指纹模块资料剖析.docx

1、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

2、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，

3、同时返回匹配的特征编号。 N=19600bps162FM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 系统参数与接口 供电电压：DC 3.66.0V 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 18 mm 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

4、） 通讯波特率(UART)：(9600N)bps 其中N=112 （默认值 ，即 ） 工作环境： 温 度：-20+50 相对湿度：40RH85RH (无凝露) 储存环境： 温 度：-40+85 相对湿度：85H（无凝露） 外形尺寸(LWH)： 56 20 21.5mm1、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 U

5、ART 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） 4 GND 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（Slave mode）

6、，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 2bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1byte 2 bytes 名称 包头 芯片地址 包标识 包长度 指令 参数 1 参数

7、 n 校验和 内容 0xEF01 xxxx 01 N= 数据包格式： 字节数 2bytes 4bytes 1 byte 2 bytes N bytes 2 bytes 名称 包头 芯片地址 包标识 包长度 数据 校验和 内容 0xEF01 xxxx 02 结束包格式： 字节数 2bytes 4bytes 1 byte 2 bytes N bytes 2 bytes 名称 包头 芯片地址 包标识 包长度 数据 校验和 内容 0xEF01 xxxx 08 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，

8、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： 2bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte N bytes 2 bytes 0xEF01 芯片地址 包标识07 包长度 确

9、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

10、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

11、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； 3

12、8. 0x1e：自动注册（enroll）失败； 39. 0x1f：指纹库满 40. 0x200xefh：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FM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 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

13、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

14、功能：根据原始图像生成指纹特征存于CharBuffer1 或CharBuffer2 3. 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 CharBuffer2 6. 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

15、中 7. PS_LoadChar 指令代码：07H 9600 bpsFM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 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_Em

16、pty 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

17、令代码：15H 功能：设置芯片地址 22. PS_ReadINFpage FM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 指令代码：16H 功能：读取FLASH Information Page 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（PS1802 SOC 该指令为烧写片外FLASH 代码） 指令代码：1AH 功能：烧写片内FLASH 27. PS_Hi

18、ghSpeedSearch 指令代码：1BH 功能：高速搜索FLASH 28. 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

19、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FM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 指令码 校验和 0xEF01 xxxx 01H 03H 01H 05H 应答包格式： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 b

20、ytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 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 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 b

21、ytes 1 byte 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 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

22、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； FM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 指令码 校验和 0xEF

23、01 xxxx 01H 03H 03H 07H 应答包格式： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 确认码 校验和 0xEF01 xxxx 07H 05H xxH xxH 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)，PageNu

24、m（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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes 2 bytes 2 bytes 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 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 byte

25、 2 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 确认码 页码 得分 校验和 0xEF01 xxxx 07H 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； FM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 确认码=09H 表示没搜索到；此时页码与得分为0 sum 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

26、令代码：05H 指令包格式： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 指令码 校验和 0xEF01 xxxx 01H 03H 05H 09H 应答包格式： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 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 储存模板 PS_Stor

27、eChar 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes 2 bytes 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 0xEF01 xxxx 01H 06H 06H BufferID PageID sum 注：缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2 的Buffer

28、ID 分别为1h 和2h 应答包格式： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 确认码 校验和 0xEF01 xxxx 07H 03H xxH sum FM-180 指纹识别模块用户手册 V1.1 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 Char

29、Buffer2 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 指令码 缓冲区号 页码 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 b

30、ytes 包头 芯片地址 包标识 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 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长

31、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 0xEF01 xxxx 01H 04H 08H BufferID sum 注：缓冲区CharBuffer1、CharBuffer2 的BufferID 分别为1h 和2h 应答包格式： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 确认码 校验和 0xEF01 xxxx 07H 03H xxH sum 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： 2 bytes 4bytes 1 byte 2 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes 包头 芯片地址 包标识 包长度 指令码 缓冲区号 校验和 0xEF01 xxxx 01H 04H 09H BufferID sum