任務(wù)3指紋采集功能設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司任務(wù)情報(bào)在嵌入式應(yīng)用中，指紋識(shí)別技術(shù)主要用于身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密解密。通過(guò)將指紋信息嵌入到嵌入式系統(tǒng)中，可以在登錄、支付等關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別驗(yàn)證，從而提高系統(tǒng)的安全性和便捷性。此外，指紋識(shí)別技術(shù)還可以用于數(shù)據(jù)加密和解密，通過(guò)將指紋特征作為密鑰，確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性。HLK-FPM383C系列指紋模塊集成了完整的指紋處理能力，無(wú)需上位機(jī)干預(yù)即可獨(dú)立完成指紋錄入、圖像處理、指紋比對(duì)、指紋特征儲(chǔ)存等操作。與同類(lèi)指紋產(chǎn)品相比，該系列模塊具有以下顯著特點(diǎn)：高集成度設(shè)計(jì)：模塊高度集成，體積更小、功耗更低，為各種空間受限的應(yīng)用提供了理想的解決方案。安全的指紋特征存儲(chǔ)方案：采用算法芯片內(nèi)置的指紋特征存儲(chǔ)方案，有效防止暴力破解，提高數(shù)據(jù)安全性，保護(hù)用戶(hù)隱私。卓越的防護(hù)性能：具備防霧、防塵、防破壞功能，并有效消除靜電影響，確保高質(zhì)量的指紋圖像采集，顯著提升產(chǎn)品耐用性，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。智能觸摸喚醒和假指識(shí)別：支持觸摸喚醒功能，可即時(shí)啟動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)，同時(shí)具備強(qiáng)大的假指識(shí)別能力，能夠區(qū)分塑膠手指、硅膠手指、橡膠手指、指模、指套等假手指，確保識(shí)別的真實(shí)性。開(kāi)放的開(kāi)發(fā)接口：提供詳細(xì)的接口代碼和命令集，支持組裝式二次開(kāi)發(fā)，簡(jiǎn)化客戶(hù)的集成過(guò)程，降低開(kāi)發(fā)難度，提升開(kāi)發(fā)效率。HLK-FPM383C模塊在上電之后，模塊大約需要200毫秒進(jìn)行初始化。在初始化階段，模塊不會(huì)響應(yīng)來(lái)自上位機(jī)的命令，使用半雙工異步串口通訊，默認(rèn)波特率設(shè)定為57600bps。HLK-FPM383C系列模板與上位機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的規(guī)則。硬件上采用UART接口，軟件實(shí)現(xiàn)上參考如下通訊協(xié)議和指令集。本協(xié)議為2層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層和鏈路層。應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)具體功能定義，鏈路層用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在傳輸協(xié)議中定義的2字節(jié)或者4字節(jié)，采用小字節(jié)序（littleendian），高位在前低位在后（例如0x12345678實(shí)際傳輸方式為0x120x340x560x78，不是0x780x560x340x12）。UART鏈路層為半雙工點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作方式，所有命令必須由上位機(jī)發(fā)起，指紋模塊進(jìn)行響應(yīng)。UART數(shù)據(jù)幀格式：說(shuō)明：幀頭：UART起始頭界定，無(wú)論是上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)還是指紋模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，幀頭數(shù)據(jù)固定為0xF11FE22EB66BA88A；應(yīng)用層數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：描述應(yīng)用層實(shí)際數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，此數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不包含幀頭、應(yīng)用層數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、幀頭校驗(yàn)和3部分；幀頭校驗(yàn)和：為幀頭+應(yīng)用層數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的校驗(yàn)和，用來(lái)檢查數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否有誤。應(yīng)用層數(shù)據(jù)的所有命令由上位機(jī)發(fā)起，指紋模塊響應(yīng)，如圖所示。應(yīng)用層數(shù)據(jù)格式分請(qǐng)求命令和響應(yīng)請(qǐng)求2種格式，分別描述上位機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送和指紋模塊信息響應(yīng)。說(shuō)明：發(fā)送數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度合計(jì)：（7+N）Byte，按照不同命令，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度不同，但是每條指令為固定長(zhǎng)度。校驗(yàn)密碼：用來(lái)保障數(shù)據(jù)傳輸安全性，默認(rèn)密碼為0x00000000，可以通過(guò)應(yīng)用層命令來(lái)更改此密碼。命令：數(shù)據(jù)內(nèi)容：實(shí)際發(fā)送的內(nèi)容。校驗(yàn)和：和校驗(yàn)。說(shuō)明：接收數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度合計(jì)：（11+N）Byte，按照不同命令，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度不同，但是每條指令為固定長(zhǎng)度。校驗(yàn)密碼：用來(lái)保障數(shù)據(jù)傳輸安全性，默認(rèn)密碼為0x00000000，可以通過(guò)應(yīng)用層命令來(lái)更改此密碼。響應(yīng)命令：與上位機(jī)發(fā)送的命令字段對(duì)應(yīng)，表示收到了響應(yīng)的命令。錯(cuò)誤碼：返回此命令執(zhí)行的結(jié)果，0x00000000表示無(wú)錯(cuò)誤，其他參考錯(cuò)誤信息定義表。數(shù)據(jù)內(nèi)容：返回響應(yīng)的結(jié)果。校驗(yàn)和：和校驗(yàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)修改協(xié)議的校驗(yàn)密碼來(lái)確保數(shù)據(jù)加密，不會(huì)被第三方破解。（注意：校驗(yàn)密碼設(shè)置后會(huì)立刻生效，請(qǐng)妥善保管密碼，密碼遺失后需要返廠(chǎng)初始化。）指紋的命令集太多，這里選用幾個(gè)常用的列出。ErrorCODE：正常:0x00000000，錯(cuò)誤:返回錯(cuò)誤碼。以查詢(xún)手指在位狀態(tài)舉例，發(fā)送包格式（Byte）:發(fā)送包示例：應(yīng)答包格式（Byte）：獲取成功完成碼為0x00000000，其他為查詢(xún)失敗。如果手指在位，則返回STATE為1，否則STATE為0：注冊(cè)流程說(shuō)明如下：第一步：發(fā)送指紋注冊(cè)命令(0x010x11)。（建議：REG_IDX從0x01開(kāi)始，增加到0x06）第二步：查詢(xún)注冊(cè)結(jié)果（0x010x12）。若完成碼是0x00000000,說(shuō)明本次注冊(cè)完成，此時(shí)可以通過(guò)查看PROC的值是否增加，如果增加，說(shuō)明本次注冊(cè)成功。再者，需要查看PROC的值，如果PROC<100執(zhí)行第三步，否則PROC>=100，說(shuō)明整個(gè)注冊(cè)流程成功結(jié)束，開(kāi)始執(zhí)行第四步。若完成碼是0x00000004,意味著sensor還沒(méi)有處理完指紋數(shù)據(jù)，適當(dāng)延時(shí)(建議200ms)，再次獲取結(jié)果,若是其他原因（如：圖像質(zhì)量不好，手指可能按壓過(guò)重、過(guò)輕、或者太過(guò)潮濕等，繼續(xù)注冊(cè)即可）執(zhí)行第一步。第三步：查詢(xún)手指在位狀態(tài)(0x010x35)。如果完成碼不是0x00000000或者STATE是1的時(shí)候，意味著查詢(xún)出錯(cuò)或用戶(hù)手指在上，提示用戶(hù)手指離開(kāi)sensor再次按壓，(建議延時(shí)200ms)再次查詢(xún)手指在位狀態(tài)，當(dāng)完成碼是0x00000000和STATE是0的時(shí)候，執(zhí)行第一步。第四步：保存指紋（0x010x13）。第五步：查詢(xún)保存指紋結(jié)果(0x010x14)。若完成碼是0x00000000,說(shuō)明保存完成。若完成碼是0x00000004,說(shuō)明未保存完成，延時(shí)適當(dāng)時(shí)間（建議200ms），再次獲取結(jié)果。若完成碼是0x0000000B，可能是flash存儲(chǔ)已滿(mǎn)。具體原因用戶(hù)可根據(jù)完成碼對(duì)照錯(cuò)誤信息定義表。驗(yàn)證流程說(shuō)明如下：第一步：發(fā)送指紋匹配命令（0x010x21）。發(fā)送指紋匹配命令前提示手指按壓。第二步：查詢(xún)匹配結(jié)果（0x010x22）。若完成碼是0x00000000,說(shuō)明匹配動(dòng)作完成。此時(shí)可查看匹配。結(jié)果、匹配分?jǐn)?shù)、匹配指紋id號(hào)。匹配結(jié)果是1的話(huà)，代表已經(jīng)匹配到了指紋，否則未匹配到指紋。如果完成碼是0x00000004,還未匹配完成，延時(shí)適當(dāng)時(shí)間(建議延時(shí)200ms)，再次獲取結(jié)果。如果是其他原因（如：圖像質(zhì)量不好0x0000000A，手指可能按壓過(guò)重、過(guò)輕、或者太過(guò)潮濕等），請(qǐng)重新匹配指紋，執(zhí)行第一步。刪除流程說(shuō)明如下：第一步：發(fā)送指紋特征清除命令（0x010x31）。CL_ALL為是否清除所有指紋特征的標(biāo)志,0x01表示清除所有指紋，默認(rèn)0x00表示清除單個(gè)指紋。ID_H、ID_L為將要?jiǎng)h除的指紋ID。用戶(hù)可根據(jù)自己的需要清除所有、單個(gè)或多個(gè)（具體發(fā)送格式可看指紋特征清除發(fā)送示例包）。第二步：查詢(xún)指紋特征清除結(jié)果（0x010x32）。若完成碼為0x00000000,說(shuō)明刪除成功。若完成碼為0x00000004,說(shuō)明還未刪除完成，延時(shí)適當(dāng)時(shí)間（建議200ms），再次獲取結(jié)果。其他錯(cuò)誤（如：指紋ID不存在、flash硬件錯(cuò)誤等）用戶(hù)可根據(jù)完成碼查看錯(cuò)誤信息對(duì)照表，重新發(fā)送正確的紋特征清除命令。關(guān)于HLK-FPM383C更詳細(xì)的信息，請(qǐng)?jiān)谒氖謨?cè)查看，文件地址：國(guó)產(chǎn)嵌入式技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐資源\項(xiàng)目資料\M604\指紋資料FPM383C用戶(hù)通信協(xié)議手冊(cè)V1.2指紋編程說(shuō)明硬件連接說(shuō)明如圖所示，指紋模組使用的是FPM383C，該模組采用串口通信，默認(rèn)波特率57600。指紋模組在板卡ZW-M604智慧園區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)應(yīng)用板卡中，ZW-M604是沒(méi)有板載MCU與指紋進(jìn)行通信，需要使用外置板卡ZW-M607的標(biāo)準(zhǔn)接口B進(jìn)行通信，如圖所示。ZW-M604板卡有兩個(gè)外置端口J17和J16，指紋的串口連接在板卡的J16中，如圖所示。使用2X6P排線(xiàn)連接ZW-M607的標(biāo)準(zhǔn)接口B和ZW-M604的J16端口，實(shí)際硬件連接為：PC0/UART_TX連接指紋RX，PC1/UART_RX連接指紋TX，默認(rèn)使用的是HC32F460的USART2串口通信。指紋狀態(tài)說(shuō)明打開(kāi)FPM583F.h文件，指紋的注冊(cè)與驗(yàn)證有4種狀態(tài)。typedefenum{ status_init,//初始態(tài)

status_OK,//成功態(tài)

status_fail,//失敗態(tài)

status_idle,//空閑態(tài)}Identify_Regist_Status;//注冊(cè)與驗(yàn)證狀態(tài)在FPM583F.c文件，定義了指紋注冊(cè)與驗(yàn)證狀態(tài)全局變量。uint8_tidentify_result=status_init;//驗(yàn)證結(jié)果uint8_tregist_result=status_init; //注冊(cè)結(jié)果使用指紋的庫(kù)函數(shù)后，可以通過(guò)identify_result和regist_result查詢(xún)指紋驗(yàn)證和注冊(cè)的結(jié)果。指紋常用庫(kù)函數(shù)說(shuō)明指紋串口初始化函數(shù)打開(kāi)BSP_UART.h文件，找到下面定義。/*USART2*//*USART2RX/TXpindefinition*/#defineUSART2_RX_PORT(GPIO_PORT_C)/*PC01:USART2_RX*/#defineUSART2_RX_PIN(GPIO_PIN_01)#defineUSART2_RX_GPIO_FUNC(GPIO_FUNC_37)……………………/*USARTtimeoutbitsdefinition*/#defineUSART_TIMEOUT_BITS(2000U)這里預(yù)定義了USART2的引腳、中斷、中斷號(hào)以及串口超時(shí)值，與USART1的預(yù)定義流程是一樣的，HC32F460與指紋通信這里使用的是USART2，USART1是用于平時(shí)打印串口信息。打開(kāi)BSP_UART.c文件，找到USART2_Init()函數(shù)。***@description:串口2初始化函數(shù)*@param{uint32_t}Baudrate：串口波特率*@return{*}*/voidUSART2_Init(uint32_tBaudrate){stc_usart_uart_init_tstcUartInit;stc_irq_signin_config_tstcIrqSigninConfig;…………USART_FuncCmd(CM_USART2,(USART_RX|USART_INT_RX|USART_RX_TIMEOUT|USART_INT_RX_TIMEOUT),ENABLE);}USART1初始化和USART2初始化是一樣的，相關(guān)的功能和中斷函數(shù)也是一樣的，詳細(xì)代碼請(qǐng)?jiān)贐SP_UART.c文件查看。指紋初始化函數(shù)打開(kāi)FPM583F.c文件，找到FPM583F_Init()函數(shù)。voidFPM583F_Init(void){ uint8_treturn_param[50]; while(1) { if(RE_OK==FPM583F_HeartBeat())//查詢(xún)與模組通信

{

printf("\r\n與指紋模組通信正常\r\n"); FPM583F_Read_ID(return_param); //讀取模塊ID FPM583F_SetLED_PWM(LED_Red_Green,100,0,40);//設(shè)置呼吸燈

break; } }}該函數(shù)在while循環(huán)里使用FPM583F_HeartBeat()函數(shù)一直與指紋模組通信查詢(xún)心跳包，與指紋通信正常后讀取指紋ID并設(shè)置呼吸燈，然后退出這個(gè)循環(huán)。指紋注冊(cè)函數(shù)找到Add_FingerPrint()函數(shù)，由于指紋注冊(cè)不可能一次性注冊(cè)成功，這里設(shè)置最大注冊(cè)次數(shù)為6次。if(RE_OK==FPM583F_Set_max_regist_times(0x06))//設(shè)置注冊(cè)次數(shù)設(shè)置最大注冊(cè)次數(shù)后，發(fā)送指紋注冊(cè)命令。if(RE_OK==FPM583F_Regist(REG_IDX))//發(fā)送指紋注冊(cè)命令然后查詢(xún)注冊(cè)結(jié)果。return_code=FPM583F_Query_REG_result(return_param);//查詢(xún)注冊(cè)結(jié)果查詢(xún)注冊(cè)結(jié)果不成功的話(huà)，一般情況下有兩種，一種是：指紋沒(méi)有按到位；另一種是這個(gè)指紋已經(jīng)被注冊(cè)了。注冊(cè)成功的話(huà)，會(huì)串口打印出PROC_value值，PROC表示大于100時(shí)，即表示指紋注冊(cè)完成。printf("\r\n本次注冊(cè)成功，PROC值：%d\r\n",PROC_value);指紋清空函數(shù)找到Delet_all_fingerprint()函數(shù)，該函數(shù)會(huì)刪除所有指紋。//刪除所有指紋uint8_tDelet_all_fingerprint(void){ uint8_treturn_param[2]; if(RE_OK==FPM583F_Query_fingerprint_templates_num(return_param))//查詢(xún)已注冊(cè)指紋模板數(shù)量

{

if(((return_param[0]<<8)+return_param[1])>0)//存在至少一個(gè)已注冊(cè)指紋模板

{

DDL_DelayMS(200); if(RE_OK==FPM583F_Clear_single_all_Fingerprint_feature(0x01,0x0000))//刪除所有指紋

{

DDL_DelayMS(200); if(RE_OK==FPM583F_Query_Fingerprint_feature_removal_result())//查詢(xún)清除結(jié)果

{

FPM583F_SetLED_BLINK(LED_Green,20,20,2); printf("\r\n刪除所有指紋成功\r\n"); return0; } } } else { printf("\r\n無(wú)可刪除的指紋\r\n"); } } FPM583F_SetLED_BLINK(LED_Red,20,20,2); printf("\r\n刪除所有指紋失敗\r\n"); return1;}指紋查詢(xún)函數(shù)找到FPM583F_Query_finger_in_place_status()函數(shù)，該函數(shù)查詢(xún)手指是否在指紋模塊上。uint8_tFPM583F_Query_finger_in_place_status(uint8_t*return_param){ uint8_terror_code; uint8_tFPM583F_buff[2]; FPM583F_buff[0]=0x01; FPM583F_buff[1]=PS_Query_finger_in_place_status; error_code=FPM583F_SendData(2,FPM583F_buff,return_param); if(error_code==RE_OK) { printf("\r\n查詢(xún)成功\r\n"); if(return_param[0]==0x01) printf("\r\n手指在位\r\n"); else printf("\r\n手指不在位\r\n"); } else { printf("\r\n查詢(xún)手指在位狀態(tài)發(fā)生錯(cuò)誤\r\n"); printf("\r\n錯(cuò)誤代碼：0x%2x\r\n",error_code); } returnerror_code;}指紋驗(yàn)證函數(shù)找到Match_FingerPrint()函數(shù)，先通過(guò)FPM583F_Match()函數(shù)發(fā)送指紋匹配命令。

//發(fā)送指紋匹配命令

if(RE_OK==FPM583F_Match())然后使用FPM583F_Query_match_result()函數(shù)查詢(xún)指紋匹配結(jié)果。//查詢(xún)匹配結(jié)果return_code=FPM583F_Query_match_result(return_param);指紋匹配成功后，指紋閃爍綠燈兩次，串口1打印消息。if(RE_OK==FPM583F_Cancel_REG_Match()){ FPM583F_SetLED_BLINK(LED_Green,20,20,2);//閃爍綠燈兩次

printf("\r\n指紋匹配成功，匹配ID:%d\r\n",ID); identify_result=status_OK; return0;}指紋初始化在使用FPM583F_Init()指紋初始化函數(shù)之前，我們需要將用到的延時(shí)、串口1、串口2、串口超時(shí)進(jìn)行初始化。

LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);//解除MCU寄存器寫(xiě)保護(hù)

BSP_CLK_Init();//時(shí)鐘初始化

delay_init();//延時(shí)初始化

KEY_Init();//M607板卡按鍵初始化

TMR0_USART_Config();//串口接收超時(shí)定時(shí)器初始化

USART1_Init(57600);//M607板卡串口1初始化

USART2_Init(57600);//M607板卡串口2初始化

FPM583F_Init();//M604板卡指紋初始化

/*MCUPeripheralregisterswriteprotected*/LL_PERIPH_WP(LL_PERIPH_ALL);//MCU寄存器寫(xiě)保護(hù)這里的按鍵初始化，會(huì)在指紋解鎖功能中用到。在FPM583F.c文件中，更具指紋功能寫(xiě)了一個(gè)FPM583F_KEY()函數(shù)，通過(guò)按鍵使用指紋的注冊(cè)、清空、查詢(xún)、驗(yàn)證等功能。voidFPM583F_KEY(void){ if(1==SW3_Flag) { printf("\r\n————注冊(cè)指紋模式————\r\n"); printf("\r\n>>>請(qǐng)將需要注冊(cè)的手指按壓指紋模塊6次<<<\r\n"); Add_FingerPrint();//指紋注冊(cè)

SW3_Flag=0; } if(1==SW4_Flag) { printf("\r\n————清空指紋模式————\r\n"); SW4_Flag=0; Delet_all_fingerprint();//