MS-02系列指纹模块使用手册

MS-02 系列指纹模块使用手册
MS-02 系列指纹模块 使用手册
版本号：V2.0 二零零八年七月
广州弘石电子技术有限公司
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MS-02 系列指纹模块使用手册
声
明
1． 为了您能正确使用本公司产品，并得到最佳性能和保证长久使用，请详细阅读本手册。 2． 因技术发展的需要，本公司保留未经通告而变更本手册及产品性能指标的权利。 3. 注意爱护是延长产品寿命的最好方法。
前
言
感谢您选择我公司出品的脱机指纹识别模块。 本技术文档适用于 MS-0231 指纹识别模块。
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MS-02 系列指纹模块使用手册
MS-02 系列是广州弘石电子技术有限公司研发和制造的小体 积一体化模块。广州弘石采用世界领先的生物识别技术打造高速 度、高稳定性、高性价比的生物识别产品。该模块采用世界上最 耐磨的电容滑动式传感器、 快速指纹图像信号处理器、 板载 Flash 指纹储存器、串口/USB 双接口组成。为指纹生物识别领域提供脱 机或联机产品的方案，满足不同层次客户的需求。 一. 产品特征: 安装方便：外形小巧的一体化模块 适应性高：半导体指纹采集，指纹图像准确 应用迅速：模块内置全套指纹处理算法，通过串口或者 USB 口进行功能调用 用途广泛：模块能快速集成到指纹锁/指纹保险箱等脱机 系统或者 PC 联机系统 二. 技术参数：
功能 尺寸 传感器 分辨率 ESD 抗静电 DSP 速度 安全等级 FRR FAR 指纹模板 指纹容量 比对时间 对比模式 通讯波特率(UART) USB 接口
指纹处理板 内置完整的指纹处理算法， 进行指纹的 采集，储存，比对，搜索功能 24*45mm 半导体滑动式指纹传感器 500DPI 15KV (IEC61000-4-2 level) 120MHz 五级（从低到高：1、2、3、4、5） < 0.1% (安全级别为第 3 级) < 0.001% (安全级别为第 3 级) 512 字节 120 Users （可扩展至 800 枚） <0.8 秒 1:N ，1:1 9600bps～115.2Kbps USB 1.1
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三. 模块说明
启动开关
指纹传感器
正面图
DSP
Flash
通讯接口
背面图 四. 硬件接口
指纹处理板具有串口或者 USB 接口的接口方式， 采购时候请注明需要的控制 方式。
1. 串行通讯接口：
6 位 1.0MM 间距的 FPC 插头物理接口，最左边为 1 脚。 引脚号 名 称 功 能 1 GND 信号地,内部与电源地连接 2 START Start 轻触开关，按键按下时候对地短接 3 DSP_EN DSP 的工作使能，高电平时 DSP 进入工作状态 4 RD 串行数据输入,TTL 逻辑电平,3.3V 5 TD 串行数据输出,TTL 逻辑电平,3.3V 6 VCC 5V 正电源输入
1) 硬件连接
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MS-02 系列指纹模块使用手册 模块通过串行通讯接口， 可直接与采用 3.3V 的单片机进行通讯： 模块数据发 送脚（2 脚 TD）接上位机的数据接收端（RXD）, 模块数据接收脚（3 脚 RD） 接上位机的数据发送端（TXD）。若需与 RS-232 电平（例如：PC 机）的上位机 进行通讯，请在模块与上位机之间增加电平转换电路（例如：MAX232 电路）。
2) 串行协议
采用半双工异步串行通讯。 默认波特率为 9600bps， 可通过命令设置为 9600～ 115200bps。传送的帧格式为 10 位，一位起始位，8 位数据（低位在前）和一位 停止位，无校验位。
1 起始位 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止位 1
10位帧格式
3) 上电延时时间
模块上电后，约需 500mS 时间进行初始化工作。在此期间，模块不能响应上 位机命令。
4) 电气参数 A.电源输入 参 项 目 最小 3.6 -0.3 90 电源电压 Vin 极限电压Vinmax 工作电流 Icc 峰值电流 Ipeak 5 100 数 最大 6 7 110 150 单位 V V mA mA 备 注 正常工作值 超出此范围可能会造 成永久性损坏 典型
B.TXD（输出，TTL 逻辑电平） 参 项目 VOL VOH 条 IOH= 件 4mA 最小 0 2.4 IOL=－4mA 数 最大 0.4 3.3 V V 单位 备注 逻辑 逻辑 0 1 典型
C.RXD 脚（输入，TTL 逻辑电平） 参 项目 VIL VIH VIH =5V IIH VImax VIH =3.3V 条 件 最小 0 2.4 -0.3 1 30 数 最大 0.6 VCC 3.6 单位 V V mA uA V 极限输入电压 备注 逻辑 逻辑 0 1 典型
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2. USB 通讯：
5 位间距 1.27 插头物理接口。最左边为 1 脚。 引脚号 名 称 功 能 1 END 保护地， 悬空或者与通讯引线屏蔽层相连接 2 GND 信号地,内部与电源地连接 3 DP+ USB 数据线 4 DPUSB 数据线 5 VCC 电源正输入
五. 系统资源
为满足不同客户需求，模块系统提供了大量资源提供给用户系统使用。
1. 用户记事本
模块在 FLASH 中开辟了一个 512 字节（16 页×32 字节）的存储区域开放 给上位机使用，作为用户记事本。用户可将自己需要断电保护的数据存储（参见 WriteNotepad 指令）在该空间指定的页面或读出（参见 ReadNotepad 指令）指 定页的内容。注意写记事本某一页的时候，该页 32 字节的内容被整体写入，原 来的内容被覆盖。
2. 缓冲区
模块 RAM 内设有一个图像缓冲区 ImageBuffer 与二个 512 bytes 大小的特 征文件缓冲区 CharBuffer1 和 CharBuffer2。 用户可以通过指令读写任意一个缓冲 区。图像缓冲区和两个特征文件缓冲区中的内容在模块断电时不保存。
1) 图像缓冲区
图像缓冲区 ImageBuffer 用于存放图像数据和模块内部图像处理使用。通过 UART 口上传或下载图像时为了加快速度，只用到像素字节的高四位，即采用 16 级灰度，每字节表示两个像素（高四位为一个像素，低四位为同一行下一相 邻列的一个像素，即将两个像素合成一个字节传送）。由于图象为 16 个灰度等 级，上传到 PC 进行显示时（对应 BMP 格式），应将灰度等级进行扩展（扩展 为 256 级灰度，即 8bit 位图格式）。通过 USB 口传送则是整 8 位像素，即 256 灰度等级。
2) 特征文件缓冲区
特征文件缓冲区 CharBuffer1 或 CharBuffer2 既可以用于存放普通特征文件 也可以用于存放模板特征文件。
3. 指纹库
模块在 FLASH 中开辟了一段存储区域作为指纹模板存放区，即俗称的指纹 库。指纹库中的数据是断电保护的。 指纹模板按照序号存放，若指纹库容量为 N，则指纹模板在指纹库中的序号 定义为：0、1、2------N-2、N-1。用户只能根据序号访问指纹库内容。
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4. 系统配置参数
为方便用户使用，模块开放部分系统参数，允许用户通过指令，单个修改指 定（通过参数序号）的参数数值。参见设置模块系统基本参数指令 SetSysPara 和 读系统参数指令 ReadSysPara。上位机发修改系统参数指令时，模块先按照原配 置进行应答，应答之后修改系统设置，并将配置记录于 FLASH，系统下次上电 后，将按照新的配置工作。
1) 波特率控制
该参数控制模块与上位机通过 UART 通讯时的通讯波特率， 若参数值为 N(N 取值范围围(1～12)，对应波特率为(9600×N)bps。
2) 安全等级
该参数控制指纹比对和搜索时比对阀值，分为 5 级，取值范围为：1、2、3、 4、 安全等级为１时认假率最高, 拒认率最低。 5。 安全等级为 5 时认假率最低, 拒 认率最高。
3) 数据包长度
该参数控制模块与上位机通讯时， 每次传送时允许数据中包内容的最大长度， 取值范围为：0、1、2、3，对应长度（字节数）分别为：32、64、128、256。
5. 系统状态寄存器
系统状态寄存器表示模块当前工作状态。 可通过指令 ReadSysPara 指令读取， 长度为 1Word。 其各位定义如下： 位号 15 4 3 2 1 0
意义 Reserved ImgBufStat PWD Pass Busy
6. 模块口令
模块上电复位后，将首先检查设备握手口令是否被修改。若未被修改，则模 块认为上位机没有验证口令的需求，直接进入正常工作状态；即模块口令为默认 口令时， 可以不验证口令。 口令为 4 字节, 出厂时默认口令为： FFH, 0FFH, 0FFH, 0FFH。 如果模块内部口令已经被修改过（参见设置口令指令 SetPwd），则必须首先 验证设备握手口令，口令通过后模块才进入正常工作状态。否则模块拒绝执行任 何指令。口令修改后，新口令保存于 Flash 中，断电依然保存。 参见验证口令 VfyPwd 指令和设置口令 SetPwd 指令。
7. 模块地址
每个模块都有一个识别地址，在模块与上位机通讯时，每条指令/数据都以数 据包的形式传送，每个数据包都包含一个地址都包含地址项。模块只对包含与自 身地址相同的地址的指令和数据包有所反应。 模块地址为 4 字节，出厂时默认缺省值为：0xFFFFFFFF。用户可通过指令 修改模块地址（参见设置模块地址指令 SetAdder）。模块地址修改后，新地址在 模块断电后依然保存。
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8. 随机数产生器
模块内部集成了硬件 32 位随机数生成器（不需要随机数种子），用户可以 通过指令让模块产生一个随机数并上传，参见采样随机数指令 GetRandomCode。
六. 通讯协议
通信协议定义了 MS-0231 模块与上位机之间信息交换的规则。 无论硬件上采 用 UART 还是 USB 接口型式，都采用同一套通讯协议和指令集。如果上位机采 用 PC 机，建议定购 USB 接口型式的模块，以提高系统速度（由于采用 USB 时 上传图像灰度级多且速度快，此时模块可做指纹采集仪使用）。
1. 数据包格式
模块与上位机通讯，对命令、数据、结果的接收和发送，都采用数据包的形 式进行。 数据包格式 包头 包标识 地址码保留字 数据包详细定义表 名称 符号 长度 包头 Start 2 字节
包长度 包内容（指令/数据/参数）
校验和
包标识
PID
1 字节
说 明 固定为 0xEF01, 传送时高字节在前，低字节在后 01H 表示是命令包（command packet） 表示是数据包(Data packet),且有后续包数据包不 02H 能单独进入执行流程，必须跟在指令包或应答包后 面 07H 08H 表示是应答包（ACK packet），可以有后续包 表示是最后一个数据包， 即结束包(EndData packet)
地址码
ADDER
4 字节
默认值为 0xFFFFFFFF, 用户可通过指令生成新地址。模块 会拒绝地址错误的数据包。传送时高字节在前
最大值为 256 字节； 包长度指的是包内容(指令/数据)的长 包长度 LENGTH 2 字节 度加上效验和的长度, 以字节为单位的长度。传送时高字 节在前 可以是指令、数据、指令的参数、应答结果等。（指纹特 包内容 i i 征值、指纹模板都是数据） 校验和 SUM 2 字节 是从包头到包内容的最后一个字节的算术累计和
七. 数据包的校验与应答
指令只能由上位机下给模块，模块向上位机应答。模块收到指令后，会通过 应答包，将有关命令执行情况与结果上报给上位机。应答包含有参数，并可跟后 续数据包。 上位机只有在收到模块的应答包后才能确认模块的收包情况与指令执 行情况。应答包的内容包括一个字节的确认码（必须有）和可能有的返回参数。
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