單芯片指紋鎖的設(shè)計方案
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指紋采集設(shè)備選型
指紋采集設(shè)備是除了核心控制模塊外的最為重要的外設(shè)。它的性能優(yōu)劣關(guān)乎整個指紋鎖的質(zhì)量。指紋采集設(shè)備是使用者接觸最多的部件，是指紋數(shù)據(jù)生成的源頭。正因為它被接觸最多最頻繁，所以在選型時，耐用性和易用性是最先考慮因素。耐用性考量表現(xiàn)在手指接觸時的防靜電能力、耐磨耐腐蝕性、以及傳感靈敏度是否隨使用次數(shù)明顯下降等。一般認(rèn)為，光學(xué)指紋采集頭較為耐用，而采用半導(dǎo)體直接傳感的指紋采集頭較為靈敏。易用性表現(xiàn)在使用者的感受上。一般而言，按壓式即面狀指紋采集器使用簡單，手指一按即可采集指紋。按壓式的大小一般是15mm-25mm見方。除此之外，為了降低成本,以及為了適應(yīng)小型手持設(shè)備的需要，也有不少此類產(chǎn)品使用滑動式即刮擦式傳感器，其大小僅有10×5mm見方左右。
當(dāng)然對于指紋鎖來講，用戶更為大眾化一些。所以，使用按壓式采集頭的會更多一些。低成本一點的使用光學(xué)按壓式指紋采集頭。高品質(zhì)一點的采用半導(dǎo)體按壓式指紋采集芯片(其中有半導(dǎo)體電容、半導(dǎo)體電感、半導(dǎo)體壓感三者常用傳感方式)。
電源模塊設(shè)計
電源模塊對于任何一個嵌入式系統(tǒng)都很重要，指紋鎖也不例外。對使用電池的指紋鎖產(chǎn)品來講，在電源設(shè)計上尤其要考慮供電方式、功耗、以及缺電等應(yīng)急情況。選用SIB8132，可以達(dá)到工作功耗不超過75mA。
在電源設(shè)計上，還需考慮低電壓報警的問題。低電壓報警是當(dāng)電池電量不足時，提前提醒用戶更換新電池的功能。在設(shè)計上要保證低電壓狀態(tài)下可用次數(shù)達(dá)到至少100次以上。如果在電量耗盡前，用戶仍未能換上足量電池，則需要鎖上有外接電源接口，以保證可以應(yīng)急開門。當(dāng)然，應(yīng)急的情況還包括電路系統(tǒng)失效的情況，這時可以考慮“雙機(jī)”模式，其安全性則更高。
輸入輸出設(shè)備選型
輸入輸出設(shè)備根據(jù)產(chǎn)品功能設(shè)計來選取。需要注意的是，如果功能較為復(fù)雜，配套LCD或LED數(shù)碼管是必要的。至少在指紋管理時，用于顯示指紋編號等信息。
設(shè)計經(jīng)驗分享
實現(xiàn)雙模工作
“雙模工作”是指指紋模塊既可以是主控工作模式，也可以是從屬工作模式。
因為不同產(chǎn)品的功能設(shè)計不同，有時指紋識別模塊在整個系統(tǒng)中只扮演一個獨立的指紋識別功能，不執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯的控制，這種被稱為通用的指紋模塊。有時需要指紋識別模塊也能完成一些業(yè)務(wù)邏輯控制，這種稱為主控指紋模塊。通用指紋模塊是把指紋模塊當(dāng)作一個獨立實體，通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口(多為UART)與主MCU通訊。它在整個鎖中，只完成指紋存儲和指紋驗證功能。而主控指紋模塊集業(yè)務(wù)邏輯與指紋識別于一體，功能更為強(qiáng)大、成本更有優(yōu)勢。
如前所述，SIB8132不僅可以作為指紋鎖的主控模塊使用，也可以作為指紋鎖的從屬模塊使用。SIB8132是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)這兩種工作模式的指紋專用芯片。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這種“雙模工作”方式，得益于SIB8132內(nèi)部一種被稱為PLUGIN的技術(shù)架構(gòu)。
單芯片優(yōu)勢
傳統(tǒng)的指紋鎖控制板多采用普通DSP來實現(xiàn)指紋識別功能。這種方式下，存儲指紋就需要外擴(kuò)存儲芯片。而且DSP不可以再編程，只能通過接口來控制它，因此還需一個主控MCU。而對于SIB8132來講，一是指紋存儲在片內(nèi)，無需外擴(kuò)存儲。二是SIB8132是可編程的，可以內(nèi)置應(yīng)用程序，并且可以接入眾多外設(shè)，因此還可能節(jié)省一個MCU。
這種單芯片指紋鎖應(yīng)用方案，在節(jié)省器件成本的同時，也減少了PCB板的大小，為產(chǎn)品ID設(shè)計留下更多空間。
柔性兼容
“柔性兼容”是指只需通過更改SIB8132的內(nèi)置程序就可實現(xiàn)對指紋傳感設(shè)備的前向兼容，甚至可以同時接入兩個指紋傳感器件。指紋傳感器市場不斷的在推陳出新，產(chǎn)品性能會隨著傳感技術(shù)的改進(jìn)而不斷提升。現(xiàn)時的指紋模塊與指紋傳感器是一一綁定的。因此作為指紋鎖的產(chǎn)品廠商，更換指紋傳感器的成本相當(dāng)于更換整個指紋模塊的成本。而采用SIB8132的指紋模塊針對指紋傳感芯片的接入是靈活的、前瞻的。更換傳感器無需更換指紋模塊，只需要修改固件即可實現(xiàn)對新型傳感器的兼容。
結(jié)語
指紋鎖具市場已經(jīng)逐漸成為指紋應(yīng)用的主戰(zhàn)場。希望本文所述內(nèi)容能夠為廣大讀者認(rèn)知指紋鎖具產(chǎn)品和技術(shù)起到一定的啟迪作用。同時在此申明，本文版權(quán)歸楊若冰先生所有，未經(jīng)書面同意，任何個人或機(jī)構(gòu)不能轉(zhuǎn)載。引用請注明出處。
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