指纹模块资料剖析.docx
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指纹模块资料剖析
FM-180指纹识别模块用户手册V1.1
FM-180指纹识别模块
用户手册
系统概述
系统特色
FM-180亮背景光学头指纹识别设备采用光学指纹传感器，由高性能DSP处理器和FLASH等芯片构成，具有指纹图像处理、模板提取、模板匹配、指纹搜索和模板存储等项功能。
和同类指纹产品相比，FM-180指纹识别设备具备下列特色：
●自主知识产权光学指纹采集头，设备硬件和指纹算法等所有技术，均由本公司自主开发。
●指纹适应性强指纹图像读取过程中，采用自适应参数调节机制，使干湿手指都有较好的成像质量，适用人群更广泛。
●价格低廉设备采用自行开发的光学采集头，成本大幅降低。
●算法性能优异FM-180指纹识别设备算法根据光学头成像原理另行设计。
算法对变形、质量差指纹均有较好的校正和容错性能。
●简单易用方便扩充无需具备指纹识别专业知识即可应用。
用户按照FM-180指纹识别设备提供的丰富控制指令，可自行开发出功能强大的指纹识别应用系统。
指纹系统中几个基本概念
●指纹特征指纹算法是从指纹图像中提取的特征，代表了指纹的信息。
指纹的保存、比对、搜索都是通过操作指纹特征来完成。
●1:
1比对两个指纹特征比较，返回信息：
匹配，或者不匹配。
●1:
N搜索在N个指纹特征中找和当前1个指纹特征匹配的指纹特征。
返回信息：
没有匹配特征，或者有匹配特征，同时返回匹配的特征编号。
N=19600bps
162
FM-180指纹识别模块用户手册V1.1
系统参数与接口
供电电压：
DC3.6~6.0V供电电流：
工作电流：
<120mA峰值电流：
<150mA指纹图像录入时间：
＜1.0秒
窗口面积：
14╳
18mm
匹配方式：
比对方式（1:
1）
搜索方式（1:
N）
特征文件：
256字节
模板文件：
512字节
162/枚
安全等级：
五级（从低到高：
1、2、3、4、5）
认假率（FAR）：
＜0.001%（安全等级为3时）
拒真率（FRR）：
＜1.0%（安全等级为3时）
搜索时间：
＜1.0秒
（1:
200时，均值）
上位机接口：
UART（TTL逻辑电平）
通讯波特率（UART）：
（9600╳N）bps其中N=1～12（默认值，即）
工作环境：
温
度：
-20℃－+50℃
相对湿度：
40％RH－85％RH（无凝露）储存环境：
温
度：
-40℃－+85℃
相对湿度：
＜85％H（无凝露）外形尺寸（L╳W╳H）：
56╳20╳21.5mm
1、绿色TXD接其它控制设备的RXD，如接51单片机，和P30（单片机的RXD）连接。
3、GND一定要与控制设备的GND边接在一起，保证共地，共地才能保证信息正常传送。
2、白色RXD接其它控制设备的TXD，如接51单片机，和P31（单片机的TXD）连接。
引脚定义如下：
FM-180指纹识别模块用户手册V1.1
外部接口标准
UART接口
在PCB板上，模块与用户设备的接口都采用同一个单排插座模块与用户设备的串行通讯时，接口
引脚号
名
称
类型
功能描
述
1
Vin
in
电源正输入端。
（线色：
红）
2
TD
out
串行数据输出。
TTL逻辑电平。
（线色：
绿）
3
RD
in
串行数据输入。
TTL逻辑电平。
（线色：
白）
4GND－信号地。
内部与电源地连接。
（线色：
黑）
注：
类型栏中，in表示输入到模块，out从模块输出。
FM-180指纹识别模块用户手册V1.1
UART通讯指令格式详解
FM-180是完整的指纹识别模块，不需挂接任何外围部件，模块始终处于从属地位（Slavemode），主机（Host）需要通过不同的指令让模块完成各种功能。
主机的指令、模块的应答以及数据交换都是按照规定格式的数据包来进行的。
主机必须按照下述格式封装要发送的指令或数据，也必须按下述格式解析收到的数据包。
指令包/数据包格式
指令/数据包共分为三类：
包标识=01命令包包标识=02数据包，且有后续包包标识=08最后一个数据包，即结束包所有的数据包都要加包头：
0xEF01
FM-180指纹识别模块用户手册V1.1
命令包格式：
字节数2bytes4bytes1byte2bytes1byte……2bytes
名称包头芯片地址包标识包长度指令参数1…参数n校验和
内容0xEF01xxxx01N=
数据包格式：
字节数2bytes4bytes1byte2bytesNbytes……2bytes
名称包头芯片地址包标识包长度数据
校验和
内容0xEF01xxxx02
结束包格式：
字节数2bytes4bytes1byte2bytesNbytes……2bytes
名称包头芯片地址包标识包长度数据
校验和
内容0xEF01xxxx08数据包不能单独进入执行流程，必须跟在指令包或应答包后面。
下传或上传的数据包格式相同。
包长度=包长度至校验和（指令、参数或数据）的总字节数，包含校验和，但不包含包长度本身的字节数。
校验和是从包标识至校验和之间所有字节之和，超出2字节的进位忽略。
芯片地址在没有生成之前为缺省的0xFFFFFFFF，一旦上位机通过指令生成了芯片地址，则所有的数据包都必须按照生成的地址收发。
芯片将拒绝地址错误的数据包。
指令应答
应答是将有关命令执行情况与结果上报给上位机，应答包含有参数，并可跟后续数据包。
上位机只有在收到SOC的应答包后才能确认SOC收包情况与指令执行情况。
应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byteNbytes2bytes0xEF01芯片地址包标识07包长度确认码返回参数校验和
FM-180指纹识别模块用户手册V1.1
确认码定义：
1.00h：
表示指令执行完毕或OK；2.01h：
表示数据包接收错误；3.02h：
表示传感器上没有手指；4.03h：
表示录入指纹图像失败；5.04h：
表示指纹图像太干、太淡而生不成特征；6.05h：
表示指纹图像太湿、太糊而生不成特征；7.06h：
表示指纹图像太乱而生不成特征；8.07h：
表示指纹图像正常，但特征点太少（或面积太小）而生不成特征；9.08h：
表示指纹不匹配；10.09h：
表示没搜索到指纹；11.0ah：
表示特征合并失败；12.0bh：
表示访问指纹库时地址序号超出指纹库范围；13.0ch：
表示从指纹库读模板出错或无效；14.0dh：
表示上传特征失败；15.0eh：
表示模块不能接受后续数据包；16.0fh：
表示上传图像失败；17.10h：
表示删除模板失败；18.11h：
表示清空指纹库失败；19.12h：
表示不能进入低功耗状态；20.13h：
表示口令不正确；21.14h：
表示系统复位失败；22.15H：
表示缓冲区内没有有效原始图而生不成图像；23.16H：
表示在线升级失败；24.17H：
表示残留指纹或两次采集之间手指没有移动过；25.18H：
表示读写FLASH出错；26.0xf0：
有后续数据包的指令，正确接收后用0xf0应答；27.0xf1：
有后续数据包的指令，命令包用0xf1应答；28.0xf2：
表示烧写内部FLASH时，校验和错误；29.0xf3：
表示烧写内部FLASH时，包标识错误；30.0xf4：
表示烧写内部FLASH时，包长度错误；31.0xf5：
表示烧写内部FLASH时，代码长度太长；32.0xf6：
表示烧写内部FLASH时，烧写FLASH失败；33.0x19：
未定义错误；34.0x1a：
无效寄存器号；35.0x1b：
寄存器设定内容错误号；36.0x1c：
记事本页码指定错误；37.0x1d：
端口操作失败；38.0x1e：
自动注册（enroll）失败；39.0x1f：
指纹库满40.0x20—0xefh：
Reserved。
指令只能由上位机下给模块，模块向上位机应答。
系统上电复位后将首先检查默认的设备握手口令是否被修改，若未被修改，则系统认为上位机没有验证口令的需求，SOC直接进入正常工作状态；若已被修改，则必须首先验证设备握
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手口令，口令通过后SOC才进入正常工作状态。
口令与地址
系统默认口令为0，若默认口令未被修改，则系统不要求验证口令，上位机可以直接与芯片通讯；若口令被修改，则上位机与芯片通讯的第一个指令必须是验证口令，只有口令验证通过后，芯片才接收其他指令。
芯片的默认地址为0Xffffffff,可通过指令修改，数据包的地址域必须与该地址相配，命令包/数据包才被系统接收。
通讯波特率
a）UART缺省波特率为；b）UART缺省波特率可以通过加载配置表进行改变；c）UART波特率也可以通过指令进行设置，范围从9600bps至921600bps；d）如果上位机是MCU，则直接与TD和RD连接；如果上位机是PC，则需要挂接RS232电平转换芯片。
指令集
1.PS_GetImage指令代码：
01H功能：
从传感器上读入图像存于图像缓冲区2.PS_GenChar指令代码：
02H功能：
根据原始图像生成指纹特征存于CharBuffer1或CharBuffer23.PS_Match指令代码：
03H功能：
精确比对CharBuffer1与CharBuffer2中的特征文件4.PS_Search指令代码：
04H功能：
以CharBuffer1或CharBuffer2中的特征文件搜索整个或部分指纹库5.PS_RegModel指令代码：
05H功能：
将CharBuffer1与CharBuffer2中的特征文件合并生成模板存于CharBuffer26.PS_StoreChar指令代码：
06H功能：
将特征缓冲区中的文件储存到flash指纹库中7.PS_LoadChar指令代码：
07H
9600bps
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功能：
从flash指纹库中读取一个模板到特征缓冲区8.PS_UpChar指令代码：
08H功能：
将特征缓冲区中的文件上传给上位机9.PS_DownChar指令代码：
09H功能：
从上位机下载一个特征文件到特征缓冲区10.PS_UpImage指令代码：
0AH功能：
上传原始图像11.PS_DownImage指令代码：
0BH功能：
下载原始图像12.PS_DeletChar指令代码：
0CH功能：
删除flash指纹库中的一个特征文件13.PS_Empty指令代码：
0DH功能：
清空flash指纹库14.PS_WriteReg指令代码：
0EH功能：
写SOC系统寄存器15.PS_ReadSysPara指令代码：
0FH功能：
读系统基本参数16.PS_Enroll指令代码：
10H功能：
注册模板17.PS_Identify指令代码：
11H功能：
验证指纹18.PS_SetPwd指令代码：
12H功能：
设置设备握手口令19.PS_VfyPwd指令代码：
13H功能：
验证设备握手口令20.PS_GetRandomCode指令代码：
14H功能：
采样随机数21.PS_SetChipAddr指令代码：
15H功能：
设置芯片地址22.PS_ReadINFpage
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指令代码：
16H功能：
读取FLASHInformationPage内容23.PS_Port_Control指令代码：
17H功能：
通讯端口（UART/USB）开关控制24.PS_WriteNotepad指令代码：
18H功能：
写记事本25.PS_ReadNotepad指令代码：
19H功能：
读记事本26.PS_BurnCode（PS1802SOC该指令为烧写片外FLASH代码）指令代码：
1AH功能：
烧写片内FLASH27.PS_HighSpeedSearch指令代码：
1BH功能：
高速搜索FLASH28.PS_GenBinImage指令代码：
1CH功能：
生成二值化指纹图像29.PS_ValidTempleteNum指令代码：
1dH功能：
读有效模板个数
用户记事本
在FLASH中开辟了一个512字节的存储区域作为用户记事本，该记事本逻辑上被分成16页，每页32字节。
上位机可以通过PS_WriteNotepad指令和PS_ReadNotepad指令访问任意一页。
注意写记事本某一页的时候，该页32字节的内容被整体写入，原来的内容被覆盖。
特征与模板
指纹特征文件大小为256字节，包含特征点信息与总体信息；模板大小为512字节，是两个相同指纹特征之和。
指令详解
录入图像PS_GetImage
功能说明：
探测手指，探测到后录入指纹图像存于ImageBuffer。
返回确认码表示：
录
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入成功、无手指等。
输入参数：
none返回参数：
确认字指令代码：
01H指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度指令码校验和0xEF01xxxx01H03H01H05H
应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度确认码校验和0xEF01xxxx07H03HxxHsum
注：
确认码=00H表示录入成功；确认码=01H表示收包有错；确认码=02H表示传感器上无手指；确认码=03H表示录入不成功；sum指校验和
生成特征PS_GenChar
功能说明：
将ImageBuffer中的原始图像生成指纹特征文件存于CharBuffer1或CharBuffer2输入参数：
BufferID（特征缓冲区号）返回参数：
确认字指令代码：
02H指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度指令码缓冲区号校验和0xEF01xxxx01H04H02HBufferIDsum注：
缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h，如果指定其他值，按照CharBuffer2处理应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度确认码校验和0xEF01xxxx07H03HxxHsum
注：
确认码=00H表示生成特征成功；确认码=01H表示收包有错；确认码=06H表示指纹图像太乱而生不成特征；确认码=07H表示指纹图像正常，但特征点太少而生不成特征；确认码=15H表示图像缓冲区内没有有效原始图而生不成图像；
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sum指校验和
精确比对两枚指纹特征PS_Match
功能说明：
精确比对CharBuffer1与CharBuffer2中的特征文件输入参数：
none返回参数：
确认字，比对得分指令代码：
03H指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度指令码校验和0xEF01xxxx01H03H03H07H应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度确认码校验和0xEF01xxxx07H05HxxHxxH注：
确认码=00H表示指纹匹配；确认码=01H表示收包有错；确认码=08H表示指纹不匹配；sum指校验和
搜索指纹PS_Search
功能说明：
以CharBuffer1或CharBuffer2中的特征文件搜索整个或部分指纹库。
若搜索到，则返回页码。
输入参数：
BufferID，StartPage（起始页），PageNum（页数）返回参数：
确认字，页码（相配指纹模板）指令代码：
04H指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes2bytes2bytes
包头
芯片地址
包标识包长度指令码缓冲区号参数参数校验和
0xEF01xxxx01H08H04HBufferIDStartPagePageNumsum
注：
缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2byte2byte2bytes
包头芯片地址包标识包长度确认码页码得分校验和
0xEF01xxxx07H07HxxHPageIDMatchScoresum注：
确认码=00H表示搜索到；确认码=01H表示收包有错；
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确认码=09H表示没搜索到；此时页码与得分为0sum指校验和
合并特征（生成模板）PS_RegModel
功能说明：
将CharBuffer1与CharBuffer2中的特征文件合并生成模板，结果存于CharBuffer1与CharBuffer2。
输入参数：
none返回参数：
确认字指令代码：
05H指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度指令码校验和0xEF01xxxx01H03H05H09H应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度确认码校验和0xEF01xxxx07H03HxxHsum注：
确认码=00H表示合并成功；确认码=01H表示收包有错；确认码=0aH表示合并失败（两枚指纹不属于同一手指）；sum指校验和
储存模板PS_StoreChar
功能说明：
将CharBuffer1或CharBuffer2中的模板文件存到PageID号flash数据库位置。
输入参数：
BufferID（缓冲区号），PageID（指纹库位置号）返回参数：
确认字指令代码：
06H指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes2bytes
包头
芯片地址包标识包长度指令码缓冲区号位置号校验和
0xEF01xxxx01H06H06HBufferIDPageIDsum
注：
缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度确认码校验和0xEF01xxxx07H03HxxHsum
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注：
确认码=00H表示储存成功；确认码=01H表示收包有错；确认码=0bH表示PageID超出指纹库范围；确认码=18H表示写FLASH出错；sum指校验和
读出模板PS_LoadChar
功能说明：
将flash数据库中指定ID号的指纹模板读入到模板缓冲区CharBuffer1或CharBuffer2输入参数：
BufferID（缓冲区号），PageID（指纹库模板号）返回参数：
确认字指令代码：
07H指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes2bytes包头芯片地址包标识包长度指令码缓冲区号页码校验和0xEF01xxxx01H06H07HBufferIDPageIDsum
注：
缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度确认码校验和0xEF01xxxx07H03HxxHsum注：
确认码=00H表示读出成功；确认码=01H表示收包有错；确认码=0cH表示读出有错或模板无效；确认码=0BH表示PageID超出指纹库范围；sum指校验和
上传特征或模板PS_UpChar
功能说明：
将特征缓冲区中的特征文件上传给上位机
输入参数：
BufferID（缓冲区号）
返回参数：
确认字
指令代码：
08H
指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度指令码缓冲区号校验和
FM-180指纹识别模块用户手册V1.1
0xEF01xxxx01H04H08HBufferIDsum
注：
缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h
应答包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度确认码校验和0xEF01xxxx07H03HxxHsum
注：
确认码=00H表示随后发数据包；确认码=01H表示收包有错；确认码=0dH表示指令执行失败；sum指校验和应答之后发送后续数据包
下载特征或模板PS_DownChar
功能说明：
上位机下载特征文件到模块的一个特征缓冲区
输入参数：
BufferID（缓冲区号）
返回参数：
确认字
指令代码：
09H
指令包格式：
2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes包头芯片地址包标识包长度指令码缓冲区号校验和0xEF01xxxx01H04H09HBufferIDsum
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