开发指纹模块(基于STM32 MCU和串口TFT LCD模块的指纹识别)
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篇首语：形成天才的决定因素应该是勤奋-郭沫若本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了开发指纹模块(基于STM32 MCU和串口TFT LCD模块的指纹识别)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
开发指纹模块(基于STM32 MCU和串口TFT LCD模块的指纹识别)
文章来源：CNX Software中文站
注：这是在STONE技术公司工作的Amy的一篇客座文章，STONE技术公司是一家专门从事工业液晶显示模块的公司。
2019年11月，我计划开发一个指纹门锁项目。当我选择好指纹识别模块时，项目就被暂停了。不过，我想既然已经购买了指纹识别模块，那还是简单地测试一下吧。
这个指纹模块轻易地就能在线购买，它通过UART接口与单片机板通信。另外，它可以支持指纹扫描、指纹输入、指纹比较和指纹删除等功能。
因为该指纹模块制造商为STM32F103系列微控制器提供了一个演示程序，所以我买了一个基于STM32F103C8T6的小型开发板。
指纹模块的演示程序一般使用LED灯提示用户输入指纹并比较其状态（成功或失败）。但我个人比较倾向用显示屏来提示用户和显示结果，因此我选择了480×272分辨率的串口显示屏。该屏通过UART可以与单片机进行通信，具体型号是STONE STVC050WT-01，这部分我会在后面的章节中介绍。
硬件组件
总共使用了三个硬件模块：
- STM32开发板
- 指纹模块
- STONE STVC050WT-01 显示屏
带有UART TTL接口的指纹识别模块
指纹识别模块
UART指纹读取器模块是由意法半导体公司的STM32F205高速数字处理器驱动的，它集成了指纹算法（TFS-9）和高精度光学传感器（TFS-d400），支持指纹输入、图像处理、特征值提取、模板生成、模板存储、指纹比较和搜索，并公开了一个由主微控制器或处理器驱动的UART接口。
特征
- 敏感指纹传感和快速识别速度：指纹模块采用高精度光学路径和成像元件，因此使用时只需用手即可。
- 稳定性好：该模块采用STM32F205 单片机，功耗低、速度快。速度和稳定性都比中国芯片好一些。
- “科学结构”：该模块采用模块化结构、指纹传感器+处理主板+算法平台。
- 标准16针通用接口：传感器可独立选择，由光学和其他传感器取代；使用商业算法。
- 易于开发：串口UART 操作（可以直接连接到任何带串口的单片机上）极其简单。该公司还提供了演示软件、学习软件、MCU程序以及相关工具。
- 开放性：免费输入和输出指纹图片、指纹特征值文件和各种指纹操作。
应用场景
典型的应用程序包括指纹锁、指纹保险箱、指纹访问控制、指纹出勤、对讲机、人员识别、权限管理等。指纹模块可以在全球速卖通上购买，售价是37.78美元。
STONE 5英寸STVC050WT-01 4:3 TFT-LCD 模块
480×272 TFT 显示屏介绍
在这个项目中，我想使用STONE STVC050WT-01 TFT-LCD 来显示指纹模块的状态（包括输入状态、比较状态和指纹数据删除）。此显示屏配有驱动芯片，且能为用户界面开发提供开发软件。所以，用户只需根据需要通过软件以及任何按钮或文本框添加设计的 UI 图片，然后生成配置文件并以闪存形式接入显示屏。
STONE STVC050WT-01显示屏通过UART TTL信号与MCU通信。
从理论上来说，STONE显示屏和指纹模块硬件是可以直接连接的。但是，由于通信数据协议不同，无法建立通信。所以，仍需要MCU来处理串口通信。
显示屏模块
更多的技术信息，包括数据表都可以在产品页面获取，该模块以37.78美元的价格在全球速卖通上售卖 。
使用STONE 显示屏模块只需要4 步
- 使用 PhotoShop 或其他照片编辑软件设计用户显示界面。
- 使用STONE TOOL软件设计显示逻辑和按钮逻辑，并将设计文件下载到显示模块中。
- MCU通过串口与STONE 显示屏模块进行通信。
- 第 3 步获得的数据应使用在MCU的其他操作中。
STONE TOOL软件安装
从官方网站下载最新版本的STONE TOOL软件（当前为是 TOOL 2019版）并安装。
软件安装完成后，将会打开以下界面：
STONE TOOL软件界面
单击左上角的“文件”按钮以创建新项目，具体项目将会在下面部分进行介绍。
STM32 单片机开发板
我们使用基于STM32F103C8T6 MCU的开发板，该开发板可以在全球速卖通上通过快递购买，售价低于2美元。
STM单片机开发板
STM32开发环境
Keil vision是由Keil开发的集成开发环境。目前，主要有Vision2、Vision3、Vision4和Vision5几个版本。其实这当中是有一些故事的。2005年，Keil被Arm收购。2011年3月，Arm发布了最新集成开发环境的Realview MDK开发工具，该工具其实是集成了Keil uvision4的最新版本，其编译器和调试工具主要针对Arm设备进行了优化。
STM32使用KEIL MDK开发环境的具体情况，可以在该公司网站上找到。
STONE 显示屏和指纹模块测试项目的实现
开发板与STONE 显示屏的硬件连接
为了确保以后可以编写代码，我们首先必须确定硬件连接是可靠的。
STM32F103C8T6开发板和STVC050WT-01 TFT 显示屏通过UART连接，STM32F103C8T6开发板和指纹模块也可以通过UART连接。
确保硬件连接正确之后，继续下一步。
UI图形设计只需一步
首先，我们需要设计一个UI显示图像，它可以用PhotoShop软件或其他图像设计工具进行设计。UI 显示图像设计完成后，要将图像保存为 JPG 格式。（下图是我在Photoshop设计的UI 图像）
UI显示图像
TFT -LCD显示模块设计
打开STONE TOOL2019 软件，并创建一个新项目：
创建新项目
删除项目默认的图像
删除新项目加载的默认图像，并添加我们自己设计的 UI 图像。
如何通过STONE TOOL工具添加字体文件
项目添加字体文件
UI 设计时，会出现一个实时显示指纹验证的状态栏，因此你需要添加字体以及文本显示组件和按钮。
效果如下：
UI设计效果
如何生成STONE LCD的配置文件
完成上述 UI 设计后，你可以生成配置文件并将其下载到 STVC050WT-01 显示屏上，在 STONE 开发材料中对该显示屏进行过描述。
生成配置文件并下载
执行步骤 1 ：生成配置文件，然后将 U盘插入计算机，U盘就会显示出来。
执行步骤2：然后单击“下载到你磁盘”，将配置文件下载到 U盘中，之后再将 U盘插入 STVC050WT-01 中以完成升级。
如何通过 UART TTL接口连接指纹模块
指纹模块实际上由两部分组成：
- 光学收集器
- 驱动电路
核心部分是驱动电路，且由STM32F2系列芯片集成。该芯片将指纹算法和扫描算法嵌入到芯片中，并采用UART通信来获取结果，这为应用程序的开发人员提供了非常方便的条件。
硬件连接：
VCC— 3.3 v或5v
GND — GND
TXD（指纹模块串口发送）— RXD（PC或单片机串口Rx）
RXD（指纹模块串口接收）— TXD（PC或单片机串口Tx）
BL（指纹头背光，未连接）— IO端口
RST（指纹模块重置，未连接）— IO端口
首先，你可以使用 Windows PC 通过串口与指纹模块进行通信，从而进行测试。你们也可以在微雪百科中上找到更多的细节信息。
STM32 应用开发
你们可以访问指纹模块供应商的官方网站，下载指纹模块演示程序，然后使用KEIL软件打开程序。
在进一步开发软件之前，我们先来连接一下硬件。
硬件连接图
然后通过串口控制台发送指令的方式检查连接是否能正常工作。
串口工具发送指令
我用最终代码(main.c)对程序做了一些小修改，如下所示：
具体代码点文末了解更多
我们还必须要修改stm32f10x_it.c文件，以此来添加 USART 中断处理函数。
具体代码点击文末了解更多
添加中断处理函数
最终结果
最后，我们只需要连接STM32板、指纹模块、显示屏幕和电源。而后按下 STONE 显示屏上方对应的按钮，你应该就能够添加、删除和验证指纹了。
指纹识别结果
指纹识别结果
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