一个能用于门锁和保险箱的指纹识别与控制系统设计

　　2．3 用户信息结构

　　用户数据信息存储的是用户的具体信息，包括用户名字、用户对应的指纹ID、开启密码、用户创建时间以及用户属性，总共长度为24个字节。用户创建时间表示用户创建的具体时间或者用户最近的修改时间，采用BCD码用7个字节表示，分别是秒、分、时、日、月、星期、年具体格式和DS1302对外输出的格式相同。用户属性property使用1个字节记录了用户的权限级别、用户的有效期和用户默认验证方式。系统通过用户创建时间和用户有效期判断用户是否到期失效。用户数据的结构定义如下：

　　2．4 指纹模块通信协议

　　控制模块和指纹处理器FSC7002通过UART接口通信，它们之间的通信遵循一定的协议。FSC7002提供了一个标准通信协议，本文直接采用了这个协议。上位机MSP向下位机(FSC7002)发送的指令，采用指令包的形式进行。指令包的长度为8字节，其格式如下所示。

　　下位机收到指令包后，将有关指令执行情况与结果采用应答包的形式上报给上位机。下位机只对符合自身地址码的指令包做出应答，其他地址的指令包不会给予应答；对于不符合协议要求的指令码，下位机也不会应答。应答包的长度是不定的，应答包将返回它应答的指令码，以及此指令码的执行结果代码，还会返回一些必要的参数。应答包的格式如下所示。

　　控制模块(上位机)和指纹处理模块(下位机)不停地通过指令包和应答包的传送，完成一系列的功能任务。

　　远程报警和开启

　　3．1 远程报警

      远程报警是指当传感器检测到侵入或者输入报警密码时，系统向预先设置的手机号码发送报警信息。所谓报警密码是指预先设置的一组密码，使用这组密码同样也能开启锁具，但是在开启的同时，它将启动远程通信模块，并向远程手机发送报警的信息。报警密码主要用在被挟持开锁的情况下，既能保证人身安全，又能有一定的反制措施。

　　3．2 远程开启

　　远程开启是指使用手机发送开机指令，在远距离情况下开启门锁或者保险箱。远程开启功能的一大安全漏洞是使用GSM短信方式并不安全，因此本系统中对传输的数据进行了安全加密，使得安全性大大提升，加密算法使用256位DES加密。

　　远程开启功能包括锁具部分和用户手机部分，两部分必须相互配合才能完成预期目标。锁具部分在前述章节建立的基础上开发完成，用户手机部分使用Android平台作为开发对象。远程开启功能包括注册流程和远程开启流程，分别如图5和图6所示。

　　由于MSP430F149没有随机数生成器，因此使用内部的计时器，对用户按键间隔计时，使用这个间隔时间作为随机数种子。

　　3．3 基于Android的远程开启程序设计

　　本文基于Android平台，针对指纹锁远程开启的应用需求，采用DES算法加密通信数据，设计了符合安全要求的指纹锁手机端软件。

　　手机端软件主要实现3个功能：远程开启、注册、删除。软件的总体结构如图7所示。

　　注册：手机端软件接收锁体短信，将锁体名称、密钥和短信来源号码保存到数据库。

　　开启：获取用户输入的随机数和密码，用随机数和保存的密钥对密码进行加密，发送到指纹锁对应的号码。

　　删除：手机端软件删除对应锁体的信息，包括保存的密钥。

　　软件中涉及短信接收和短信发送，必须在项目配置文件中添加SEND_SMS和RECEIVE_SMS权限。

　　接收系统广播，需要向系统申请广播接收者权限。申请的方式有静态和动态两种。静态方式在软件的项目配置文件声明即可。静态方式下，软件在整个运行过程中都将响应系统广播。动态方式是在需要的时候使用registerReceivei方法向系统申请权限，在结束的时候使用unregisterReceiver方法注销即可，本文中采用动态方式。接收到短信的系统广播为android．provider．Telephony．SMSRECEIVED，用它生成过滤器IntentFiLTEr类，即可使软件只对该广播进行响应。

　　发送短信功能通过短信服务SmsManager类实现。该类中sendTextMessage方法即可控制手机硬件，实现短信的发送。

　　结语

　　本文设计的指纹识别和控制系统(不包括远程通信模块)使用4节1．5 V干电池串联供电。经测试，在使用指纹按捺感应启动功能的前提下，待机功耗为10．4μA，密码识别过程功耗为8．9 mA，指纹识别过程功耗为131．2mA。系统主要功耗指标已达到商业水平，具有较高的实用价值。