滑动式指纹模块使用手册.docx

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滑动式指纹模块使用手册

MS真皮滑动式指纹模块

使用手册

版本号：

V2.0

二零一一年一月

声明

1．为了您能正确使用本公司产品，并得到最佳性能和保证长久使用，请详细阅读本手册。

2．因技术发展的需要，本公司保留未经通告而变更本手册及产品性能指标的权利。

3.注意爱护是延长产品寿命的最好方法。

MS是半导体滑动式指纹模块。

它采用世界领先的生物识别技术打造高速度、高稳定性、高性价比的生物识别产品。

该模块采用美国真皮指纹传感器、快速指纹图像信号处理器、板载Flash指纹储存器、串口接口组成。

为指纹生物识别领域提供脱机或联机产品的方案，满足不同层次客户的需求。

1.产品特征:

●安装方便：

外形小巧的一体化模块

●适应性高：

半导体真皮指纹采集，指纹图像准确

●应用迅速：

模块内置全套指纹处理算法，通过串口或者USB口进行功能调用

●用途广泛：

模块能快速集成到指纹锁/指纹保险箱等脱机系统或者PC联机系统

2.技术参数：

功能

内置完整的指纹处理算法，进行指纹的采集，储存，比对，搜索功能

尺寸

24*45mm

传感器

半导体滑动式真皮指纹传感器

分辨率

500DPI

ESD抗静电

15KV（IEC61000-4-2level）

耐磨次数

>20,000,000次

DSP速度

120MHz

安全等级

五级（从低到高：

1、2、3、4、5）

FRR

<0.1%（安全级别为第3级）

FAR

<0.001%（安全级别为第3级）

指纹模板

512字节

指纹容量

120　Users（可扩展至800枚）

比对时间

<0.8秒

对比模式

N，1:

通讯波特率（UART）

9600bps～115.2Kbps

3.串行硬件接口

5位1.0MM间距的FPC插头物理接口，最左边为1脚。

引脚号

名称

功能

VCC

正电源输入

串行数据输出,TTL逻辑电平,3.3V

串行数据输入,TTL逻辑电平,3.3V

START

Start轻触开关，按键按下时候对地短接

GND

信号地,内部与电源地连接

1.硬件连接

模块通过串行通讯接口，可直接与采用3.3V的单片机进行通讯：

模块数据发送脚（2脚TD）接上位机的数据接收端（RXD）,模块数据接收脚（3脚RD）接上位机的数据发送端（TXD）。

若需与RS-232电平（例如：

PC机）的上位机进行通讯，请在模块与上位机之间增加电平转换电路（例如：

MAX232电路）。

2.串行协议

采用半双工异步串行通讯。

默认波特率为9600bps，可通过命令设置为9600～115200bps。

传送的帧格式为10位，一位起始位，8位数据（低位在前）和一位停止位，无校验位。

3.上电延时时间

模块上电后，约需500mS时间进行初始化工作。

在此期间，模块不能响应上位机命令。

4.电气参数

A.电源输入

项目

参数

单位

备注

最小

典型

最大

电源电压Vin

3.6

正常工作值

极限电压Vinmax

-0.3

超出此范围可能会造成永久性损坏

工作电流Icc

100

110

峰值电流Ipeak

150

B.TXD（输出，TTL逻辑电平）

项目

条件

参数

单位

备注

最小

典型

最大

VOL

IOL=－4mA

0.4

逻辑　0

VOH

IOH=4mA

2.4

3.3

逻辑　1

C.RXD脚（输入，TTL逻辑电平）

项目

条件

参数

单位

备注

最小

典型

最大

VIL

0.6

逻辑　0

VIH

2.4

VCC

逻辑　1

IIH

VIH=5V

VIH=3.3V

VImax

-0.3

3.6

极限输入电压

4.系统资源

为满足不同客户需求，模块系统提供了大量资源提供给用户系统使用。

1.用户记事本

模块在FLASH中开辟了一个512字节（16页×32字节）的存储区域开放给上位机使用，作为用户记事本。

用户可将自己需要断电保护的数据存储（参见WriteNotepad指令）在该空间指定的页面或读出（参见ReadNotepad指令）指定页的内容。

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。

2.缓冲区

模块RAM内设有一个图像缓冲区ImageBuffer与二个512bytes大小的特征文件缓冲区CharBuffer1和CharBuffer2。

用户可以通过指令读写任意一个缓冲区。

图像缓冲区和两个特征文件缓冲区中的内容在模块断电时不保存。

1.图像缓冲区

图像缓冲区ImageBuffer用于存放图像数据和模块内部图像处理使用。

通过UART口上传或下载图像时为了加快速度，只用到像素字节的高四位，即采用16级灰度，每字节表示两个像素（高四位为一个像素，低四位为同一行下一相邻列的一个像素，即将两个像素合成一个字节传送）。

由于图象为16个灰度等级，上传到PC进行显示时（对应BMP格式），应将灰度等级进行扩展（扩展为256级灰度，即8bit位图格式）。

通过USB口传送则是整8位像素，即256灰度等级。

2.特征文件缓冲区

特征文件缓冲区CharBuffer1或CharBuffer2既可以用于存放普通特征文件也可以用于存放模板特征文件。

3.指纹库

模块在FLASH中开辟了一段存储区域作为指纹模板存放区，即俗称的指纹库。

指纹库中的数据是断电保护的。

指纹模板按照序号存放，若指纹库容量为N，则指纹模板在指纹库中的序号定义为：

0、1、2------N-2、N-1。

用户只能根据序号访问指纹库内容。

4.系统配置参数

为方便用户使用，模块开放部分系统参数，允许用户通过指令，单个修改指定（通过参数序号）的参数数值。

参见设置模块系统基本参数指令SetSysPara和读系统参数指令ReadSysPara。

上位机发修改系统参数指令时，模块先按照原配置进行应答，应答之后修改系统设置，并将配置记录于FLASH，系统下次上电后，将按照新的配置工作。

1.波特率控制

该参数控制模块与上位机通过UART通讯时的通讯波特率，若参数值为N（N取值范围围（1～12），对应波特率为（9600×N）bps。

2.安全等级

该参数控制指纹比对和搜索时比对阀值，分为5级，取值范围为：

1、2、3、4、5。

安全等级为１时认假率最高,拒认率最低。

安全等级为5时认假率最低,拒认率最高。

3.数据包长度

该参数控制模块与上位机通讯时，每次传送时允许数据中包内容的最大长度，取值范围为：

0、1、2、3，对应长度（字节数）分别为：

32、64、128、256。

5.系统状态寄存器

系统状态寄存器表示模块当前工作状态。

可通过指令ReadSysPara指令读取，长度为1Word。

其各位定义如下：

位号

154

意义

Reserved

ImgBufStat

PWD

Pass

Busy

6.模块口令

模块上电复位后，将首先检查设备握手口令是否被修改。

若未被修改，则模块认为上位机没有验证口令的需求，直接进入正常工作状态；即模块口令为默认口令时，可以不验证口令。

口令为4字节,出厂时默认口令为：

FFH,0FFH,0FFH,0FFH。

如果模块内部口令已经被修改过（参见设置口令指令SetPwd），则必须首先验证设备握手口令，口令通过后模块才进入正常工作状态。

否则模块拒绝执行任何指令。

口令修改后，新口令保存于Flash中，断电依然保存。

参见验证口令VfyPwd指令和设置口令SetPwd指令。

7.模块地址

每个模块都有一个识别地址，在模块与上位机通讯时，每条指令/数据都以数据包的形式传送，每个数据包都包含一个地址都包含地址项。

模块只对包含与自身地址相同的地址的指令和数据包有所反应。

模块地址为4字节，出厂时默认缺省值为：

0xFFFFFFFF。

用户可通过指令修改模块地址（参见设置模块地址指令SetAdder）。

模块地址修改后，新地址在模块断电后依然保存。

8.随机数产生器

模块内部集成了硬件32位随机数生成器（不需要随机数种子），用户可以通过指令让模块产生一个随机数并上传，参见采样随机数指令GetRandomCode。

5.通讯协议

通信协议定义了MS-0231模块与上位机之间信息交换的规则。

无论硬件上采用UART还是USB接口型式，都采用同一套通讯协议和指令集。

如果上位机采用PC机，建议定购USB接口型式的模块，以提高系统速度（由于采用USB时上传图像灰度级多且速度快，此时模块可做指纹采集仪使用）。

1.数据包格式

模块与上位机通讯，对命令、数据、结果的接收和发送，都采用数据包的形式进行。

数据包格式

包头

包标识

地址码保留字

包长度

包内容（指令/数据/参数）

校验和

数据包详细定义表

名称

符号

长度

说明

包头

Start

2字节

固定为0xEF01,传送时高字节在前，低字节在后

包标识

PID

1字节

01H

表示是命令包（commandpacket）

02H

表示是数据包（Datapacket）,且有后续包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

07H

表示是应答包（ACKpacket），可以有后续包

08H

表示是最后一个数据包，即结束包（EndDatapacket）

地址码

ADDER

4字节

默认值为0xFFFFFFFF,用户可通过指令生成新地址。

模块会拒绝地址错误的数据包。

传送时高字节在前

包长度

LENGTH

2字节

最大值为256字节；包长度指的是包内容（指令/数据）的长度加上效验和的长度,以字节为单位的长度。

传送时高字节在前

包内容

可以是指令、数据、指令的参数、应答结果等。

（指纹特征值、指纹模板都是数据）

校验和

SUM

2字节

是从包头到包内容的最后一个字节的算术累计和

6.数据包的校验与应答

指令只能由上位机下给模块，模块向上位机应答。

模块收到指令后，会通过应答包，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。

上位机只有在收到模块的应答包后才能确认模块的收包情况与指令执行情况。

应答包的内容包括一个字节的确认码（必须有）和可能有的返回参数。

确认码定义表：

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；

5.06h：

表示指纹图像太乱而生不成特征；

6.07h：

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；

7.08h：

表示指纹不匹配；

8.09h：

表示没搜索到指纹；

9.0Ah：

表示特征合并失败；

10.0Bh：

表示访问指纹库时地址序号超出指纹库范围；

11.0Ch：

表示从指纹库读模板出错或无效；

12.0Dh：

表示上传特征失败；

13.0Eh：

表示模块不能接受后续数据包；

14.0Fh：

表示上传图像失败；

15.10h：

表示删除模板失败；

16.11h：

表示清空指纹库失败；

17.13h：

表示口令不正确；

18.15H：

表示缓冲区内没有有效原始图而生不成图像；

19.18H：

表示读写FLASH出错；

20.19H：

未定义错误；

21.1AH：

无效寄存器号；

22.1BH：

寄存器设定内容错误号；

23.1CH：

记事本页码指定错误；

24.1DH：

端口操作失败；

25．其它：

系统保留

7.指令列表

代码

助记符

功能说明

代码

助记符

功能说明

01H

GetImage

录指纹图象

0FH

ReadSysPara

读系统参数

02H

GenChar

图象转特征

10H

Enroll

注册模板

03H

Match

指纹比对

11H

Identify

验证指纹

04H

Serach

搜索指纹

12H

SetPwd

设置口令

05H

RegModel

特征合成模板

13H

VfyPwd

效验口令

06H

StoreChar

存储模板

14H

GetRandomCode

采样随机数

07H

LoadChar

读出模板

15H

SetAdder

设置地址

08H

UpChar

上传特征

17H

Control

端口控制

09H

DownChr

下载特征

18H

WriteNotepad

写记事本

0AH

UpImage

上传图象

19H

ReadNotepad

读记事本

0BH

DownImage

下载图象

1AH

BurnCode

烧写片内FLASH

0CH

DeletChar

删除模板

1BH

HiSpeedSearch

高速搜索指纹

0DH

Empty

清空指纹库

1DH

TempleteNum

读指纹模板数

0EH

WriteReg

设置系统参数

8.指令详解

1.录入图像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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

指令码

校验和

0xEF01

xxxx

01H

03H

01H

05H

应答包格式：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

确认码

校验和

0xEF01

xxxx

07H

03H

xxH

sum

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

2.生成特征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（为SOC内存）

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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

指令码

缓冲区号

校验和

0xEF01

xxxx

01H

04H

02H

BufferID

sum

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

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

确认码

校验和

0xEF01

xxxx

07H

03H

xxH

sum

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；

sum指校验和

3.精确比对两枚指纹特征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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

指令码

校验和

0xEF01

xxxx

01H

03H

07H

应答包格式：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

确认码

得分

校验和

0xEF01

xxxx

07H

05H

xxH

sum

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

4.搜索指纹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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

指令码

缓冲区号

参数

校验和

0xEF01

xxxx

01H

08H

04H

BufferID

StartPage

PageNum

sum

注：

缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h

应答包格式：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

确认码

页码

得分

校验和

0xEF01

xxxx

07H

xxH

PageID

MatchScore

sum

注：

确认码=00H表示搜索到；

确认码=01H表示收包有错；

确认码=09H表示没搜索到；此时页码与得分为0

sum指校验和

5.合并特征（生成模板）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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

指令码

校验和

0xEF01

xxxx

01H

03H

05H

09H

应答包格式：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

确认码

校验和

0xEF01

xxxx

07H

03H

xxH

sum

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

6.储存模板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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

指令码

缓冲区号

位置号

校验和

0xEF01

xxxx

01H

06H

BufferID

PageID

sum

注：

缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h

应答包格式：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

确认码

校验和

0xEF01

xxxx

07H

03H

xxH

sum

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

7.读出模板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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

指令码

缓冲区号

位置号

校验和

0xEF01

xxxx

01H

06H

07H

BufferID

PageID

sum

注：

缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2的BufferID分别为1h和2h

应答包格式：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包头

芯片地址

包标识01

包长度

确认码

校验和

0xEF01

xxxx

07H

03H

xxH

sum

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

8.上传特征或模板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：

2bytes

4bytes

1byte

2bytes

1byte

2bytes

包

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