基于ARM的指紋開關研究

摘要：隨著實驗室面向更多的人開放，使用者往往由于操作過程中的失誤導致儀器損傷，但因缺乏有效的管理方法，很難找到確定的責任人。因此，我們必須尋求高保障的管理方法。指紋識別作為一種生物鑒別技術，為我們提供了一種快捷可行的方法，以此為基礎的儀器開關可以解決上述問題。

該設計分兩大部分指紋識別開關管理及操作信息的傳輸。指紋模塊的管理以及STC89C58RD+加為控制芯片，通過C語言編程對指紋的添加、刪除、識別以及對已存指紋數(shù)目的查詢。操作信息的傳輸以ARM9為基礎，搭建LINUX平臺，利用網(wǎng)絡通信將操作信息實時傳入服務器，兩者結合可以確保儀器使用者為專業(yè)授權人員，并對儀器的使用情況安全性能等方面進行詳細記錄。

關鍵詞：指紋識別；開關；通信；ARM

引言

本課題所研究的指紋開關以單片機和ARM聯(lián)合控制實現(xiàn)對指紋模塊的管理以及操作信息傳輸，將它安裝到儀器的關鍵部件中，可以對儀器的使用人員范圍進行確定，確保只有進行過專業(yè)指導的人員才能夠使用儀器。

一、 總體設計

系統(tǒng)以下系統(tǒng)下層以STC89C58RD+為主控芯片，由功能鍵模塊、開關指示模塊、指紋模塊、指紋采集頭構成，主要負責指紋的采集與管理，包括指紋的添加刪除識別等功能。

系統(tǒng)上層以ARM板為核心，并與服務器軟件模擬相連，完成操作信息的傳輸。

二、 指紋模塊相關設計

控制系統(tǒng)流程圖如下所示。

三、 操作信息的網(wǎng)絡傳輸

（1）ARM與單片機通信電路

本設計中所選用的stc89C592d型單片機只有一個串口，該窗口需要與指紋模塊的上位機分別通信。為了控制串口通信的對象選用雙4選1模擬開關和CD4052來實現(xiàn)。

（2）LINUX平臺的搭建

在虛擬機環(huán)境下為LINUX系統(tǒng)創(chuàng)建所需的軟硬件配置后，通過虛擬光驅(qū)完成整個開發(fā)環(huán)境的安裝。

①編譯開發(fā)板的linux內(nèi)核映像文件zlmage。

開發(fā)環(huán)境安裝完畢后進入linux內(nèi)核目錄，編譯內(nèi)核映像文件zlmage。

鍵入下列命令：CD/HHARM2410/kernel Make dep Makezlmage

②TFTP服務與NFS服務的配置

TFTP服務配置：在宿主機上執(zhí)行setup，選擇system services將其中的tftp一下選中，退出setup，執(zhí)行命令service xinetd restart以啟動tftp服務即可。

NFS服務配置：執(zhí)行setup，選中 system services回車進入系統(tǒng)服務選項菜單。在其中選中nfs，然后退出setup界面。

（3）數(shù)據(jù)傳輸程序設計

①數(shù)據(jù)打包方式：在ARM目標板接收到單片機發(fā)來的操作信息后，立即讀取該配置文件的時間信息，進行數(shù)據(jù)打包。

表中狀態(tài)位有01和00兩種情況，01表示開啟開關，00表示用戶關閉開關。當用戶開啟開關時，關機時間全部為零。當用戶關閉開關0，開機時間為顯示最近一次與之對應的開機時間。

②socket網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡通信：首先需要通過socket函數(shù)創(chuàng)建連接，并對還是socket_n結構進行初始化，已保存所建立的socket信息。然后調(diào)用connect函數(shù)主動向服務器發(fā)起連接請求，連接成功后網(wǎng)絡通信基本建成，可以與服務器進行數(shù)據(jù)傳輸。

③上位機程序設計：本課題中ARM主要承擔網(wǎng)絡通信的功能。

四、系統(tǒng)測試

測試條件：二極管模擬開關，軟件模擬服務器。

系統(tǒng)測試時PCB板上的add第一艦隊應添加功能；ask鍵對應查詢功能；shibie鍵對應識別功能，del對應刪除功能，經(jīng)測試這些功能均正常。

在已識別用戶對開關進行操作時，上位機及時將用戶的用戶號，操作開關的時間、對應儀器編號等信息打包發(fā)送到服務器上，經(jīng)測試該功能正常。

參考文獻：

〔1〕張萬軍. 一種基于ARM7的無線指紋企業(yè)管理考勤系統(tǒng)：CN204731845U[P]. 2015.

〔2〕馬蓓緋， MaBeifei. 基于ARM的嵌入式指紋圖像采集系統(tǒng)設計[J]. 電子測量技術， 2015， 38（1）：51-53.

〔3〕陳東亞， 王孟彬， 袁三男. 指紋識別在ARM處理器上的實現(xiàn)[J]. 上海電力學院學報， 2017， 33（1）：97-101.

作者簡介：李大朋（1985—），男，漢族，吉林省白山市人，講師，工學碩士，研究方向：機電控制。

（作者單位：四川航天職業(yè)技術學院）