可攜式指紋採集器的製作方法
2023-12-10 01:58:06 1
專利名稱：可攜式指紋採集器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種利用SD存儲卡進行外部擴展的設備，特別涉及的是一種與具有安全數碼存儲卡(SD存儲卡)插槽的信息終端(筆記本電腦、PDA、手機)相結合，利用SD存儲卡的存儲方式，擴展出指紋傳感器的可攜式指紋採集器。
背景技術：
人體生物特徵識別系統的主要識別類別分為生理特徵(如指紋、掌紋、臉像、虹膜等)和行為特徵(如語音、筆跡、步態等)兩大類，其中關於生物生理特徵識別技術是研究的熱點和主流，尤其指紋識別技術是目前國際公認的應用最廣泛、價格最低廉、識別結果最穩定、易用性最高的生物認證技術，相對於其它身份認證技術，自動指紋識別具有許多獨到的信息安全優點，具體體現在以下幾個方面(1)每個人的指紋是相當固定的，不會隨著人的年齡的增長或身體健康程度的變化而變化，但是人的聲音、面相等卻存在較大變化的可能；(2)指紋樣本便於獲取，易於開發其識別系統，實用性強。目前已有標準的指紋樣本庫，方便了識別系統的軟體開發；另外，識別系統中完成指紋採樣功能的硬體部分也較易實現；(3)一個人的十指指紋皆不相同，這樣可以方便地利用多個指紋構成多重口令，提高系統的安全性；(4)指紋識別中使用的模板並非最初的指紋圖，而是由指紋圖中提取的關鍵特徵，這樣既使系統對模板庫的存儲量較小也保護了使用者的個人隱私；另外，對輸入的指紋圖提取關鍵特徵後，可以大大減少網絡傳輸的負擔，便於實現異地確認，支持計算機的網絡功能。
指紋數據採集是指紋識別的先序條件，而現有的指紋識別系統或是設備，都是利用計算機或其他的一些具有處理功能的處理器如DSP為平臺進行，這些相應的平臺和設備由於規模和價格等因素限置了指紋識別設備的發展和應用。
公開號為CN1503956A的中國專利申請，公開了一種利用指紋採集的方法，來提供一種簡化手機操作的發明，在操作界面中提供了用於提取指紋的生物統計傳感器.該傳感器能夠通過節約空間的方式集成到顯示器中，並通過更高解析度來掃描手指尖的紋路，通過與存儲在裝置中的樣本進行比對，來識別屬於授權用戶的確定手指特性的指紋，通過檢驗指紋為通訊終端設備發送轉發控制指令；其採集過程是通過設置在手機上的指紋生物統計傳感器，進行操作僅僅與設置在手機中的指紋進行比對，檢測手指方向，存儲的指紋信息量少，並且這種生物統計傳感器與顯示器的集成，成本比較高。
公開號為CN1674500A的中國專利申請，公開了一種基於指紋的動態密碼網絡身份認證系統，其特徵在於包括安裝在系統中的指紋識別伺服器以及配備指紋採集器的客戶機，其採集器是設置在PC機上，通過採集器實現對指紋的採集。由於採集器是以PC機為基礎則，機動性差，特別是對於公安刑偵一類機動性強的行業，這種採集設備就顯得更不方便了。
目前雖然已經產生了一些可攜式指紋採集設備，但他們與計算機的接口通常只有兩種口USB接口或者CF卡接口；其中，USB接口(Universal Serial Bus)即是「通用串行總線」。其在PC機方面應用很廣，是標準的新一代的多媒體電腦的外設接口。
USB接口的指紋採集設備，例如帶指紋錄入功能的滑鼠，專用的指紋採集設備等。利用USB高速傳輸的性能，指紋採集過程非常流暢，能夠實現動態的指紋圖像採集。但對於移動性要求非常高的PDA或手機，USB接口僅僅作為充電或者從設備接口，也就是說基本無法找到能夠接外部USB設備的PDA或手機。
CF卡(Compact Flash)也有一些局限性，由於CF規範的定義，與其他種類的卡相比，CF接口的體積比較龐大。因此基本沒有設CF卡接口的手機。而對於PDA，雖然能夠方便實現指紋輸入，但卻佔用了PDA自身的CF接口，從而導致必須要選用比較昂貴的其他類型的無線傳輸模塊；另一個方面，CF卡接口的傳輸速度比較低，從而導致指紋採集過程中，達到實時動態採集比較困難。
發明內容
本發明的目的在於，針對上述現有技術存在的缺陷提供一種可攜式指紋採集器，利用SD存儲卡接口使採集設備非常容易連接到任何具有安全數碼存儲卡插槽的PDA或手機上進行指紋錄入，傳輸速度足夠快，能夠滿足實時動態採集指紋圖像的需求。
為實現本目的，本發明可攜式指紋採集器採用以下技術方案，包括具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端、安全數碼存儲卡、可編程邏輯器件和指紋傳感器；所述的具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端包括具有安全數碼存儲卡插槽的手機、PDA、筆記本電腦；所述的安全數碼存儲卡包括安全數碼存儲卡控制器與閃爍存儲器組成，也可為迷你安全數碼存儲卡；本發明是利用安全數碼存儲卡存儲功能，進行外部設備擴展，在提供存儲空間同時，把應用程式都放在安全數碼存儲卡上，並保存大量的其他用戶數據，SD接口的傳輸性能，能夠實現實時動態採集指紋圖像；所述的安全數碼存儲卡控制器實行動態地址映射，即數據塊在具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端作業系統中的邏輯地址和閃爍存儲器中的物理地址具有動態映射關係，而且這種映射關係對於具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端上的作業系統是不可見的；所述的閃爍存儲器用於存儲指紋數據或其他的數據；所述的可編程邏輯器件，與指紋傳感器相連接，實現對閃爍存儲器操作的解析，把對閃爍存儲器的操作分解為文件系統對閃爍存儲器的操作，或是對指紋傳感器的操作，完成對閃爍存儲器或者指紋傳感器，加載控制信號，來實現兩者對安全數碼存儲卡控制器的命令響應；所述的指紋採集裝置用於採集指紋數據。
本發明提供了一種可攜式指紋採集器的數據處理方法，其步驟包括a.可攜式指紋採集器的系統程序初始化；b 執行對可攜式指紋採集器的寫操作；c.可攜式指紋採集器處於等待操作命令狀態，具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端上的驅動程序發出操作指令；d.可編程邏輯器件判斷總線操作類型，若是寫操作類型，執行e；若是讀操作類型，則執行f；e.執行可攜式指紋採集器的寫操作，操作完成返回c；f.執行可攜式指紋採集器的讀操作，操作完成返回c。
所述可攜式指紋採集器的寫操作，其步驟包括e1.啟動可攜式指紋採集器的寫操作；
e2.由安全數碼存儲卡控制器進行動態地址映射；e3.可編程邏輯器件判斷是否包含特徵數據，若包含執行e4，若不包含執行e5；e4.記錄當前的物理地址，將特徵數據後面的數據寫入指紋傳感器；e5將數據寫入閃爍存儲器；e6.寫操作結束。
所述的特徵數據，是指用來標記對指紋傳感器進行操作的字節數據；其後為要寫入指紋傳感器的控制字或需要傳輸的數據。若非特徵數據，則為作業系統對安全數碼存儲卡的寫操作。
所述的可攜式指紋採集器的讀操作，其步驟包括f1.啟動可攜式指紋採集器讀操作；f2.由安全數碼存儲卡控制器進行動態地址映射；f3.可編程邏輯器件判斷物理地址是否相同，若一致執行f4，若不一致執行f5；f4.由指紋傳感器輸出數據，執行f6；f5 由閃爍存儲器輸出數據，執行f6；f6.讀操作結束。
所述的判斷物理地址是否相同，是指比較當前訪問的物理地址，是否為上述e4記錄的地址相一致。
本發明的優點在於移動式指紋採集器攜帶使用都非常方便；同時要求能夠把採集到的指紋數據利用無線傳輸到指紋比對中心進行指紋比對；能夠方便地和多種筆記本電腦、PDA或手機連接；且與PDA或手機的體積相協調；可以保存大量的其他用戶數據；功耗足夠低，可以長時間依靠電池工作。
以下結合附圖，對本發明的上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。
圖1為現有與手機相接合SD存儲卡的結構示意圖；圖2為本發明可攜式指紋採集器的結構示意圖；圖3本發明的工作過程的流程圖；圖4為本發明執行寫操作過程的流程圖；圖5為本發明執行讀操作過程的流程圖。
附圖標記說明1-手機SD存儲卡插槽；2-SD存儲卡；21-SD存儲卡控制器；22-flash存儲器；3可編程邏輯器件；4指紋傳感器。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，本圖為現有與手機相結合的安全數碼存儲卡(SD存儲卡)的結構示意圖，與手機SD插槽1相連安全數碼存儲卡(SD存儲卡)2其包括安全數碼存儲卡(SD存儲卡)控制器21與閃爍存儲器(flash存儲器)22，構成一體化固體介質，沒有任何移動部分，所以不用擔心機械運動的損壞，現在的手機大都具有一個SD存儲卡插槽1，用以插接SD存儲卡2，所述的SD存儲卡控制器21使SD存儲卡2和內置該存儲卡的手機間進行相互認證，解析SD接口的命令，並控制flash存儲器22的操作；其具有硬體數據防寫保護開關，可避免儲存內容不慎刪除的風險。
請參閱圖2所示，本圖為本發明與手機相結合的可攜式指紋錄入系統的結構示意圖，在保留原SD存儲卡2的基礎上，通過可編程邏輯器件3，連接控制一個指紋傳感器4；在本結構中SD存儲卡控制器21用於解析SD存儲卡2接口的命令，並控制flash存儲器22的操作，操作類型有很多種，擴展外部設備只需要解釋其中兩種，讀命令字為(00，05)，寫命令字(80，85)。其他的操作類型，讓SD存儲卡控制器21直接控制flash存儲器22即可，無需幹擾。
所述的flash存儲器22用於存儲指紋數據或其他的數據，所述的其他數據為手機裡的一些文件。
所述的可編程邏輯器件3解析SD存儲卡控制器21發出的命令，將所述命令分解為文件系統對flash存儲器22的操作，或手機上的驅動程序對指紋傳感器4的操作，完成對flash存儲器22或者指紋傳感器4加載控制信號，來實現兩者對SD存儲卡控制器21的命令響應。
所述的指紋傳感器4為現有技術產品，如FPS200採集傳感器。
請參閱圖3為本發明工作過程的流程圖，其包括的步驟為a.可攜式指紋採集器的系統程序初始化；b.對可攜式指紋採集器執行寫操作；c.可攜式指紋採集器處於等待操作命令狀態，手機上的驅動程序系統發出操作指令；d.可編程邏輯器件3判斷總線操作類型，是寫操作類型，執行e，若是讀操作類型，則執行f；e.執行可攜式指紋採集器寫操作，操作完成返回c；f.執行可攜式指紋採集器讀操作，操作完成返回c。
請參閱圖4為本發明執行的寫操作實現過程的流程圖，所述的寫操作是指手機作業系統將控制命令或是其他需要傳輸的數據寫入可攜式指紋採集器，其包括的步驟為e1.在手機上啟動可攜式指紋採集器的寫操作；e2.由SD存儲卡控制器21進行動態地址映射；e3.可編程邏輯器件3判斷是否包含特徵數據，若包含執行e4，若不包含執行e5；e4.記錄當前的物理地址，將特徵數據後面的數據寫入指紋傳感器4；e5.將數據寫入flash存儲器22；e6.可攜式指紋採集器寫操作結束。
所述的啟動寫操作是指檢查命令字為80或85，SD存儲卡控制器21進行地址映射，在本發明中，SD存儲卡控制器21具有地址映射的功能，即數據塊在手機作業系統中的邏輯地址和flash存儲器22中的物理地址具有動態的映射關係，而這種映射關係對於手機上的作業系統是不可見的；可編程邏輯器件3對寫入的數據進行檢查，當發現數據具有特徵數據時，就把當前的物理地址記錄到B0，作為指紋傳感器4對應的物理地址，將其後面的數據寫入指紋傳感器4；若無特徵部分，則認為是對文件系統進行操作，不是對指紋傳感器進行的寫操作，則結束此次寫操作，而對手機系統本身而言，將由flash來響應這次寫操作；當設定的標識數據足夠複雜的時候，標記指紋傳感器的字節數據和文件系統中數據衝突的可能性小到可以忽略的程度。
請參閱圖5為本發明執行讀操作實現過程的流程圖，這種數據的傳輸是實時的，其包括的步驟為f1.手機啟動可攜式指紋採集器的讀操作；f2.由SD存儲卡控制器21進行動態地址映射；f3.可編程邏輯器件3判斷物理地址是否相同，若一致執行f4，若不一致執行f5；f4.由指紋傳感器4輸出數據，執行f6；f5.由flash存儲器22輸出數據，執行f6；f6.讀操作結束。
所述的啟動讀操作是指由手機作業系統將指紋傳感器4中獲得的數據，輸出給手機SD存儲卡2，比較當前訪問的物理地置與B0記錄的地址是否相等，如果地址比較是相等的，則由指紋傳感器4輸出採集到的指紋數據；如果地址比較不相等，則flash存儲器22輸出數據。
需要強調的是對於圖3所述的開機，系統初始化的時候，地址B0為無效地址，所以只會執行b寫操作；雖然SD存儲卡控制器21具有動態的地址映射關係，但只要每次向指紋傳感器22寫入命令的操作都帶有標識數據，那麼可編程邏輯器件3記錄的物理地址也隨著映射關係動態變化，也就總是能夠保證訪問的邏輯空間對應到指紋傳感器4。對於圖4，圖5所示，假設系統檢測到特徵數據，為對地址p的寫操作，則記錄B0＝地址p，以後讀操作中判斷指紋傳感器4的標準是判斷地址是否與地址p相等；凡是對地址p的讀取，都由指紋傳感器4輸出數據；系統再次檢測到特徵數據的寫操作對地址q，則記錄B0＝地址q，則以後判斷指紋傳感器4的標準就變為地址是否與地址q相等；凡是對地址q的讀取，都由指紋傳感器4輸出數據，那麼原來的地址p的讀取交給flash存儲器22輸出數據。
本發明並不放棄使用SD存儲卡2的空間，仍然利用手機作業系統的文件系統來進行SD存儲卡2的存儲空間文件操作。為了避免手機文件系統和指紋傳感器4之間的衝突，不使用文件來保存數據標識，避免文件拷貝之類的操作造成對指紋傳感器4的誤動作。
本發明利用文件系統定義的安全數碼存儲卡的存儲空間中未用的存儲空間，來擴展外部指紋傳感器4。具體方法如下SD存儲卡2的存儲空間中，有一部分是不會使用到的，在文件系統中稱為剩餘空間。例如，在文件分配表16(fat16)中，256M的SD存儲卡就有大約3000個剩餘的扇區(Sector)是屬於剩餘空間的；其他文件系統也有不等的剩餘空間。就利用這些文件系統不可見的剩餘空間來實現對指紋傳感器的訪問。
當訪問指紋傳感器4時，在扇區數據前面的部分填充特徵數據，後面的部分填充實際要寫入的數據。利用上面所述的地址映射方法，就可以把數據寫入到指紋傳感器4中去。
因為建立了地址映射關係。當讀取這些邏輯數據塊的時候，可編程邏輯器件3就可以知道是讀取指紋傳感器4的數據。而這些未用的區域，手機作業系統是不使用的，從而使外部設備和文件系統同時存在，而且共享同一個存儲空間。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種可攜式指紋採集器，其包括有安全數碼存儲卡插槽並具有處理器功能的信息終端、安全數碼存儲卡、指紋傳感器，其特徵在於，還包括一個可編程邏輯器件，其中安全數碼存儲卡插接在所述的信息終端的安全數碼存儲卡插槽內，通過可編程控制器與指紋傳感器連接在一起。
2.根據權利要求1所述的可攜式指紋採集器，其特徵在於，所述的安全數碼存儲卡是由安全數碼存儲卡控制器和存儲指紋數據或其他數據的閃爍存儲器組成，具有存儲空間，安全數碼存儲卡控制器用於解析安全數碼存儲卡接口的命令，控制閃爍存儲器的操作，而且實現動態地址映射。
3.根據權利要求1所述的可攜式指紋採集器，其特徵在於，所述的可編程邏輯器件與指紋傳感器相連接，實現對安全數碼存儲卡操作的解析。
4.根據權利要求2所述的可攜式指紋採集器，其特徵在於，所述的安全數碼存儲卡的存儲空間，利用有安全數碼存儲卡插槽並具有處理器功能的信息終端上作業系統的文件系統，來進行安全數碼存儲卡的存儲空間的文件操作，利用文件系統定義的安全數碼存儲卡存儲空間中未用的存儲空間，來擴展指紋傳感器。
5.根據權利要求1所述的可攜式指紋採集器，其特徵在於，所述的安全數碼存儲卡可採用符合安全數碼存儲卡接口協議的存儲設備；具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端為手機、個人數字助理或筆記本電腦。
6.一種可攜式指紋採集器的數據處理方法，其應用於所述的可攜式指紋採集器，包括實現對安全數碼存儲卡中閃爍存儲器操作的解析，其特徵在於，包括的步驟為a.可攜式指紋採集器上的系統程序初始化；b.執行對可攜式指紋採集器的寫操作；c.可攜式指紋採集器處於等待操作命令狀態，具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端上的驅動程序發出操作指令；d.可編程邏輯器件判斷總線操作類型，若是寫操作類型，執行e；若是讀操作類型，則執行f；e.執行可攜式指紋採集器寫操作，操作完成返回c；f.執行可攜式指紋採集器讀操作，操作完成返回c。
7.根據權利要求6所述的可攜式指紋採集器的數據處理方法，其特徵在於，所述的可攜式指紋採集器寫操作，其包括的步驟為e1.啟動可攜式指紋採集器寫操作；e2.由安全數碼存儲卡控制器進行動態地址映射；e3.可編程邏輯器件判斷是否包含特徵數據，若包含執行e4，若不包含執行e5；e4.可編程邏輯器件記錄當前的物理地址，將特徵數據後面的數據寫入指紋傳感器；e5將數據寫入閃爍存儲器；e6.可攜式指紋採集器的寫操作結束。
8.根據權利要求7所述的可攜式指紋採集器的數據處理方法，其特徵在於，所述的特徵數據，是指用來標記對指紋傳感器進行操作的字節數據；其後為要寫入指紋傳感器的控制字或需要傳輸的數據；若所述字節數據不包含特徵數據，則為文件系統對文件的寫操作，直接由閃爍存儲器響應寫操作。
9.根據權利要求7所述的可攜式指紋採集器的數據處理方法，其特徵在於，所述的可編程邏輯器件記錄的當前物理地址也隨著映射關係動態變化，使訪問的邏輯空間對應到指紋傳感器。
10.根據權利要求6所述的可攜式指紋採集器的數據處理方法，其特徵在於，所述的可攜式指紋採集器的讀操作，其包括的步驟為f1.啟動可攜式指紋採集器的讀操作；f2.由安全數碼存儲卡控制器進行動態地址映射；f3.可編程邏輯器件判斷當前物理地址是否相同，若一致執行f4，若不一致執行f5；f4.由指紋傳感器輸出數據，執行f6；f5由閃爍存儲器輸出數據，執行f6；f6.可攜式指紋採集器的讀操作結束。
11.根據權利要求10所述的可攜式指紋採集器的數據處理方法，其特徵在於，所述的可編程邏輯器件判斷當前物理地址是否相同，是指比較當前訪問的物理地址，是否為e4記錄的地址相同。
12.根據權利要求7或10所述的可攜式指紋採集器的數據處理方法，其特徵在於，所述的由安全數碼存儲卡控制器實行動態地址映射，即數據塊在具有安全數碼存儲卡插槽的信息終端作業系統中的邏輯地址和閃爍存儲器中的物理地址具有動態映射關係。
13.根據權利要求6所述的可攜式指紋採集器的數據處理方法，其特徵在於，所述的實現對安全數碼存儲卡中閃爍存儲器操作的解析是指把對閃爍存儲器的操作分解為文件系統對閃爍存儲器的操作，或是對指紋傳感器的操作，完成對閃爍存儲器或者指紋傳感器，加載控制信號，來實現兩者對安全數碼存儲卡控制器的命令響應。
全文摘要
一種利用SD存儲卡進行外部擴展的設備，特別涉及的是一種與具有SD存儲卡插槽的信息終端相結合，利用SD存儲卡的存儲方式擴展出指紋傳感器的可攜式指紋採集器。其中包括有SD存儲卡插槽並具有處理器功能的信息終端、SD存儲卡、指紋傳感器、還包括一個可編程邏輯器件，其中SD存儲卡插接在具有SD存儲卡插槽的信息終端的SD存儲卡插槽內，通過可編程控制器與指紋傳感器連接在一起；提供了一種應用於本發明設備的數據處理方法，在SD存儲卡具有動態地址映射的情況下得到邏輯地址和物理地址的映射關係；並利用文件系統定義的SD存儲空間中未用的存儲空間，來擴展指紋傳感器；達到了便於移動採集指紋數據，並且保存大量其他用戶數據的目的。
文檔編號G06K19/07GK101075293SQ20061008089
公開日2007年11月21日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者許盛柯, 張鵬, 張盱昊, 李凱安 申請人:北京欣網科科技有限公司