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基于STM32与FPC1011F的嵌入式指纹采集存储仪设计∗李多;叶桦【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】针对指纹识别算法研究、指纹库原始数据采集等实际需求,设计了一种嵌入式指纹采集存储仪。
本系统选用STM32F103RCT6作为主控制器,通过SPI接口操作指纹传感器FPC1011F实现指纹采集；通过移植嵌入式文件系统FatFS,使得采集的指纹能够以BMP格式存储于SD卡中,从而可以使用计算机直接浏览或处理；通过触摸屏实现了图形用户界面,提供了指纹浏览、添加和删除等管理功能。
对样机测试实验结果表明：本系统具有性价比高、采集速度快、图像质量高、存储容量大、界面友好、操作简单等特点,较好的满足了实际应用对于指纹采集和存储的需求。
%According to practical requirements in research of fingerprint recognition algorithm or raw data collection of fingerprint database, the design of an embedded fingerprint collection and storage device is introduced. STM32F103RCT6 is chosen as the microprocessor,which controls the fingerprint sensor FPC1011F through SPI in-terface to collect fingerprints. Besides,an embedded file system FatFS is ported to STM32 so the collected finger-prints are saved as BMP in SD card, making it easier to browse and process fingerprints directly on computers. What’s more,a friendly GUI is implemented using the touch screen,offering practical management functions such as browse addition and removal of fingerprints. The experimental results verify the low cost,fast collectionspeed,high image quality,abundant storage capacity and user-friendly GUI of the prototype developed,which satisfies the appli-cation needs for fingerprints.【总页数】6页(P362-367)【作者】李多;叶桦【作者单位】东南大学自动化学院，南京210096;东南大学自动化学院，南京210096; 复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室，南京210096【正文语种】中文【中图分类】TP368.1【相关文献】1.基于sTM32的数据采集及存储系统设计 [J], 江自强;葛亚炬;张乐年2.一种基于STM32的具有断电保护机制的采集存储系统设计 [J], 刘建梁;沈三民;辛海华;刘文怡3.基于STM32的数据采集存储系统设计 [J], 周静雷;罗瑞丰;孙长城4.基于STM32的嵌入式指纹识别系统的设计与实现 [J], 王春蕾;周美娇;易淑友5.基于STM32的存储式声波信号采集模块设计 [J], 余愿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
EMB2000-B指纹识别模块新通讯命令集使用手册EMB2000 Fingerprint Identification ModuleUser’s Guide(Ver 1.2)EMB2000-B1EMB2000-B 上海力盛生物科技有限公司2013年 9月第一版++1概述 (1)2模块硬件描述 (2)2.1EMB2000主处理板尺寸图 (2)2.2EMB2000B用的指纹传感器尺寸图 (2)2.3主处理板接口信号定义 (3)3模块的技术特性 (4)3.1技术特性 (4)3.2出厂设置值 (4)4通讯协议说明 (5)4.2通讯处理过程 (5)4.3通讯包P ACKET 的分类 (6)4.3.1命令包 Command packet (6)4.3.2响应包 Response packet (6)4.3.3指令/响应的数据包 Data Packet (6)4.4通讯包的帧结构 (7)4.4.1通讯包Packet识别代码 (7)4.4.2命令包（Command packet ）的帧结构 (7)4.4.3响应包（Response packet）的帧结构 (8)4.4.4指令数据包的帧结构 (8)4.4.5响应数据包（Response data packet）的帧结构 (9)5通讯命令的详细说明 (10)5.1指纹特征模板(T EMPLATE R ECORD)的数据结构 (10)5.2命令列表C OMMAND L IST (11)5.3C OMMAND的详细说明 (12)5.3.1检查连接状态（CMD_TEST_CONNECTION ） (12)5.3.2设置参数（CMD_SET_PARAM） (13)5.3.3获取参数（CMD_GET_PARAM） (15)5.3.4获取设备信息（CMD_DEVICE_INFO） (16)5.3.5进入IAP模式（CMD_ENTER_IAP_MODE） (17)5.3.6采集指纹图像（CMD_GET_IMAGE） (18)5.3.7检测是否有指纹（CMD_FINGER_DETECT） (19)5.3.8上传Image Buffer中的指纹图像至HOST（CMD_UP_IMAGE_CODE） (20)5.3.9下载指纹图像至模块的Image Buffer（CMD_DOWN_IMAGE） (22)5.3.10指纹采集器背光灯亮/灭控制（CMD_SLED_CTRL） (24)5.3.11保存Ram Buffer中的指纹模板数据（CMD_STORE_CHAR） (25)5.3.12从本模块数据库中读取指定编号模板并保存在Ram Buffer （CMD_LOAD_CHAR） (26)5.3.13上传指定的Ram Buffer中的模板数据到HOST （CMD_UP_CHAR） (27)5.3.14从HOST下传指纹模板到模块指定的Ram Buffer中（CMD_DOWN_CHAR） (28)5.3.15删除指定编号范围内的指纹模板（CMD_DEL_CHAR） (30)5.3.16获取指定编号范围内可注册的首个编号（CMD_GET_EMPTY_ID） (31)5.3.17获取指定编号的注册状态（CMD_GET_STATUS） (32)5.3.18检测指定编号范围内的指纹模板数据是否坏损（CMD_GET_BROKEN_ID） (33)5.3.19获取指定编号范围内已注册的指纹总数（CMD_GET_ENROLL_COUNT） (34)5.3.20从ImageBuffer生成并暂存模板在指定的RamBuffer中（CMD_GENERATE） (35)5.3.21将RamBuffer中的2个或3个临时模板融合成1个模板数据（CMD_MERGE） (36)5.3.22指定2个RamBuffer中的模板之间比对（CMD_MATCH） (37)5.3.23指定编号范围的1：N识别（CMD_SEARCH） (38)5.3.24指定编号的1:1比对指纹（CMD_VERIFY） (39)5.3.25通讯错误（Incorrect Command） (40)5.4注意事项 (41)6附录 (42)6.1响应（R ESPONSE）及错误代码表 (42)6.2登记及比对流程图 (43)6.2.1注册流程 Enroll (43)6.2.2验证及识别流程 Verify & Identify (44)1概述EMB2000为FPC1011F3面状指纹传感器和单片指纹处理器设计的指纹识别二次开发模块，具有体积小、功耗低、接口简单、可靠性高、指纹模板小（496字节）、大容量指纹识别（2000枚指纹识别响应时间小于1秒）等优点，可以非常方便将其嵌入用户系统，组成满足客户需求的指纹识别产品。
fpc指纹模块技术原理
FPC指纹模块的技术原理主要基于光学和半导体技术。
1. 光学指纹模块利用光的折射和反射原理。
光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出。
射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。
CMOS或者CCD的光学器件就会收集到不同明暗程度的图片信息，完成指纹的采集。
2. 半导体指纹模块，无论是电容式或是电感式，其原理类似。
在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面。
由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，也就完成了指纹的采集。
此外，还有电容式指纹识别技术，其原理是手指是电容的一极、另一极则是硅芯片数组，透过人体带有的微电场与电容传感器之间产生的微电流，指纹的波峰波谷与传感器之间的距离形成电容高低差，来描绘出指纹的图形。
请注意，每种技术都有其优点和局限性。
如需更多信息，建议查阅FPC指纹模块相关文献或咨询该领域专家。
基于指纹传感器FPC1011C的智能安全访问控制系统设计摘要本文阐述了基于指纹传感器FPC -1011C智能设计的访问控制系统。
本设计采用TMS320VC5510A和S3C2410作为系统处理器。
指纹采集模块和无线报警模块设计分别采用指纹传感器FPC1011C和GPRS模块SIM100。
整个系统通过消息和GPRS-Internet在GSM / GPRS 网络实现无线报警。
为了实现简单而高效的实时系统，μC-Linux系统移植也得到应用。
关键词:指纹传感器、门禁控制系统、ARM、无线报警1.背景一般来说,传统的指纹门禁系统时基于计算机和单片机。
因其的高成本，计算机平台是不易搬运，对于单片机的平台那是更加困难,甚至是不可能的，它无法完成如，数据处理能力和存储容量的约束。
电路的无线警报是脆弱，安全系数低下同时维修成本很高;介于特殊网络的无线网络报警成本太高。
所有这些因素都阻碍着指纹的访问控制系统的发展。
该设计采用ARM+ DSP微处理器和先进性FPC1011C指纹传感器,同时采用GPRS无线\ GSM 网络报警。
在指纹门禁系统中,如果采用DSP微处理器缺乏控制，同时，采用ARM微处理器的话处理能力低下。
因而一个吸引人的做法是将ARM和DSP结合构建一个更完善的框架结合指纹访问控制平台。
指纹传感器FPC1011C因其采用反射检测技术同时适用于干、湿手指。
作为一个覆盖面广公众网络，GPRS / GSM支持实时传输,降低运行成本、短信服务与互联网[3]。
所以可广泛应用无线报警中的访问控制系统。
2.系统规则系统的原则是如图1所示。
该系统从指纹设备获取指纹信息。
然后它将被送到DSP处理器,在那里将指纹特征进行处理，并将有效的特征提取出来。
在ARM处理器中,特征将被记录到数据库或作为目标数据的触发事件:如果指纹的特征和一些样品到数据库匹配,即访问许可,否则将有报警[4]。
其中,报警器分为本地警报和无线网络的人。
本地报警包括声音和灯光。
FPC指纹方案简介FPC指纹方案（Finger Print Card Solution）是一种用于身份识别和安全认证的技术。
它基于指纹识别原理，通过读取和分析人体指纹纹线模式，实现对个人身份的快速、准确的认证。
FPC指纹方案已经广泛应用于各个领域，包括手机解锁、电脑登录、金融支付、门禁系统等。
它具有高度安全性、不可伪造性和用户友好性的特点，成为现代生活中不可或缺的一部分。
FPC指纹方案的原理FPC指纹方案的核心是指纹识别技术。
它利用人体指纹独特的纹线模式进行身份认证。
当一个人的手指放置在指纹传感器（Fingerprint Sensor）上时，传感器会记录下指纹纹线的细节信息。
具体来说，指纹识别过程包括以下步骤：1.采集指纹图像：用户将手指轻轻触碰指纹传感器的表面，传感器会快速捕捉到指纹的图像。
采集到的图像将用于后续的处理和分析。
2.指纹图像处理：采集到的指纹图像可能存在噪音和变形，需要对其进行处理和优化。
常见的处理方法包括平滑、增强对比度等。
3.特征提取：从处理后的指纹图像中提取出关键的特征信息，通常是指纹图案的纹线和细节。
这些特征将被用于后续的比对和匹配。
4.模板生成：通过对提取到的特征进行编码和压缩，生成一个唯一的指纹模板。
该模板可以作为身份认证的标识。
5.身份比对：将生成的指纹模板与已有的模板进行比对和匹配。
比对算法会计算两个模板之间的相似性得分，根据得分判断是否为同一个人。
6.认证结果输出：根据比对结果，输出认证成功或失败的信息。
如果认证成功，系统将允许用户进行相关操作。
FPC指纹方案的优势FPC指纹方案相比其他身份识别技术具有以下优势：1.高度安全性：每个人的指纹纹线模式是独一无二的，难以伪造。
相比传统的密码认证方式，指纹识别更加安全可靠。
2.快速、准确：指纹识别是一种非常高效的身份认证方式。
用户只需轻轻一触，即可完成身份验证，无需记住复杂的密码。
3.易于使用：指纹识别方案用户友好，无需用户学习额外的操作技巧。
FPC指纹传感器介绍：
指纹解决方案最重要的地核心部位就是---指纹传感器，传感器是整个系统优劣的基础。
大部分半导体传感器实际使用性能不稳定，传感器性能的主要因素是能否保证每次都取得稳定的指纹图象，一般的半导体传感器采用直接测量法，直接探测手指信号（电场，电容）由于直接探测的信号很微弱，甚至探测不到，所以造成无法稳定取得指纹图象，也就无法分析识别指纹。
瑞典FINGERPRINT CARDS AB（简称FPC）采取了独创的反射式测量法，就象回声原理一样，我们发出的声音越大，回声就越大，这就实现了增强探测信号。
保证取得稳定清晰的指纹图象，由于探测信号增强就带来了另一个好处，芯片表面的保护膜可以做得更厚（比同类厚10-25倍），拥有更厚的保护层这就意味着有更强，耐磨性（>100万次）和抗静电（大于15KV）甚至可达20KV，反之因为直接测量法探测到的信号本来就微弱，所以芯片表面的保护膜就无法做得很厚，抗静电性和耐磨性就无法达到实际需求。
瑞典FPC在日本，美国，欧洲都取得了技术专利 ，关于FPC指纹传感器独特的反射式测量法FPC的信号通过的路径:
如下：
信号主动从金属外框两边发射---探测指纹信号---穿过保护层---被接收指纹信号.仅一次信号穿过保护层,减少了信号因传递而减弱，信号再经独立的晶圆体放大后经过内部的A/D转换，从而输出高质量的数字指纹图像。
反射式测量法不仅提高了传感器的信号检测性能，不受保护层厚度增加而影响，并有效 防止用户直接接触内部CMOS电路，造成损坏。
FPC指纹传感器特点：
一、抗静电：大于15千伏，达到国际4 IEC 61000-4-2 标准
二|、耐磨性：超过100万次，
三|、采集图像清晰：初次采集图像，到100万次后采集图像依然清晰
初次图像 100万次图像
四、 识别指纹时间短；
五、 高速的 SPI接口；
六、 环境湿度：0%到95%
七、 具有363dpi的分辨率 ；
八、 低功耗，3.3V或 2.5V的工作电压，7mA 工作电流，；
九、 符合国际标准高品质FR4材质；
十、内置A/D转换，从而输出高质量的数字三维指纹图像；
十一、活体指纹识别，探测真皮层，对干湿手指具有良好适应性；
十二、8位模数转换器，可以方便与低成本接头接入系统中；
十三、耐高低温：通常适用温度-20°～+85°，储存温度-40°～+85°；
十四、一种全新的基于Certus传感器平台的领先级电容式指纹传感器，非电感、电压式；
瑞典FPC目前是全世界唯一一家，专业只从事指纹传感器和处理器核心技术研发者，其他类似生产厂商，指纹传感器只是他们产品中的其中一项。
FPC 从1995开始研发，并是世界唯一专注指纹传感器与认证算法的研发与设计公司，1997年开发出第一块指纹传感器，1998年就成为上市公司，已有十六年的公司历程。
其指纹传感器已被世界大厂应
用，如......
在中国大陆广泛使用，并获得了高度认可，经过多年的实践应用，FPC指纹传感器也经住了考验，目前在使用最广泛的为银行，中标7家总行，30余家省级银行，80余家地区性商业银行（或农村信用社）及邮政储蓄银行。
使用遍布全国各地。
使用的行业范围也逐渐扩大，如电力、交通、景点、证券、OA管理教育、公安、民用......等身份识别应用产品。
FPC指纹传感器08年又进一步升级（FPC1011C升级为FPC1011F），如：
1、采用高品质的环保FR4C 材质，（符合RoHS） ；
2、外壳为金属外壳，保护内部零件；
3、更坚硬的保护层，保护不被划伤；
4、软排线，客户可个更具自己要求调整；
5、外观颜色可以根据客户所需制定为个性颜色；
6、拥有并投资上百亿专业生产设备，实现全自动化生产，确保了市场供应。
新一代升级指纹传感器FPC1011F及技术参数：
FPC独特的反射式测量法专利证书 FPC1011F绿色环保材料证书，
保证符合关于元器件遵守释放有害物质承诺
现已应用于：指纹锁、指纹箱包、指纹门禁机、指纹U盘、指纹键盘、指纹鼠标、指纹保险箱、指纹手机、指纹笔机本、指纹移动硬盘、指纹智能卡、指纹采集仪、指纹POS机、指纹枪套、指纹汽车防盗器、指纹柜员系统、指纹GPS系统、指纹电力系统、指纹铁路系统、指纹电信系统、指纹主证券交易系统、指纹社保系统、指纹幼教系统、指纹枪柜....
银行指纹柜员终端。
