据锁业专家统计，目前全国锁具发卖量每年约在22亿把以上。经由数年市场酝酿，市场对指纹锁的需求正日益俱增。据估算，包括金融、军警、办公在内的商用市场每年有约500万套的市场需求。民用市场成熟后，每年也不会少于商用市场的需求量。在未来的数年内，指纹锁具将占居锁具市场的最大份额，成为中国锁业的一个迁移转变点。
在此解读下运用指纹锁具的SIB8132指纹识别专用芯片的设计剖析体会。
一、总体设计
严格来讲，指纹锁是电子锁的一种。只不过由于是基于指纹识别技能，抛弃了以前电子锁的“密码”和“智能卡”，利用人体与生俱来的生物特色—指纹，因此而达到了科技与人性之完美统一。指纹锁在知足人们对安全诉求的同时，使人们阔别“影象密码的烦恼”和“携带卡片又怕丢”的担心，真正的能够做到了“既安全又便捷”。
实现这种“既安全又便捷”的指纹锁，在产品总体设计上须要从以下几个方面考虑。
第一，在“安全性”上，不仅要考虑防毁坏性开锁，还要兼顾防技能性开锁。采取指纹识别模块，减除了钥匙开锁办法，基本上可以肃清技能性开锁的问题。
第二，要考虑重码率，或者叫密钥量。对付采守信息编码的电子锁而言，密钥量一样平常不少于105。而对付采取生物识别技能的，密钥量都在256个字节以上。其密码强度远远大于现有的密码。
第三，选用的指纹识别和指纹采集器件的性能直接影响着指纹锁的安全性和易用性。虽然“指纹密钥”的强度很大，理论上和实际中，仍旧有误识的情形发生，只是这种机率远比密码和机器钥匙小的多。
第四，指纹锁是否增加了较多本钱。指纹锁相对付智能卡锁、指纹锁，并未增加多少本钱。尤其是采取SIB8132单芯片办理方案后，可以把锁的掌握程序和指纹识别程序领悟于一个MCU中。这也是目前环球唯一的单芯片设计方案，已经被浩瀚公司实现。 环绕SIB8132的是指纹锁的输入输出模块。这些模块包括电源模块、指纹采集头、键盘、蜂鸣器、以及锁具驱动设备。LCD/LED显示设备、通讯接口和调试接口是可选模块，根据产品功能规格哀求可以取舍。
对付像锁具这种普通老百姓每天利用的产品来讲，一个“大略实用”的操作流程是非常主要的。操作流程设计以“最大略”和“最合乎逻辑”为优选原则。锁具操作流程设计时须要把稳：子功能设置只管即便独立，减少按键复用。操作时按键次数只管即便少，操作层级不超过2级。
详细设计要点：
二、指纹操作流程设计
为普通锁增加指纹功能后，对付锁的利用，客不雅观上带来了一定的繁芜度。当然这只是表示在初次利用时的指纹登记操作上，指纹开锁操作仍旧是非常大略的。
初次利用指纹锁时，须要先存入指纹数据到锁的掌握模块中。存储指纹须要经由“指纹采集”和“指纹判别”。“指纹采集”须要设计一个友好的操作序列来勾引用户顺畅的采集指纹。在“指纹判别”时，须要根据“指纹质量”给出回馈信息，以提示和帮助用户输入较好质量的指纹。存储的指纹数据常日称为指纹模板，指纹模板的好坏直接影响后续指纹识别(开锁)的准确性。
在大多数场景下利用的指纹锁，都会涉及“指纹管理”的问题。即由特定的管理员来授权其它人利用该指纹锁。“指纹管理”包括指纹增加、指纹删除(单个)、指纹打消(全部)。乃至包括指纹编号管理，以及重复注册的识别问题。
在安全等级哀求更高的指纹锁中，可能会涉及“双指(多指)论证”—即由多个人的指纹串连验证通过才能开锁的情形。这些涉及到“指纹管理”功能的需求，须要结合详细的运用处景来完成流程设计。
三、核心掌握模块设计
指纹锁的核心掌握模块因此SIB8132为核心设计的掌握板。图2两图分别是指纹掌握板上的正面和背面。SIB8132是一个类似ARM7的32位高性能处理器。事情电压3.3V，内核事情电压2.5V，最大事情电流75mA。256K的RAM、ROM使得编写一个集密码、遥控、指纹三者于一体的运用程序绰绰有余。大小有14×14mm及10×10mm两种。100个PIN引脚包含了3组UART、32位GPIO、主副I2C、8位并口、SPI等丰富的接口。这些接口便于处理器与更多的外设连接，从而能够实现功能更为强大的指纹锁系统。因此对付目前市场上“多板拼接”的指纹锁具方案，SIB8132具有更大的竞争上风。采取SIB8132处理器，真正可以做到“单板单芯”的掌握模块。
四、指纹采集设备选型
指纹采集设备是除了核心掌握模块外的最为主要的外设。它的性能利害关乎全体指纹锁的质量。指纹采集设备是利用者打仗最多的部件，是指纹数据天生的源头。正由于它被打仗最多最频繁，以是在选型时，耐用性和易用性是最先考虑成分。耐用性考量表现在手指打仗时的防静电能力、耐磨耐堕落性、以及传感灵敏度是否随利用次数明显低落等。一样平常认为，光学指纹采集头较为耐用，而采取半导体直接传感的指纹采集头较为灵敏。易用性表现在利用者的感想熏染上。一样平常而言，按压式即面状指纹采集器利用大略，手指一按即可采集指纹。按压式的大小一样平常是15mm-25mm见方。除此之外，为了降落本钱,以及为了适应小型手持设备的须要，也有不少此类产品利用滑动式即刮擦式传感器，其大小仅有10×5mm见方旁边。
当然对付指纹锁来讲，用户更为大众化一些。以是，利用按压式采集头的会更多一些。低本钱一点的利用光学按压式指纹采集头。高品质一点的采取半导体按压式指纹采集芯片(个中有半导体电容、半导体电感、半导体压感三者常用传感办法)。
五、电源模块设计
电源模块对付任何一个嵌入式系统都很主要，指纹锁也不例外。对利用电池的指纹锁产品来讲，在电源设计上尤其要考虑供电办法、功耗、以及缺电等应急情形。选用SIB8132，可以达到事情功耗不超过75mA。
在电源设计上，还需考虑低电压报警的问题。低电压报警是当电池电量不敷时，提条件示用户改换新电池的功能。在设计上要担保低电压状态下可用次数达到至少100次以上。如果在电量耗尽前，用户仍未能换上足量电池，则须要锁上有外接电源接口，以担保可以应急开门。当然，应急的情形还包括电路系统失落效的情形，这时可以考虑“双机”模式，其安全性则更高。
六、输入输出设备选型
输入输出设备根据产品功能设计来选取。须要把稳的是，如果功能较为繁芜，配套LCD或LED数码管是必要的。至少在指纹管理时，用于显示指纹编号等信息。
七、 实现双模事情
“双模事情”是指指纹模块既可以是主控事情模式，也可以是从属事情模式。由于不同产品的功能设计不同，有时指纹识别模块在全体系统中只扮演一个独立的指纹识别功能，不实行业务逻辑的掌握，这种被称为通用的指纹模块有时须要指纹识别模块也能完成一些业务逻辑掌握，这种称为主控指纹模块通用指纹模块是把指纹模块当作一个独立实体，通过标准数据接口(多为UART)与主MCU通讯它在全体锁中，只完成指纹存储和指纹验证功能而主控指纹模块集业务逻辑与指纹识别于一体，功能更为强大、本钱更有上风。
如前所述，SIB8132不仅可以作为指纹锁的主控模块利用，也可以作为指纹锁的从属模块利用SIB8132是目前唯一能够实现这两种事情模式的指纹专用芯片之以是能够实现这种“双模事情”办法，得益于SIB8132内部一种被称为PLUGIN的技能架构。
八、单芯片上风
传统的指纹锁掌握板多采取普通DSP来实现指纹识别功能这种办法下，存储指纹就须要外扩存储芯片而且DSP不可以再编程，只能通过接口来掌握它，因此还需一个主控MCU而对付SIB8132来讲，一是指纹存储在片内，无需外扩存储二是SIB8132是可编程的，可以内置运用程序，并且可以接入浩瀚外设，因此还可能节省一个MCU。
这种单芯片指纹锁运用方案，在节省器件本钱的同时，也减少了PCB板的大小，为产品ID设计留下更多空间。
九、柔性兼容
“柔性兼容”是指只需通过变动SIB8132的内置程序就可实现对指纹传感设备的前向兼容，乃至可以同时接入两个指纹传感器件指纹传感器市场不断的在推陈出新，产品性能会随着传感技能的改进而不断提升现时的指纹模块与指纹传感器是逐一绑定的因此作为指纹锁的产品厂商，改换指纹传感器的成本相当于改换全体指纹模块的本钱而采取SIB8132的指纹模块针对指纹传感芯片的接入是灵巧的、前瞻的改换传感器无需改换指纹模块，只须要修正固件即可实现对新型传感器的兼容。
文章中虽然有专业词汇，但整体表达很浅近，希望能与同行共同磋商指纹锁设计研究。更多互换可以181-9862-7191（电话\微信同号）。
