CN101075293A - 便携式指纹采集器 - Google Patents

Abstract

一种利用SD存储卡进行外部扩展的设备，特别涉及的是一种与具有SD存储卡插槽的信息终端相结合，利用SD存储卡的存储方式扩展出指纹传感器的便携式指纹采集器。其中包括有SD存储卡插槽并具有处理器功能的信息终端、SD存储卡、指纹传感器、还包括一个可编程逻辑器件，其中SD存储卡插接在具有SD存储卡插槽的信息终端的SD存储卡插槽内，通过可编程控制器与指纹传感器连接在一起；提供了一种应用于本发明设备的数据处理方法，在SD存储卡具有动态地址映射的情况下得到逻辑地址和物理地址的映射关系；并利用文件系统定义的SD存储空间中未用的存储空间，来扩展指纹传感器；达到了便于移动采集指纹数据，并且保存大量其他用户数据的目的。

Description

便携式指纹采集器

技术领域

本发明涉及的是一种利用SD存储卡进行外部扩展的设备，特别涉及的是一种与具有安全数码存储卡(SD存储卡)插槽的信息终端(笔记本电脑、PDA、手机)相结合，利用SD存储卡的存储方式，扩展出指纹传感器的便携式指纹采集器。

背景技术

人体生物特征识别系统的主要识别类别分为生理特征(如指纹、掌纹、脸像、虹膜等)和行为特征(如语音、笔迹、步态等)两大类，其中关于生物生理特征识别技术是研究的热点和主流，尤其指纹识别技术是目前国际公认的应用最广泛、价格最低廉、识别结果最稳定、易用性最高的生物认证技术，相对于其它身份认证技术，自动指纹识别具有许多独到的信息安全优点，具体体现在以下几个方面：

(1)每个人的指纹是相当固定的，不会随着人的年龄的增长或身体健康程度的变化而变化，但是人的声音、面相等却存在较大变化的可能；

(2)指纹样本便于获取，易于开发其识别系统，实用性强。目前已有标准的指纹样本库，方便了识别系统的软件开发；另外，识别系统中完成指纹采样功能的硬件部分也较易实现；

(3)一个人的十指指纹皆不相同，这样可以方便地利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性；

(4)指纹识别中使用的模板并非最初的指纹图，而是由指纹图中提取的关键特征，这样既使系统对模板库的存储量较小也保护了使用者的个人隐私；

另外，对输入的指纹图提取关键特征后，可以大大减少网络传输的负担，便于实现异地确认，支持计算机的网络功能。

指纹数据采集是指纹识别的先序条件，而现有的指纹识别系统或是设备，都是利用计算机或其他的一些具有处理功能的处理器如DSP为平台进行，这些相应的平台和设备由于规模和价格等因素限置了指纹识别设备的发展和应用。

公开号为CN1503956A的中国专利申请，公开了一种利用指纹采集的方法，来提供一种简化手机操作的发明，在操作界面中提供了用于提取指纹的生物统计传感器.该传感器能够通过节约空间的方式集成到显示器中，并通过更高分辨率来扫描手指尖的纹路，通过与存储在装置中的样本进行比对，来识别属于授权用户的确定手指特性的指纹，通过检验指纹为通讯终端设备发送转发控制指令；其采集过程是通过设置在手机上的指纹生物统计传感器，进行操作仅仅与设置在手机中的指纹进行比对，检测手指方向，存储的指纹信息量少，并且这种生物统计传感器与显示器的集成，成本比较高。

公开号为CN1674500A的中国专利申请，公开了一种基于指纹的动态密码网络身份认证系统，其特征在于：包括安装在系统中的指纹识别服务器以及配备指纹采集器的客户机，其采集器是设置在PC机上，通过采集器实现对指纹的采集。由于采集器是以PC机为基础则，机动性差，特别是对于公安刑侦一类机动性强的行业，这种采集设备就显得更不方便了。

目前虽然已经产生了一些便携式指纹采集设备，但他们与计算机的接口通常只有两种口：USB接口或者CF卡接口；其中，

USB接口(Universal Serial Bus)即是“通用串行总线”。其在PC机方面应用很广，是标准的新一代的多媒体电脑的外设接口。

USB接口的指纹采集设备，例如带指纹录入功能的鼠标，专用的指纹采集设备等。利用USB高速传输的性能，指纹采集过程非常流畅，能够实现动态的指纹图像采集。但对于移动性要求非常高的PDA或手机，USB接口仅仅作为充电或者从设备接口，也就是说基本无法找到能够接外部USB设备的PDA或手机。

CF卡(Compact Flash)也有一些局限性，由于CF规范的定义，与其他种类的卡相比，CF接口的体积比较庞大。因此基本没有设CF卡接口的手机。而对于PDA，虽然能够方便实现指纹输入，但却占用了PDA自身的CF接口，从而导致必须要选用比较昂贵的其他类型的无线传输模块；另一个方面，CF卡接口的传输速度比较低，从而导致指纹采集过程中，达到实时动态采集比较困难。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷提供一种便携式指纹采集器，利用SD存储卡接口使采集设备非常容易连接到任何具有安全数码存储卡插槽的PDA或手机上进行指纹录入，传输速度足够快，能够满足实时动态采集指纹图像的需求。

为实现本目的，本发明便携式指纹采集器采用以下技术方案，包括具有安全数码存储卡插槽的信息终端、安全数码存储卡、可编程逻辑器件和指纹传感器；所述的具有安全数码存储卡插槽的信息终端包括具有安全数码存储卡插槽的手机、PDA、笔记本电脑；

所述的安全数码存储卡包括安全数码存储卡控制器与闪烁存储器组成，也可为迷你安全数码存储卡；本发明是利用安全数码存储卡存储功能，进行外部设备扩展，在提供存储空间同时，把应用程序都放在安全数码存储卡上，并保存大量的其他用户数据，SD接口的传输性能，能够实现实时动态采集指纹图像；

所述的安全数码存储卡控制器实行动态地址映射，即数据块在具有安全数码存储卡插槽的信息终端操作系统中的逻辑地址和闪烁存储器中的物理地址具有动态映射关系，而且这种映射关系对于具有安全数码存储卡插槽的信息终端上的操作系统是不可见的；

所述的闪烁存储器用于存储指纹数据或其他的数据；

所述的可编程逻辑器件，与指纹传感器相连接，实现对闪烁存储器操作的解析，把对闪烁存储器的操作分解为文件系统对闪烁存储器的操作，或是对指纹传感器的操作，完成对闪烁存储器或者指纹传感器，加载控制信号，来实现两者对安全数码存储卡控制器的命令响应；

所述的指纹采集装置用于采集指纹数据。

本发明提供了一种便携式指纹采集器的数据处理方法，其步骤包括：

a.便携式指纹采集器的系统程序初始化；

b 执行对便携式指纹采集器的写操作；

c.便携式指纹采集器处于等待操作命令状态，具有安全数码存储卡插槽的信息终端上的驱动程序发出操作指令；

d.可编程逻辑器件判断总线操作类型，若是写操作类型，执行e；若是读操作类型，则执行f；

e.执行便携式指纹采集器的写操作，操作完成返回c；

f.执行便携式指纹采集器的读操作，操作完成返回c。

所述便携式指纹采集器的写操作，其步骤包括：

e1.启动便携式指纹采集器的写操作；

e2.由安全数码存储卡控制器进行动态地址映射；

e3.可编程逻辑器件判断是否包含特征数据，若包含执行e4，若不包含执行e5；

e4.记录当前的物理地址，将特征数据后面的数据写入指纹传感器；

e5将数据写入闪烁存储器；

e6.写操作结束。

所述的特征数据，是指用来标记对指纹传感器进行操作的字节数据；其后为要写入指纹传感器的控制字或需要传输的数据。若非特征数据，则为操作系统对安全数码存储卡的写操作。

所述的便携式指纹采集器的读操作，其步骤包括：

f1.启动便携式指纹采集器读操作；

f2.由安全数码存储卡控制器进行动态地址映射；

f3.可编程逻辑器件判断物理地址是否相同，若一致执行f4，若不一致执行f5；

f4.由指纹传感器输出数据，执行f6；

f5 由闪烁存储器输出数据，执行f6；

f6.读操作结束。

所述的判断物理地址是否相同，是指比较当前访问的物理地址，是否为上述e4记录的地址相一致。

本发明的优点在于：移动式指纹采集器携带使用都非常方便；同时要求能够把采集到的指纹数据利用无线传输到指纹比对中心进行指纹比对；能够方便地和多种笔记本电脑、PDA或手机连接；且与PDA或手机的体积相协调；可以保存大量的其他用户数据；功耗足够低，可以长时间依靠电池工作。

以下结合附图，对本发明的上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

附图说明

图1为现有与手机相接合SD存储卡的结构示意图；

图2为本发明便携式指纹采集器的结构示意图；

图3本发明的工作过程的流程图；

图4为本发明执行写操作过程的流程图；

图5为本发明执行读操作过程的流程图。

附图标记说明：1-手机SD存储卡插槽；2-SD存储卡；21-SD存储卡控制器；22-flash存储器；3可编程逻辑器件；4指纹传感器。

具体实施方式

请参阅图1所示，本图为现有与手机相结合的安全数码存储卡(SD存储卡)的结构示意图，与手机SD插槽1相连安全数码存储卡(SD存储卡)2其包括安全数码存储卡(SD存储卡)控制器21与闪烁存储器(flash存储器)22，构成一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏，现在的手机大都具有一个SD存储卡插槽1，用以插接SD存储卡2，所述的SD存储卡控制器21使SD存储卡2和内置该存储卡的手机间进行相互认证，解析SD接口的命令，并控制flash存储器22的操作；其具有硬件数据写保护保护开关，可避免储存内容不慎删除的风险。

请参阅图2所示，本图为本发明与手机相结合的便携式指纹录入系统的结构示意图，在保留原SD存储卡2的基础上，通过可编程逻辑器件3，连接控制一个指纹传感器4；

在本结构中SD存储卡控制器21用于解析SD存储卡2接口的命令，并控制flash存储器22的操作，操作类型有很多种，扩展外部设备只需要解释其中两种，读命令字为(00，05)，写命令字(80，85)。其他的操作类型，让SD存储卡控制器21直接控制flash存储器22即可，无需干扰。

所述的flash存储器22用于存储指纹数据或其他的数据，所述的其他数据为手机里的一些文件。

所述的可编程逻辑器件3解析SD存储卡控制器21发出的命令，将所述命令分解为文件系统对flash存储器22的操作，或手机上的驱动程序对指纹传感器4的操作，完成对flash存储器22或者指纹传感器4加载控制信号，来实现两者对SD存储卡控制器21的命令响应。

所述的指纹传感器4为现有技术产品，如FPS200采集传感器。

请参阅图3为本发明工作过程的流程图，其包括的步骤为：

a.便携式指纹采集器的系统程序初始化；

b.对便携式指纹采集器执行写操作；

c.便携式指纹采集器处于等待操作命令状态，手机上的驱动程序系统发出操作指令；

d.可编程逻辑器件3判断总线操作类型，是写操作类型，执行e，若是读操作类型，则执行f；

e.执行便携式指纹采集器写操作，操作完成返回c；

f.执行便携式指纹采集器读操作，操作完成返回c。

请参阅图4为本发明执行的写操作实现过程的流程图，所述的写操作是指手机操作系统将控制命令或是其他需要传输的数据写入便携式指纹采集器，其包括的步骤为：

e1.在手机上启动便携式指纹采集器的写操作；

e2.由SD存储卡控制器21进行动态地址映射；

e3.可编程逻辑器件3判断是否包含特征数据，若包含执行e4，若不包含执行e5；

e4.记录当前的物理地址，将特征数据后面的数据写入指纹传感器4；

e5.将数据写入flash存储器22；

e6.便携式指纹采集器写操作结束。

所述的启动写操作是指检查命令字为80或85，SD存储卡控制器21进行地址映射，在本发明中，SD存储卡控制器21具有地址映射的功能，即数据块在手机操作系统中的逻辑地址和flash存储器22中的物理地址具有动态的映射关系，而这种映射关系对于手机上的操作系统是不可见的；

可编程逻辑器件3对写入的数据进行检查，当发现数据具有特征数据时，就把当前的物理地址记录到B0，作为指纹传感器4对应的物理地址，将其后面的数据写入指纹传感器4；若无特征部分，则认为是对文件系统进行操作，不是对指纹传感器进行的写操作，则结束此次写操作，而对手机系统本身而言，将由flash来响应这次写操作；当设定的标识数据足够复杂的时候，标记指纹传感器的字节数据和文件系统中数据冲突的可能性小到可以忽略的程度。

请参阅图5为本发明执行读操作实现过程的流程图，这种数据的传输是实时的，其包括的步骤为：

f1.手机启动便携式指纹采集器的读操作；

f2.由SD存储卡控制器21进行动态地址映射；

f3.可编程逻辑器件3判断物理地址是否相同，若一致执行f4，若不一致执行f5；

f4.由指纹传感器4输出数据，执行f6；

f5.由flash存储器22输出数据，执行f6；

f6.读操作结束。

所述的启动读操作是指由手机操作系统将指纹传感器4中获得的数据，输出给手机SD存储卡2，比较当前访问的物理地置与B0记录的地址是否相等，如果地址比较是相等的，则由指纹传感器4输出采集到的指纹数据；如果地址比较不相等，则flash存储器22输出数据。

需要强调的是：

对于图3所述的开机，系统初始化的时候，地址B0为无效地址，所以只会执行b写操作；

虽然SD存储卡控制器21具有动态的地址映射关系，但只要每次向指纹传感器22写入命令的操作都带有标识数据，那么可编程逻辑器件3记录的物理地址也随着映射关系动态变化，也就总是能够保证访问的逻辑空间对应到指纹传感器4。对于图4，图5所示，假设系统检测到特征数据，为对地址p的写操作，则记录B0＝地址p，以后读操作中判断指纹传感器4的标准是判断地址是否与地址p相等；凡是对地址p的读取，都由指纹传感器4输出数据；系统再次检测到特征数据的写操作对地址q，则记录B0＝地址q，则以后判断指纹传感器4的标准就变为地址是否与地址q相等；凡是对地址q的读取，都由指纹传感器4输出数据，那么原来的地址p的读取交给flash存储器22输出数据。

本发明并不放弃使用SD存储卡2的空间，仍然利用手机操作系统的文件系统来进行SD存储卡2的存储空间文件操作。为了避免手机文件系统和指纹传感器4之间的冲突，不使用文件来保存数据标识，避免文件拷贝之类的操作造成对指纹传感器4的误动作。

本发明利用文件系统定义的安全数码存储卡的存储空间中未用的存储空间，来扩展外部指纹传感器4。具体方法如下：

SD存储卡2的存储空间中，有一部分是不会使用到的，在文件系统中称为剩余空间。例如，在文件分配表16(fat16)中，256M的SD存储卡就有大约3000个剩余的扇区(Sector)是属于剩余空间的；其他文件系统也有不等的剩余空间。就利用这些文件系统不可见的剩余空间来实现对指纹传感器的访问。

当访问指纹传感器4时，在扇区数据前面的部分填充特征数据，后面的部分填充实际要写入的数据。利用上面所述的地址映射方法，就可以把数据写入到指纹传感器4中去。

因为建立了地址映射关系。当读取这些逻辑数据块的时候，可编程逻辑器件3就可以知道是读取指纹传感器4的数据。而这些未用的区域，手机操作系统是不使用的，从而使外部设备和文件系统同时存在，而且共享同一个存储空间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种便携式指纹采集器，其包括：有安全数码存储卡插槽并具有处理器功能的信息终端、安全数码存储卡、指纹传感器，其特征在于，还包括一个可编程逻辑器件，其中安全数码存储卡插接在所述的信息终端的安全数码存储卡插槽内，通过可编程控制器与指纹传感器连接在一起。

2.根据权利要求1所述的便携式指纹采集器，其特征在于，所述的安全数码存储卡是由安全数码存储卡控制器和存储指纹数据或其他数据的闪烁存储器组成，具有存储空间，安全数码存储卡控制器用于解析安全数码存储卡接口的命令，控制闪烁存储器的操作，而且实现动态地址映射。

3.根据权利要求1所述的便携式指纹采集器，其特征在于，所述的可编程逻辑器件与指纹传感器相连接，实现对安全数码存储卡操作的解析。

4.根据权利要求2所述的便携式指纹采集器，其特征在于，所述的安全数码存储卡的存储空间，利用有安全数码存储卡插槽并具有处理器功能的信息终端上操作系统的文件系统，来进行安全数码存储卡的存储空间的文件操作，利用文件系统定义的安全数码存储卡存储空间中未用的存储空间，来扩展指纹传感器。

5.根据权利要求1所述的便携式指纹采集器，其特征在于，所述的安全数码存储卡可采用符合安全数码存储卡接口协议的存储设备；具有安全数码存储卡插槽的信息终端为手机、个人数字助理或笔记本电脑。

6.一种便携式指纹采集器的数据处理方法，其应用于所述的便携式指纹采集器，包括实现对安全数码存储卡中闪烁存储器操作的解析，

其特征在于，包括的步骤为：

a.便携式指纹采集器上的系统程序初始化；

b.执行对便携式指纹采集器的写操作；

c.便携式指纹采集器处于等待操作命令状态，具有安全数码存储卡插槽的信息终端上的驱动程序发出操作指令；

d.可编程逻辑器件判断总线操作类型，若是写操作类型，执行e；若是读操作类型，则执行f；

e.执行便携式指纹采集器写操作，操作完成返回c；

f.执行便携式指纹采集器读操作，操作完成返回c。

7.根据权利要求6所述的便携式指纹采集器的数据处理方法，其特征在于，所述的便携式指纹采集器写操作，其包括的步骤为：

e1.启动便携式指纹采集器写操作；

e2.由安全数码存储卡控制器进行动态地址映射；

e3.可编程逻辑器件判断是否包含特征数据，若包含执行e4，若不包含执行e5；

e4.可编程逻辑器件记录当前的物理地址，将特征数据后面的数据写入指纹传感器；

e5将数据写入闪烁存储器；

e6.便携式指纹采集器的写操作结束。

8.根据权利要求7所述的便携式指纹采集器的数据处理方法，其特征在于，所述的特征数据，是指用来标记对指纹传感器进行操作的字节数据；其后为要写入指纹传感器的控制字或需要传输的数据；

若所述字节数据不包含特征数据，则为文件系统对文件的写操作，直接由闪烁存储器响应写操作。

9.根据权利要求7所述的便携式指纹采集器的数据处理方法，其特征在于，所述的可编程逻辑器件记录的当前物理地址也随着映射关系动态变化，使访问的逻辑空间对应到指纹传感器。

10.根据权利要求6所述的便携式指纹采集器的数据处理方法，其特征在于，所述的便携式指纹采集器的读操作，其包括的步骤为：

f1.启动便携式指纹采集器的读操作；

f2.由安全数码存储卡控制器进行动态地址映射；

f3.可编程逻辑器件判断当前物理地址是否相同，若一致执行f4，若不一致执行f5；

f4.由指纹传感器输出数据，执行f6；

f5由闪烁存储器输出数据，执行f6；

f6.便携式指纹采集器的读操作结束。

11.根据权利要求10所述的便携式指纹采集器的数据处理方法，其特征在于，所述的可编程逻辑器件判断当前物理地址是否相同，是指比较当前访问的物理地址，是否为e4记录的地址相同。

12.根据权利要求7或10所述的便携式指纹采集器的数据处理方法，其特征在于，所述的由安全数码存储卡控制器实行动态地址映射，即数据块在具有安全数码存储卡插槽的信息终端操作系统中的逻辑地址和闪烁存储器中的物理地址具有动态映射关系。

13.根据权利要求6所述的便携式指纹采集器的数据处理方法，其特征在于，所述的实现对安全数码存储卡中闪烁存储器操作的解析是指把对闪烁存储器的操作分解为文件系统对闪烁存储器的操作，或是对指纹传感器的操作，完成对闪烁存储器或者指纹传感器，加载控制信号，来实现两者对安全数码存储卡控制器的命令响应。

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