單芯片指紋鎖設(shè)計(jì)方案(07-100)

　　設(shè)計(jì)背景

　　人們使用鎖具的方式在不斷的發(fā)生著變化。從機(jī)械鎖到電子鎖，鎖具行業(yè)跨出了巨大的一步，同時(shí)也給人們的生活帶來(lái)到了重大的改進(jìn)。而如今，“生物識(shí)別技術(shù)”在全球范圍內(nèi)的興起，正在推動(dòng)鎖具行業(yè)的又一次技術(shù)革新，這必將引領(lǐng)“指紋鎖”時(shí)代的到來(lái)。

　　據(jù)鎖業(yè)專家統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)鎖具銷售量每年約在22億把以上。經(jīng)過(guò)數(shù)年市場(chǎng)醞釀，市場(chǎng)對(duì)指紋鎖的需求正日益俱增。據(jù)估算，包括金融、軍警、辦公在內(nèi)的商用市場(chǎng)每年有約500萬(wàn)套的市場(chǎng)需求。民用市場(chǎng)成熟后，每年至少商用市場(chǎng)的需求量。在未來(lái)的數(shù)年內(nèi)，指紋鎖具將占居鎖具市場(chǎng)的最大份額，成為中國(guó)鎖業(yè)的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

　　正是在這樣的市場(chǎng)背景下，新加坡藍(lán)科有限公司推出了可以應(yīng)用指紋鎖具的SIB8132指紋識(shí)別專用芯片。在此，將這款指紋識(shí)別專業(yè)芯片的設(shè)計(jì)體會(huì)與讀者分享。

　　總體設(shè)計(jì)

　　嚴(yán)格來(lái)講，指紋鎖是電子鎖的一種。只不過(guò)因?yàn)槭腔谥讣y識(shí)別技術(shù)，拋棄了以前電子鎖的“密碼”和“智能卡”，使用人體與生俱來(lái)的生物特征—指紋，因此而達(dá)到了科技與人性之完美統(tǒng)一。指紋鎖在滿足人們對(duì)安全訴求的同時(shí)，使人們遠(yuǎn)離“記憶密碼的煩惱”和“攜帶卡片又怕丟”的擔(dān)心，真正的能夠做到了“既安全又便捷”。

　　實(shí)現(xiàn)這種“既安全又便捷”的指紋鎖，在產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)上需要從以下幾個(gè)方面考慮。

　　第一，在“安全性”上，不僅要考慮防破壞性開鎖，還要兼顧防技術(shù)性開鎖。采用指紋識(shí)別模塊，減除了鑰匙開鎖方式，基本上可以消除技術(shù)性開鎖的問(wèn)題。

　　第二，要考慮重碼率，或者叫密鑰量。對(duì)于采用信息編碼的電子鎖而言，密鑰量一般不少于105。而對(duì)于采用生物識(shí)別技術(shù)的，密鑰量都在256個(gè)字節(jié)以上。其密碼強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的密碼。

　　第三，選用的指紋識(shí)別和指紋采集器件的性能直接影響著指紋鎖的安全性和易用性。雖然“指紋密鑰”的強(qiáng)度很大，理論上和實(shí)際中，仍然有誤識(shí)的情況發(fā)生，只是這種機(jī)率遠(yuǎn)比密碼和機(jī)械鑰匙小的多。

　　第四，指紋鎖是否增加了較多成本。指紋鎖相對(duì)于智能卡鎖、指紋鎖，并未增加多少成本。尤其是采用SIB8132單芯片解決方案后，可以把鎖的控制程序和指紋識(shí)別程序融合于一個(gè)MCU中。這也是目前全球唯一的單芯片設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)被眾多公司實(shí)現(xiàn)。

　　圖1是功能較為全面的指紋鎖方案框圖。從圖中可以看出，內(nèi)置指紋識(shí)別功能的鎖具控制模塊即為SIB8132。它是整個(gè)指紋鎖的核心。SIB8132是32位低功耗專用處理器，內(nèi)置256K的ROM、RAM，以及256K FLASH Memory，最大可以存儲(chǔ)1000枚指紋數(shù)據(jù)。整個(gè)指紋的比對(duì)處理在片內(nèi)完成，250枚以內(nèi)1：N比對(duì)，1秒內(nèi)輸出結(jié)果。

　　圍繞SIB8132的是指紋鎖的輸入輸出模塊。這些模塊包括電源模塊、指紋采集頭、鍵盤、蜂鳴器、以及鎖具驅(qū)動(dòng)設(shè)備。LCD/LED顯示設(shè)備、通訊接口和調(diào)試接口是可選模塊，根據(jù)產(chǎn)品功能規(guī)格要求可以取舍。