单芯片指纹锁原理及设计方案

指纹采集设备选型

指纹采集设备是除了核心控制模块外的最为重要的外设。它的性能优劣关乎整个指纹锁的质量。指纹采集设备是使用者接触最多的部件，是指纹数据生成的源头。正因为它被接触最多最频繁，所以在选型时，耐用性和易用性是最先考虑因素。耐用性考量表现在手指接触时的防静电能力、耐磨耐腐蚀性、以及传感灵敏度是否随使用次数明显下降等。一般认为，光学指纹采集头较为耐用，而采用半导体直接传感的指纹采集头较为灵敏。易用性表现在使用者的感受上。一般而言，按压式即面状指纹采集器使用简单，手指一按即可采集指纹。按压式的大小一般是15mm-25mm见方。除此之外，为了降低成本,以及为了适应小型手持设备的需要，也有不少此类产品使用滑动式即刮擦式传感器，其大小仅有10×5mm见方左右。

当然对于指纹锁来讲，用户更为大众化一些。所以，使用按压式采集头的会更多一些。低成本一点的使用光学按压式指纹采集头。高品质一点的采用半导体按压式指纹采集芯片(其中有半导体电容、半导体电感、半导体压感三者常用传感方式)。

电源模块设计

电源模块对于任何一个嵌入式系统都很重要，指纹锁也不例外。对使用电池的指纹锁产品来讲，在电源设计上尤其要考虑供电方式、功耗、以及缺电等应急情况。选用SIB8132，可以达到工作功耗不超过75mA。



在电源设计上，还需考虑低电压报警的问题。低电压报警是当电池电量不足时，提前提醒用户更换新电池的功能。在设计上要保证低电压状态下可用次数达到至少100次以上。如果在电量耗尽前，用户仍未能换上足量电池，则需要锁上有外接电源接口，以保证可以应急开门。当然，应急的情况还包括电路系统失效的情况，这时可以考虑“双机”模式，其安全性则更高。

输入输出设备选型
　　
输入输出设备根据产品功能设计来选取。需要注意的是，如果功能较为复杂，配套LCD或 LED数码管是必要的。至少在指纹管理时，用于显示指纹编号等信息。

设计经验分享

实现双模工作

“双模工作”是指指纹模块既可以是主控工作模式，也可以是从属工作模式。

因为不同产品的功能设计不同，有时指纹识别模块在整个系统中只扮演一个独立的指纹识别功能，不执行业务逻辑的控制，这种被称为通用的指纹模块。有时需要指纹识别模块也能完成一些业务逻辑控制，这种称为主控指纹模块。通用指纹模块是把指纹模块当作一个独立实体，通过标准数据接口(多为UART)与主MCU通讯。它在整个锁中，只完成指纹存储和指纹验证功能。而主控指纹模块集业务逻辑与指纹识别于一体，功能更为强大、成本更有优势。



如前所述，SIB8132不仅可以作为指纹锁的主控模块使用，也可以作为指纹锁的从属模块使用。SIB8132是目前唯一能够实现这两种工作模式的指纹专用芯片。之所以能够实现这种“双模工作”方式，得益于SIB8132内部一种被称为PLUGIN的技术架构。

单芯片优势

传统的指纹锁控制板多采用普通DSP来实现指纹识别功能。这种方式下，存储指纹就需要外扩存储芯片。而且DSP不可以再编程，只能通过接口来控制它，因此还需一个主控MCU。而对于SIB8132来讲，一是指纹存储在片内，无需外扩存储。二是SIB8132是可编程的，可以内置应用程序，并且可以接入众多外设，因此还可能节省一个MCU。

这种单芯片指纹锁应用方案，在节省器件成本的同时，也减少了PCB板的大小，为产品ID设计留下更多空间。

柔性兼容

“柔性兼容”是指只需通过更改SIB8132的内置程序就可实现对指纹传感设备的前向兼容，甚至可以同时接入两个指纹传感器件。指纹传感器市场不断的在推陈出新，产品性能会随着传感技术的改进而不断提升。现时的指纹模块与指纹传感器是一一绑定的。因此作为指纹锁的产品厂商，更换指纹传感器的成本相当于更换整个指纹模块的成本。而采用SIB8132的指纹模块针对指纹传感芯片的接入是灵活的、前瞻的。更换传感器无需更换指纹模块，只需要修改固件即可实现对新型传感器的兼容。

结语

指纹锁具市场已经逐渐成为指纹应用的主战场。希望本文所述内容能够为广大读者认知指纹锁具产品和技术起到一定的启迪作用。

作者：杨若冰 来源：互联网