GPRS无线指纹身份验证系统的应用研究

引言

随着保安市场规范化建设的需求，在保安押运行业中对保安人员的身份验证有了更高的要求，依靠传统的考勤方式，通过人工签到、交接管理武器枪支及运钞本进行现金交接的方式已经远远不适合现代化保安人员管理的需要。将指纹识别与无线网络技术结合实现身份验证系统，将该系统应用于保安押运行业具有重要的现实意义。

GPRS是一项高速数据处理的技术，由于其覆盖面广，已经得到越来越多的应用。在本系统中，应用GPRS技术使管理者足不出户就可以掌握所有押运人员的身份验证情况，将各个身份验证终端的信息汇总形成数据库还可以为高层决策者提供更好的支持。

本文通过将GPRS技术与指纹识别技术相结合，将GPRS设备终端接入网络，实现了无线指纹身份验证的功能。

1 系统设计构思

GPRS指纹身份验证系统主要由指纹身份验证终端和身份验证服务器两部分组成。系统工作原理图如图1所示。其中，GGSN(Gateway GPRS Support Node)为网关GPRS支持节点。

图1 系统工作原理图

指纹身份验证终端和指纹身份验证服务器均可划分为更小的子模块：前者包含指纹验证模块和GPRS模块两个子模块；后者则由指纹录入模块和服务器管理软件两个子模块构成。图2给出了完整的系统结构框图。

图2 系统结构框图

2 系统硬件设计

指纹身份验证终端包括键盘模块、时钟模块、液晶显示模块、指纹识别模块和GPRS模块，以及能够直观地提示系统运行状态的指示灯。其硬件结构框图如图3所示。系统选用Freescale公司高性能、低功耗的MC68HC908GP32(简称GP32)芯片作为主控芯片。

图3 指纹身份验证终端硬件结构框图

2.1 指纹识别模块硬件接口设计

TFMDM1指纹识别模块提供标准的串行通信接口，具有发送引脚UART_Tx和接收引脚UART_Tx。GP32通过内部集成的增强型串行通信接口，可以很方便地实现与指纹识别模块之间的通信。由于双方接口电平都为TTL电平，能够相互驱动，不需要进行电平转换，直接对应连接即可。

2.2 GPRS模块硬件接口设计

本文利用GPRS模块来实现终端与服务器端之间的数据收发。GPRS DTU(Data Terminal Unit，数据传输单元)对外提供RS232或者RS485的通信接口。由于GP32主控板与GPRS DTU之间的通信距离较短，一般不会超过50cm，RS232接口足以保证两者之间的正常通信。因此，选用RS232接口与GPRS DTU进行数据收发。

图4给出了GP32与GPRS模块的硬件接口。

图4 GP32与GPRS模块的硬件接口

3 系统软件设计

本系统的软件设计主要包括两大部分，即指纹身份验证终端的软件设计和服务器管理软件的设计。这两大部分分别实现不同的功能，且互相配合共同实现基于GPRS的网络指纹身份验证功能。

3.1 指纹身份验证终端的软件设计

如图5所示，终端软件主要由3个模块构成：分别为人机交互菜单、对指纹识别模块二次开发以及控制GPRS模块进行数据收发。其中人机交互菜单模块实现了切换操作界面、扫描按键、录入数据及管理选项等功能。

图5 指纹身份验证终端的软件组成框图

3.1.1 主函数的程序设计

图6为主函数的程序流程。首先进行一系列的初始化工作，包括GP32芯片初始化(设置内部总线频率为20MHz和禁止COP模块)，键盘初始化(中断允许)，液晶初始化，串口初始化(波特率为19200bps、接收中断允许等)，系统数据初始化，中断初始化(开放键盘中断、串口接收中断和总中断)等。然后，查询GPRS模块的连接情况，若成功连接上指纹身份验证服务器端，则进入主循环；若连接失败，则退出程序并给出故障提示。

图6 系统主函数流程

3.1.2 对指纹识别模块二次开发的程序设计

对指纹识别模块进行二次开发关键在于应用指纹产品提供的二次开发协议。由于指纹身份验证终端需要存储已注册用户的指纹特征码数据，故对指纹识别模块二次开发的程序需要管理该指纹库，提供诸如添加、删除等基本操作功能。当用户进行身份验证时，需要将现场采集的用户特征码数据与指纹库中的指纹特征码数据进行逐一匹配，通过判断能否找出匹配指纹数据来确定该用户是否为合法用户。因此，必须利用1:N指纹比对的功能。表1给出了实现指纹识别模块部分功能的函数列表。

表1 指纹识别模块功能实现函数列表

3.1.3 控制GPRS模块进行数据收发的程序设计

GPRS模块提供用户数据报协议UDP和传输控制协议TCP两种通信传输模式。考虑到可靠性的要求，本文选用TCP协议进行远程传输数据。

控制GPRS模块进行数据收发分为3个步骤：首先对GPRS模块进行参数设置，然后规定指纹身份验证终端和服务器之间的网络通信格式，最后执行数据收发的具体操作。

其重点在于两者之间TCP连接的建立，一旦连接成功，终