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使用A-172-MRQ和STM32F446RE通过独特的指纹图案验证和认证个人身份

超越密码

Fingerprint 2 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Fingerprint 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

实施生物指纹识别,实现对个人的准确和唯一身份识别,从而为数字系统和物理空间提供安全访问。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Fingerprint 2 Click 基于A-172-MRQ,这是一款来自ByNew Technology的2D电容指纹传感器,具有8.8 x 8.8 mm的有效扫描区域和176 x 176像素的分辨率。该传感器基于电容接触技术,具有硬化表面和增强的ESD免疫能力。板载Nuvoton M2301 MCU作为接口IC和控制单元,通过高速SPI接口连接此传感器,并具有内置指纹匹配功能,同时将

大部分芯片资源留给应用开发人员。开发人员可以根据通信协议开发指纹相关产品,而无需具备高级指纹识别知识。Fingerprint 2 Click性能稳定,结构简单。简化的功能包括指纹比较、图像扫描传输、搜索、注册指纹存储和系统的独特内部代码保护机制。指纹比较程序最多可以注册24个指纹,比较速度快,正确率非常高。得益于Nuvoton MCU的

片上加密加速器、Cortex-M23 TrustZone和XOM设施,Fingerprint 2 Click板可以通过UART协议(波特率115200)或USB 2.0全速与主机通信。Fingerprint 2 Click需要提供3.3V和5V电源才能正常工作。然而,请注意,此板仅设计为在3.3V逻辑电平下运行。因此,在使用逻辑电平为5V的MCU之前,应进行适当的逻辑电压电平转换。

Fingerprint 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Compare Indicator
PC0
AN
Reset
PC12
RST
General Purpose I/0
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
General Purpose I/O
PC8
PWM
Compare Indicator
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Fingerprint 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU MB 1 Mini B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Fingerprint 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • fingerprint2_reg_one_fp - 此功能在索引处注册指纹

  • fingerprint2_delete_one_fp - 此功能在索引处删除指纹

  • fingerprint2_reset - 此功能重新启动设备

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Fingerprint2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Fingerprint 2 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver, enables the click board, and then executes a command for 
 * registering a fingerprint.
 * 
 * ## Application Task  
 * Compares a fingerprint on input to the registered fingerprint and 
 * displays the results on the USB UART every 5 seconds.
 * 
 * ## Additional Functions
 * - fingerprint2_process ( ) - The general process of collecting data the module sends.
 * - fp_reg_one ( uint8_t fngr_number ) - Registers a fingerprint at a specific index number.
 * - fp_clr_one ( uint8_t fngr_number ) - Deletes a fingerprint from a specific index number.
 * - fp_clr_all ( ) - Clears all fingerprints.
 * - fp_curr_state (  ) - Lists the registration status and returns the number of registered fingerprints.
 * - fp_compare ( ) - Compares a fingerprint on input to all other fingerprints that are memorized.
 * 
 * @note
 * In the registration state each fingerprint needs to be enrolled 3 times.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "fingerprint2.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_COUNTER 100
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 800

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static fingerprint2_t fingerprint2;
static log_t logger;

uint8_t flag;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void fingerprint2_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;

    uint8_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    flag = 0;
    
    while( process_cnt != 0 )
    {
        rsp_size = fingerprint2_generic_read( &fingerprint2, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 )
        {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
            {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 ) 
                {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }

            log_printf( &logger, "%s", uart_rx_buffer );
            
            if ( strstr( uart_rx_buffer, "</R>" ) )
            {
                flag = 1;
                process_cnt = 5;
            }
            
            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        }
        else 
        {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_100ms( );
        }
    }
}

//Write index number of fingeprint to be store: from 0 to 23
void fp_reg_one ( uint8_t fngr_number )
{
    log_printf( &logger, "Registration process\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
   
    fingerprint2_reg_one_fp( &fingerprint2, fngr_number );
    do
    {
        fingerprint2_process(  );
    } 
    while ( flag == 0 );
}

// Write index number of fingeprint to be deleted: from 0 to 23
void fp_clr_one ( uint8_t fngr_number )
{
    log_printf( &logger, "Deleting process\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
    
    fingerprint2_delete_one_fp( &fingerprint2, fngr_number );
    do
    {
        fingerprint2_process(  );
    } 
    while ( flag == 0 );
}

// Delete all fingeprints: from 0 to 23
void fp_clr_all ( )
{
    uint8_t cnt = 0;
    log_printf( &logger, "Process of deleting all fingeprints\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
    
    while ( cnt < 23 )
    {
        fingerprint2_delete_one_fp( &fingerprint2, cnt );
        cnt++;
        do
        {
            fingerprint2_process(  );
        } 
        while ( flag == 0 );
    }
}

// Current state ( number of memorized fingerprints )
void fp_curr_state ( )
{
    fingerprint2_generic_write( &fingerprint2, FINGERPRINT2_CMD_FP_REG_NO, strlen( FINGERPRINT2_CMD_FP_REG_NO ) );
    do
    {
        fingerprint2_process(  );
    } 
    while ( flag == 0 );
}

// Compare fingerprint on input with all other fingerprints that are memorized.
void fp_compare ( )
{
    fingerprint2_generic_write( &fingerprint2, FINGERPRINT2_CMD_FP_CMP, strlen( FINGERPRINT2_CMD_FP_CMP ) );
    fingerprint2_process(  );
    
    do
    {
        fingerprint2_process(  );
    }
    while ( flag == 0 );
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    fingerprint2_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    fingerprint2_cfg_setup( &cfg );
    FINGERPRINT2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    fingerprint2_init( &fingerprint2, &cfg );
    
    fingerprint2_reset ( &fingerprint2 );
    Delay_ms( 1000 );
    
    fp_reg_one( 0 );
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{    
    fp_compare( );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

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