1  系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)思

GPRS指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)主要由指紋身份驗(yàn)證終端和身份驗(yàn)證服務(wù)器兩部分組成。系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示。其中，GGSN（Gateway GPRS Support Node）為網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)。

圖1  系統(tǒng)工作原理圖

指紋身份驗(yàn)證終端和指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器均可劃分為更小的子模塊：前者包含指紋驗(yàn)證模塊和GPRS模塊兩個(gè)子模塊；后者則由指紋錄入模塊和服務(wù)器管理軟件兩個(gè)子模塊構(gòu)成。圖2給出了完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2  系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

指紋身份驗(yàn)證終端包括鍵盤模塊、時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊、指紋識別模塊和GPRS模塊，以及能夠直觀地提示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的指示燈。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。系統(tǒng)選用Freescale公司高性能、低功耗的MC68HC908GP32（簡稱GP32）芯片作為主控芯片。

圖3  指紋身份驗(yàn)證終端硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.1  指紋識別模塊硬件接口設(shè)計(jì)

TFMDM1指紋識別模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，具有發(fā)送引腳UART_Tx和接收引腳UART_Tx。GP32通過內(nèi)部集成的增強(qiáng)型串行通信接口，可以很方便地實(shí)現(xiàn)與指紋識別模塊之間的通信。由于雙方接口電平都為TTL電平，能夠相互驅(qū)動，不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，直接對應(yīng)連接即可。

2.2  GPRS模塊硬件接口設(shè)計(jì)

本文利用GPRS模塊來實(shí)現(xiàn)終端與服務(wù)器端之間的數(shù)據(jù)收發(fā)。GPRS DTU（Data Terminal Unit，數(shù)據(jù)傳輸單元）對外提供RS232或者RS485的通信接口。由于GP32主控板與GPRS DTU之間的通信距離較短，一般不會超過50 cm，RS232接口足以保證兩者之間的正常通信。因此，選用RS232接口與GPRS DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。

圖4給出了GP32與GPRS模塊的硬件接口。

圖4  GP32與GPRS模塊的硬件接口

3  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩大部分，即指紋身份驗(yàn)證終端的軟件設(shè)計(jì)和服務(wù)器管理軟件的設(shè)計(jì)。這兩大部分分別實(shí)現(xiàn)不同的功能，且互相配合共同實(shí)現(xiàn)基于GPRS的網(wǎng)絡(luò)指紋身份驗(yàn)證功能。

3.1  指紋身份驗(yàn)證終端的軟件設(shè)計(jì)

如圖5所示，終端軟件主要由3個(gè)模塊構(gòu)成：分別為人機(jī)交互菜單、對指紋識別模塊二次開發(fā)以及控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。其中人機(jī)交互菜單模塊實(shí)現(xiàn)了切換操作界面、掃描按鍵、錄入數(shù)據(jù)及管理選項(xiàng)等功能。

圖5  指紋身份驗(yàn)證終端的軟件組成框圖

3.1.1  主函數(shù)的程序設(shè)計(jì)

圖6  系統(tǒng)主函數(shù)流程

圖6為主函數(shù)的程序流程。首先進(jìn)行一系列的初始化工作，包括GP32芯片初始化（設(shè)置內(nèi)部總線頻率為20 MHz和禁止COP模塊），鍵盤初始化（中斷允許），液晶初始化，串口初始化（波特率為19 200 bps、接收中斷允許等），系統(tǒng)數(shù)據(jù)初始化，中斷初始化（開放鍵盤中斷、串口接收中斷和總中斷）等。然后，查詢GPRS模塊的連接情況，若成功連接上指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器端，則進(jìn)入主循環(huán)；若連接失敗，則退出程序并給出故障提示。