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通过使用 100018754 和 STM32F446RE 的指纹解决方案简化用户交互

无缝认证

Fingerprint 4 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Fingerprint 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

该解决方案旨在提供实时匹配和验证指纹模式,建立无缝且强大的身份验证过程。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Fingerprint 4 Click 基于 FPC BM-Lite 模块 (100018754),是一种来自 Fingerprints 的独立、紧凑的生物指纹解决方案,配备了强大的指纹传感器、生物处理器和即插即用的板载模板存储。此 Click board™ 可集成到任何应用中,通过可选的串行接口,由主 MCU 发送一些基本命令进行注册和验证。BM-Lite 模块基于电容技术,采用反射测量方法。它从指纹传感器获取指纹图像,并将其存储在预加载有 Fingerprints 固件的内部闪存中,用于所有生物操作和模板存储。BM-Lite 模块拥有 

160x160 像素传感器矩阵,使用 3D 像素感应技术,可以读取干燥或潮湿的手指,结合卓越的生物性能和高标准的集成优质组件,提供增强安全性和用户便利性的嵌入式解决方案。该模块具有保护涂层,可防止 ±15kV ESD、划痕和日常磨损。它还防水,适用于苛刻的工业环境和全天候应用。Fingerprint 4 Click 允许使用默认配置为 115200bps 的 UART 接口,通过常用的 UART RX 和 TX 引脚与主 MCU 传输和交换数据,或使用最大频率为 20MHz 的 SPI 接口。选择可以通过将标记为 COMM 

SEL 的 SMD 跳线定位在适当位置来完成。在使用 SPI 接口时,用户可以使用标记为 IRQ 并连接到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚的数据就绪引脚,通知主 MCU 检测到模块上的手指,并通过 RST 引脚执行一般复位功能。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下操作。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它还配备了一个包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Fingerprint 4 Click top side image
Fingerprint 4 Click bottom side 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

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Data Ready
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Fingerprint 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 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 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access 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 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • fingerprint4_version - 此函数从设备读取版本信息

  • fingerprint4_identify_finger - 此函数捕捉并识别与Flash存储中的现有模板匹配的指纹

  • fingerprint4_wait_finger_not_present - 此函数等待传感器上没有检测到指纹

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 main.c
 * @brief Fingerprint 4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Fingerprint 4 click boards by registering 3 fingerprints and
 * then waiting until a finger is detected on the sensor and identifying if the fingerprint matches one of
 * those stored in the Flash storage.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and reads the sensor firmware version, then resets the sensor and removes all
 * stored fingerprint templates. After that it registers 3 new fingerprint templates and stores them in the Flash storage.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits until a finger is detected on the sensor, takes an image of the finger and checks if there's
 * a fingerprint in the library that matches the one it has just read. If it finds a match, a fingerprint template
 * ID will be displayed. All data is being logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "fingerprint4.h"

#define LOCATION_IN_FLASH               0   // Starting location or template ID where the fingerprints will be stored.
#define NUMBER_OF_FINGERPRINTS          3   // Number of fingerprints to register.

static fingerprint4_t fingerprint4;
static log_t logger;

/**
 * @brief Fingerprint 4 error check function.
 * @details This function checks the @b error_flag and displays the result appended to @b message 
 * on the USB UART.
 * @param[in] message : Prefix message of the error_flag result.
 * @param[in] error_flag : Error flag, return value of the functions.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void fingerprint4_error_check ( char *message, err_t error_flag );

/**
 * @brief Fingerprint 4 enroll fingerprint function.
 * @details This function enrolls a single fingerprint by taking 3 image captures. Each step will be logged on the USB UART
 * where you can track the function flow.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #fingerprint4_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Success,
 *         @li @c <0 - Error.
 * See #fingerprint4_return_value_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t fingerprint4_enroll_fingerprint ( fingerprint4_t *ctx );

/**
 * @brief Fingerprint 4 register fingerprints function.
 * @details This function registers a desired number of fingerprints starting from the selected template ID.
 * Each step will be logged on the USB UART where you can track the function flow.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #fingerprint4_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] template_id : Starting template ID of fingerprints to store to Flash.
 * @param[in] num_fpc : Number of fingerprints to register.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void fingerprint4_register_fingerprints ( fingerprint4_t *ctx, uint16_t template_id, uint8_t num_fpc );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    fingerprint4_cfg_t fingerprint4_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * 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.
    fingerprint4_cfg_setup( &fingerprint4_cfg );
    FINGERPRINT4_MAP_MIKROBUS( fingerprint4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( FINGERPRINT4_RES_OK != fingerprint4_init( &fingerprint4, &fingerprint4_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    fingerprint4_reset_device ( &fingerprint4 );
    
    fingerprint4.phy_rx_timeout = FINGERPRINT4_DEFAULT_PHY_RX_TIMEOUT_MS;
    
    uint8_t version[ 50 ] = { 0 };
    if ( FINGERPRINT4_RES_OK == fingerprint4_version ( &fingerprint4, version, 50 ) )
    {
        log_printf( &logger, " FW version: %s\r\n", version );
        log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n\n" );
    }
    
    fingerprint4_error_check( "Sensor reset", fingerprint4_sensor_reset ( &fingerprint4 ) );
    
    fingerprint4_error_check( "Remove all templates", fingerprint4_template_remove_all ( &fingerprint4 ) );
    
    fingerprint4_register_fingerprints ( &fingerprint4, LOCATION_IN_FLASH, NUMBER_OF_FINGERPRINTS );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t template_id;
    bool match;
    log_printf( &logger, " Put your finger on the sensor.\r\n" );
    err_t error_flag = fingerprint4_identify_finger ( &fingerprint4, FINGERPRINT4_INFINITE_TIMEOUT, &template_id, &match );
    if ( error_flag )
    {
        fingerprint4_error_check( "Identify finger", error_flag );
    }
    else
    {
        if ( match )
        {
            log_printf( &logger, " >>>>> Fingerprint MATCH - Template ID: %u <<<<<\r\n", template_id );
        }
        else
        {
            log_printf( &logger, " >>>>> NO MATCH in the library <<<<<\r\n" );
        }
    }
    log_printf( &logger, " Lift the finger of the sensor.\r\n" );
    fingerprint4_wait_finger_not_present ( &fingerprint4, FINGERPRINT4_INFINITE_TIMEOUT );
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n\n" );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

static void fingerprint4_error_check ( char *message, err_t error_flag )
{
    log_printf( &logger, " %s: ", message );
    if ( error_flag )
    {
        log_printf( &logger, "FAIL! [ERROR] Num: %ld\r\n", error_flag );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "DONE!\r\n" );
    }
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n\n" );
}

static void fingerprint4_register_fingerprints ( fingerprint4_t *ctx, uint16_t template_id, uint8_t num_fpc )
{
    err_t error_flag = FINGERPRINT4_RES_OK;
    uint8_t cnt = 1;
    while ( cnt <= num_fpc )
    {
        log_printf( &logger, " >>> Registering fingerprint %u of %u <<<\r\n", ( uint16_t ) cnt, 
                                                                              ( uint16_t ) num_fpc );
        error_flag = fingerprint4_enroll_fingerprint ( ctx );
        if ( error_flag )
        {
            fingerprint4_error_check( "Enroll finger", error_flag );
        }
        else
        {
            error_flag = fingerprint4_template_save ( &fingerprint4, template_id + cnt - 1 );
            if ( error_flag )
            {
                fingerprint4_error_check( "Template save", error_flag );
            }
            else
            {
                log_printf( &logger, " Fingerprint template ID: %u\r\n", template_id + cnt - 1 );
                log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n\n" );
                cnt++;
            }
        }
    }
}

static err_t fingerprint4_enroll_fingerprint ( fingerprint4_t *ctx )
{
    err_t error_flag = FINGERPRINT4_RES_OK;
    bool enroll_done = false;
    // Enroll start
    error_flag = fingerprint4_send_cmd ( ctx, FINGERPRINT4_CMD_ENROLL, FINGERPRINT4_ARG_START );
    if ( error_flag )
    {
        fingerprint4_error_check( "Enroll start", error_flag );
        return error_flag;
    }
    uint8_t cnt = 1;
    while ( cnt <= FINGERPRINT4_NUM_IMAGES )
    {
        log_printf( &logger, " >>> Taking image %u of %u <<<\r\n", ( uint16_t ) cnt, 
                                                                   ( uint16_t ) FINGERPRINT4_NUM_IMAGES );
        log_printf( &logger, " Put your finger on the sensor.\r\n" );
        // Capture image
        uint32_t prev_timeout = ctx->phy_rx_timeout;
        ctx->phy_rx_timeout = FINGERPRINT4_INFINITE_TIMEOUT;
        error_flag = fingerprint4_send_cmd_arg ( ctx, FINGERPRINT4_CMD_CAPTURE, FINGERPRINT4_ARG_NONE, 
                                                 FINGERPRINT4_ARG_TIMEOUT, &ctx->phy_rx_timeout, sizeof ( ctx->phy_rx_timeout ) );
        ctx->phy_rx_timeout = prev_timeout;
        if ( error_flag ) 
        {
            fingerprint4_error_check( "Capture image", error_flag );
            continue;
        }
        // Enroll add
        error_flag = fingerprint4_send_cmd ( ctx, FINGERPRINT4_CMD_ENROLL, FINGERPRINT4_ARG_ADD );
        if ( error_flag ) 
        {
            fingerprint4_error_check( "Enroll add", error_flag );
            continue;
        }
        cnt++;
        uint32_t samples_remaining;
        fingerprint4_copy_arg ( ctx, FINGERPRINT4_ARG_COUNT, ( uint8_t * ) &samples_remaining, 4 );
        // Break enrolling if we collected enough correct images
        if ( !samples_remaining ) 
        {
            enroll_done = true;
            break;
        }
        log_printf( &logger, " Lift the finger of the sensor.\r\n" );
        log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
        fingerprint4_wait_finger_not_present ( ctx, FINGERPRINT4_INFINITE_TIMEOUT );
    }
    error_flag = fingerprint4_send_cmd ( ctx, FINGERPRINT4_CMD_ENROLL, FINGERPRINT4_ARG_FINISH );
    if ( error_flag )
    {
        fingerprint4_error_check( "Enroll finish", error_flag );
        return error_flag;
    }
    log_printf( &logger, " Lift the finger of the sensor.\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------------------\r\n" );
    fingerprint4_wait_finger_not_present ( ctx, FINGERPRINT4_INFINITE_TIMEOUT );
    return ( !enroll_done ) ? FINGERPRINT4_RES_ERROR : error_flag;
}

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

额外支持

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