射到DSP的步伐空间，其空间的区分通过DSP的通用I/O口XF来举行控制。FLASH的地点为0x0000—0x7fff和0x10000—0x1ffff和0x20000—0x2ffff的存储区映射到DSP的步伐空间，作为辨认的号码结果的记录存储而用。

5 利用TL16C550实现与PC机之间的通讯

　　在图像征求调试及对号码的算法调试中，为了查验图像结果，需将图像在PC机中出现出来。由于TMS320VC5410的串口是同步串行口，而与PC机通讯倒是异步串行收发，本文采取了异步串行收发器TL16C550来实现DSP与PC机之间的通讯。TL16C550是TI公司生产的一种具有异步串行通讯成果的大范围集成电路，通过对寄存器选择输入端A0、A1、A2的差别配置来实现对该器件的控制。

　　在本体系中将其映射到DSP的I/O空间0x8000的地点，将DSP的地点线A2、A1、A0与550的寄存器选择控制引脚A2、A1、A0相连，即通过对DSP的I/O空间地点为0x8000－0x8007的空间举行寄存器的访问。在TL16C550中吸取和发送利用的是同一此停止信号INTRPT,对数据的吸取和发送通过使能差别的停止，通过停止方法实现体系与PC机之间的通讯。

6体系的软件计划

　　采取手工编写的汇编语言步伐固然具有实行速率快的好处，但用汇编语言编写步伐分外是辨认算法的步伐将是比较费时费力的[4]。为了进步步伐开辟的服从，采取TMS320C54x的C语言举行软件开辟[5]。整个体系的软件流程图如图6所示：

　　如今字符辨认的算法很多，有背景特性点法，模板立室法，布局特性阐发果断法，神经网络辨认算法等。布局特性阐发果断法从字符的布局本身出发，检测号码的布局特性，具有快速分类的特点，根据体系速率的请求，本文对征求到的号码图像就采取了此种辨认算法来完成纸币号码的辨认。

7结束语

　　本体系通过利用TI公司的数字信号处理惩罚器实现纸币号码的征求，利用Altera公司的巨大可编程逻辑器件CPLD实现对图像的截取，图像征求结果非常好。该体系除有通用图像处理惩罚体系的成果外，分外得当动态图像的处理惩罚，具有极高的及时性。

参考文献：

1. TMS320C54X DSP Reference Set, Volume 1:CPU and Peripherals，Texas Instruments, http://www.ti.com，1999
2. TMS320VC5410 Data book, Texas Instruments, http://www.ti.com，2000
3. 刘建业等，纸币号码读入辨认体系的单片机实现，产业控制谋略机，2002,15(1)，69-71
4. 张庆峰，基于DSP的纸币号码辨认体系的研究，哈尔滨产业大学硕士学位论文，2003
5. 刘益成等，TMS320C54X DSP应用步伐计划与开辟，北京航空航天大学出版社，2002
6. 张勇等，C/C++语言硬件步伐计划，西安电子科技大学出版社，2003