簡(jiǎn)單易懂的R307指紋模塊開(kāi)發(fā)說(shuō)明和教程-四川成都電路板控制器工控儀器開(kāi)發(fā)定制

ID:63113 · 發(fā)表于 2018-10-27 21:02

本帖最后由 yonko 于 2018-10-28 20:49 編輯

文-沙鷗 2018-10-27
什么是“讀書(shū)百遍，其義自見(jiàn)”，就是讀一遍官方手冊(cè)，不明覺(jué)厲，讀第二遍手冊(cè)，有一點(diǎn)點(diǎn)懂，第三遍第四遍即以后，慢慢地，一點(diǎn)一點(diǎn)地，終于懂了。
這讓我終于承認(rèn)了我不是一目十行、過(guò)目不忘、超強(qiáng)理解的天才，幾經(jīng)周折最終把這個(gè)指紋模塊調(diào)試成功通過(guò)驗(yàn)證，當(dāng)然除了我自己，也要感謝廠家的技術(shù)支持。本文我將用更加通俗和便于理解的方式把這個(gè)模塊的大部分知識(shí)點(diǎn)講述一遍，我想，你只需要一遍就能輕松搞定R307了。
1， R307的概述和總體實(shí)現(xiàn)流程
不少單位考勤或者門禁是用了指紋的，手指摁一下，嘟的一聲，顯示工號(hào)、姓名和上班的時(shí)間，你完成了考勤，手指摁一下，啪的一聲，門打開(kāi)了，你可以順利進(jìn)入，這就是指紋技術(shù)，指紋的應(yīng)用已經(jīng)很常見(jiàn)了，其中R307就是其中很常見(jiàn)的指紋模塊。
R307是光學(xué)指紋模塊，同時(shí)帶有觸摸感應(yīng)輸出信號(hào)接口。
R307可以使用串口或者USB進(jìn)行操作控制，本文主要講串口的實(shí)現(xiàn)方式。
●R307的接口是怎樣的

如圖 1圖 2就是R307的主要引腳的接線說(shuō)明和定義，一般用的時(shí)候需要把R307模塊接上位機(jī)，上位機(jī)可以是電腦，也可以是微處理器（MCU）控制板，也可以是PLC等。假如是MCU，可以如圖 3那樣子接線，PLC也類似，假如是接電腦可以用USB轉(zhuǎn)TTL串口線，注意串口線與R307模塊需要共地。
注意：R307的串口是TTL電平，不要搞成RS232去了，會(huì)損壞模塊。

R307的5#引腳是觸摸感應(yīng)的接口，要使用的話先要把6#引腳接到電源正極VCC，那么當(dāng)有手指觸摸到指紋模塊的時(shí)候5#引腳會(huì)輸出一個(gè)電平，沒(méi)有手指觸摸的時(shí)候5#引腳輸出另一種電平，MCU檢測(cè)這個(gè)電平信號(hào)變化就能判斷是否有手指觸摸。這個(gè)功能是根據(jù)需要選擇使用的。
●R307的一些重要的內(nèi)部系統(tǒng)資源
>>圖像緩沖區(qū)ImageBuffer: 模塊內(nèi)設(shè)有一個(gè) 72K 字節(jié)的圖像緩沖區(qū), 圖像緩沖區(qū) ImageBuffer 用于存放圖像數(shù)據(jù)和模塊內(nèi)部圖像處理使用。使用上傳和下載圖像指令時(shí)，圖像為 256 ╳ 288 像素 BMP 格式。通過(guò) UART 口上傳或下載圖像時(shí)為了加快速度，只用到像素字節(jié)的高 4 位，即將兩個(gè)像素合成一個(gè)字節(jié)傳送。通過(guò) USB 口則是整 8 位像素。
>>特征文件緩沖區(qū)CharBuffer1 和 CharBuffer2: 二個(gè) 512bytes(256 字) 大小的特征文件緩沖區(qū)，用戶可以通過(guò)指令讀寫(xiě)任意一個(gè)緩沖區(qū)。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。
圖像緩沖區(qū)和兩個(gè)特征文件緩沖區(qū)中的內(nèi)容在模塊斷電后丟失。
>>指紋庫(kù): 不同模塊的指紋庫(kù)容量不同。每個(gè)指紋模塊的指紋模板都是按照序號(hào)存放。序號(hào)pageID定義為： 0、 1、 2、 3......（N-1）（N 為模塊指紋庫(kù)容量）。用戶只能根據(jù)相應(yīng)序號(hào)訪問(wèn)指紋庫(kù)的相應(yīng)模板內(nèi)容；相應(yīng)的存儲(chǔ)和搜索功能都是針對(duì)指紋序號(hào)進(jìn)行操作。R307可以存儲(chǔ)1000個(gè)指紋模板。

以上的R307內(nèi)部資源在接下來(lái)的文章中會(huì)有應(yīng)用，不理解也沒(méi)什么關(guān)系，本文會(huì)告訴你怎么使用。
●本文主要講講怎么實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)功能
①       功能1：把手指摁在指紋模塊上，實(shí)現(xiàn)注冊(cè)，與一個(gè)唯一的編號(hào)建立聯(lián)系
當(dāng)手指摁在指紋模塊上的時(shí)候，上位機(jī)檢測(cè)到有觸摸，上位機(jī)給這個(gè)指紋指定一個(gè)編號(hào)，有了這個(gè)編號(hào)就能與什么照片，什么工號(hào)，什么姓名一一對(duì)應(yīng)了，這就是指紋的注冊(cè)。這個(gè)功能用于管理員給新成員注冊(cè)指紋的時(shí)候使用。
★一般注冊(cè)功能需要采集兩次指紋，生成指紋特征文件，合成模板，保存指紋模板到指定的指紋庫(kù)ID號(hào)存儲(chǔ)空間，這個(gè)指紋庫(kù)ID號(hào)和具體人員的編號(hào)對(duì)應(yīng)即可。具體實(shí)現(xiàn)流程是這樣的：
->手指摁在指紋模塊上；
->上位機(jī)發(fā)送讀取指紋圖像到ImageBuffer的指令（GR_Getimage），指紋模塊接收到指令后執(zhí)行，并反饋是否成功的信息，如不成功，上位機(jī)可以選擇再發(fā)送一次指令；
->上位機(jī)發(fā)送根據(jù)指紋圖像生成指紋特征文件、存特征文件到CharBuffer1的指令（GR_genchar），指紋模塊接收到指令后執(zhí)行，反饋是否成功的信息，如不成功，上位機(jī)可以選擇再次發(fā)送一次指令；
說(shuō)到特征文件，特征文件的大小為256字節(jié)，然后其實(shí)我也不是很理解什么是特征文件，我想可以理解為一連串的數(shù)字，這個(gè)數(shù)字串就是你的指紋的唯一代表。根據(jù)這個(gè)數(shù)字串就能辨別不同的指紋。
->上位機(jī)發(fā)指令再一次讀取指紋圖像（GR_Getimage），生成指紋特征文件，不過(guò)這次存特征文件到CharBuffer2（GR_genchar）。
-> 上位機(jī)發(fā)指令將CharBuffer1 和CharBuffer2中的指紋特征文件合成并注冊(cè)指紋模板（GR_RegModel），指紋模板文件會(huì)保存在CharBuffer1 和CharBuffer2中，然后等待下位機(jī)的反饋信息。我也不清楚指紋模板是什么意思，就暫且理解為指紋模板類似于指紋特征吧。
->上位機(jī)發(fā)送指令將CharBuffer1 或CharBuffer2中的指紋模板保存在指紋庫(kù)中指定的ID號(hào)代表的存儲(chǔ)空間里面（GR_StoreChar），等待下位機(jī)反饋。
OK，以上就完成了指紋注冊(cè)，并與唯一的ID號(hào)建立聯(lián)系。
②       功能2：把手指摁在指紋模塊上，自動(dòng)搜索這個(gè)指紋代表的編號(hào)
當(dāng)手指摁在指紋模塊上的時(shí)候，模塊在指紋庫(kù)自動(dòng)搜索對(duì)應(yīng)的編號(hào)，并把編號(hào)傳輸給上位機(jī)，然后就能在上位機(jī)上顯示什么照片、工號(hào)、姓名了，需要的話還可以記錄上下班時(shí)間、執(zhí)行開(kāi)門關(guān)門等功能。
★這個(gè)的流程就是，先采集指紋圖像到ImageBuffer，根據(jù)指紋圖像生成指紋特征存儲(chǔ)到CharBuffer1 或CharBuffer2中（GR_genchar），再以CharBuffer1 或CharBuffer2中的指紋特征查找指紋庫(kù)，一般就能獲取匹配的指紋在指紋庫(kù)中的ID號(hào)。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，雖然指紋特征文件是一連串的數(shù)字，但是你要做指紋匹配還是只能在指紋模塊上進(jìn)行對(duì)比，將CharBuffer1 或CharBuffer2中的特征文件與指紋庫(kù)中文件對(duì)比，因?yàn)榫退闶且粋€(gè)手指，兩次采集的指紋特征文件數(shù)據(jù)看起來(lái)也是很不一樣的，傳到其他設(shè)備或者平臺(tái)是無(wú)法對(duì)比的。
2，       一點(diǎn)一點(diǎn)詳解R307的操作
上一章說(shuō)了我們使用指紋模塊，需要上位機(jī)給模塊發(fā)指令，模塊執(zhí)行后再反饋信息。那么通信協(xié)議怎樣的呢？指令和反饋信息的格式又是怎樣的呢？
●通信協(xié)議

●指令和反饋信息的格式
R307模塊的指令很多，這里僅僅對(duì)GR_GetImage指令和應(yīng)答反饋信息介紹一下，更多的信息去看官方說(shuō)明書(shū)吧。

【包頭】是固定的0XEF01。
【模塊地址】默認(rèn)是0xffffffff,用戶可以自己去用指令修改，這個(gè)就是模塊的身份證，在多個(gè)模塊使用的時(shí)候應(yīng)該用得著。
【包標(biāo)識(shí)】是根據(jù)包的類型變化的，用于區(qū)別指令包、應(yīng)答包、結(jié)束包等的類型，具體表示什么意思去查官方手冊(cè)吧。
【包長(zhǎng)度】這個(gè)指令包中包長(zhǎng)度屁股后面到結(jié)尾所有數(shù)據(jù)的字節(jié)個(gè)數(shù)，也就是包含了多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。
【指令碼】是根據(jù)指令變化的，比如錄入圖像是01，生成特征的指令是02，然后其他的去查官方說(shuō)明書(shū)吧。
【校驗(yàn)和】就是包標(biāo)識(shí)到校驗(yàn)和前的所有數(shù)據(jù)的相加的數(shù)值。

反饋信息的格式和信息含義與指令的類似，可以做類比思考。
●舉個(gè)的例子
這里舉個(gè)具體的例子來(lái)練一練，看看怎么使用這個(gè)模塊的。
->接線。接好線，上電。
->通信協(xié)議設(shè)置
假如上位機(jī)是電腦，用串口助手調(diào)試的話，就如圖 9這樣設(shè)置串口通信協(xié)議吧。

->發(fā)送指令和應(yīng)答

3，小結(jié)
寫(xiě)了這么多，已經(jīng)將五十多頁(yè)的官方說(shuō)明書(shū)精簡(jiǎn)為這么幾頁(yè)了，要再精簡(jiǎn)的話，只需要關(guān)注文中帶★標(biāo)注的那幾句話即可。更多精彩，歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)“永珂在線”，電路板工控自動(dòng)化控制器儀器軟件APP定制開(kāi)發(fā)，業(yè)務(wù)QQ 2531263726。
不過(guò)R307并不適合于聯(lián)網(wǎng)云端使用，例如一個(gè)模塊將指紋特征數(shù)據(jù)提交到服務(wù)器，其他模塊共用服務(wù)器這個(gè)指紋特征數(shù)據(jù)，這種情況R307不適合，因?yàn)楣鈱W(xué)指紋模塊每個(gè)模塊的光路可能有細(xì)微的差異，同一根手指在這個(gè)模塊和另一個(gè)模塊生成的指紋特征可能會(huì)不一致，可能無(wú)法識(shí)別。如需要聯(lián)網(wǎng)使用，大面積電容式指紋模塊是較好的選擇。
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