單芯片指紋鎖設計方案(07-100)

　　設計背景

　　人們使用鎖具的方式在不斷的發生著變化。從機械鎖到電子鎖，鎖具行業跨出了巨大的一步，同時也給人們的生活帶來到了重大的改進。而如今，“生物識別技術”在全球范圍內的興起，正在推動鎖具行業的又一次技術革新，這必將引領“指紋鎖”時代的到來。

　　據鎖業專家統計，目前全國鎖具銷售量每年約在22億把以上。經過數年市場醞釀，市場對指紋鎖的需求正日益俱增。據估算，包括金融、軍警、辦公在內的商用市場每年有約500萬套的市場需求。民用市場成熟后，每年至少商用市場的需求量。在未來的數年內，指紋鎖具將占居鎖具市場的最大份額，成為中國鎖業的一個轉折點。

　　正是在這樣的市場背景下，新加坡藍科有限公司推出了可以應用指紋鎖具的SIB8132指紋識別專用芯片。在此，將這款指紋識別專業芯片的設計體會與讀者分享。

　　總體設計

　　嚴格來講，指紋鎖是電子鎖的一種。只不過因為是基于指紋識別技術，拋棄了以前電子鎖的“密碼”和“智能卡”，使用人體與生俱來的生物特征—指紋，因此而達到了科技與人性之完美統一。指紋鎖在滿足人們對安全訴求的同時，使人們遠離“記憶密碼的煩惱”和“攜帶卡片又怕丟”的擔心，真正的能夠做到了“既安全又便捷”。

　　實現這種“既安全又便捷”的指紋鎖，在產品總體設計上需要從以下幾個方面考慮。

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

　　第二，要考慮重碼率，或者叫密鑰量。對于采用信息編碼的電子鎖而言，密鑰量一般不少于105。而對于采用生物識別技術的，密鑰量都在256個字節以上。其密碼強度遠遠大于現有的密碼。

　　第三，選用的指紋識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”的強度很大，理論上和實際中，仍然有誤識的情況發生，只是這種機率遠比密碼和機械鑰匙小的多。

　　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別程序融合于一個MCU中。這也是目前全球唯一的單芯片設計方案，已經被眾多公司實現。

　　圖1是功能較為全面的指紋鎖方案框圖。從圖中可以看出，內置指紋識別功能的鎖具控制模塊即為SIB8132。它是整個指紋鎖的核心。SIB8132是32位低功耗專用處理器，內置256K的ROM、RAM，以及256K FLASH Memory，最大可以存儲1000枚指紋數據。整個指紋的比對處理在片內完成，250枚以內1：N比對，1秒內輸出結果。

　　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、以及鎖具驅動設備。LCD/LED顯示設備、通訊接口和調試接口是可選模塊，根據產品功能規格要求可以取舍。