采用单片机实现指纹识别U盘

U盘是我们日常生活工作中经常使用到的工具之一，它能够帮我们存储和拷贝重要的文件和数据信息。它小巧便于携带、存储容量大、价格便宜、性能可靠。U盘体积很小，仅大拇指般大小，重量极轻，一般在15克左右，特别适合随身携带，我们可以把它挂在胸前、吊在钥匙串上、甚至放进钱包里。存储重要数据的U盘对我们非常重要，然而一旦我们丢失了U盘，也将意味着保密信息会被泄露。所以U盘的信息安全特别重要，随着科技的进步和发展，近几年推出了具有密码功能的U盘，但还是会被人通过解密软件和算法对U盘进行解密。

近几年，随着智能手机的发展，手机中的信息安全更为重要，于是开始出现声纹识别、指纹、人脸识别、虹膜识别的技术应用在手机的软件中。其中指纹解锁比较适合于对U盘进行加密。因为指纹具有终身不变性、唯一性和方便性。指纹识别是通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。

于是，笔者通过运用单片机技术和指纹识别技术，设计和制作了一款指纹识别U盘。

笔者通过对普通U盘进行升级改造，来完成指纹识别U盘的设计和制作。整个指纹识别U盘的原理比较简单。首先，在PC端通过指纹识别模块进行指纹录入，然后单片机实时获取和判断指纹模块的匹配结果，如果匹配成功，单片机则通过控制三极管来接通U盘的电源，这时候电脑可以读写U盘里的数据。

电源部分，电源通过USB公头供电，由USB供电设备提供5V的电压，再经过SPX3819稳压到3.3V后给单片机电路供电。虽然SPX3819只有SOT23-5的封装，但其输出电流可达500mA，它具有快速瞬态响应、宽输入电压范围、低静态电流、低噪声、高PSRR等特点，是一款非常不错的LDO线性电压稳压芯片。

U盘部分则是采用的黑胶体U盘，如下图。黑胶体U盘是采用PIP封装技术的U盘半成品模块，它将USB接口和芯片进行集成。它具有存储卡的超大容量、高读写速度、坚固耐用（抗重压力达50牛顿）、强防水、防静电、耐高温等特点。

单片机部分采用的是仅有36个引脚的STM32F103T8U6，它采用了QFN封装，使得芯片体积更小。麻雀虽小，五脏俱全。同样集成了CortexM3内核，它具有72Mhz的主频、64KB Flash、20KB SRAM、2个12位的ADC、7个定时器、2个硬件IIC接口、3个串口、2个SPI接口，而且还具有CAN接口和USB2.0接口。可以说是功能非常强大。

U盘电源控制部分比较简单，通过单片机的IO口控制SS8550导通和关断，从而控制U盘的电源。
指纹识别部分，是采用了电容式指纹识别模块。电容指纹模块是通过电容的数值变化来采集指纹。电容式传感器属于半导体传感器的一种，应用广泛的是半导体电容式指纹传感器，电容传感器采用自动控制技术调节指纹图像像素以及指纹局部范围敏感程度，在不同环境下结合反馈信息生成高质量图像。由于提供了局部调整能力，即使对比度差的图像(如手指压得较轻的区域)也能被有效检测到，并在捕捉瞬间为这些像素提高灵敏度，生成高质量指纹图像。

电容指纹传感器优点为图像质量较好、一般无畸变、尺寸较小、易集成于各种设备。其发出的电子信号将穿过手指的表面和死性皮肤层，达到手指皮肤的活体层(真皮层)，直接读取指纹图案，从而大大提高了系统的安全性。手指的干湿度的问题，电容式传感器越干越好，不存在光学传感器的那些问题，湿度在85%是没有问题的，太湿的话因为水是导体，会影响电场，所以，不可以超过这个85%的湿度。此外，因为采集的是真皮层的纹路，所以，表皮层的磨损是不影响他的灵敏度的。该模块采用串口通讯，内置了指纹识别算法，方便开发使用，而且集成度高、体积小，方便嵌入到指纹识别U盘中。
接下来开始指纹识别U盘的制作。
1、选用合适的USB设备外壳

2、根据USB设备外壳内部的结构设计形状、尺寸合适的电路板

3、对电路板进行焊接。

4、用热风枪将黑胶体U盘焊接到电路板背面，使黑胶体的USB触点与电路板焊盘通过焊锡相连接，这样既起到连接的作用又起到固定的作用。

5、对外壳上盖进行开孔。

6、安装指纹识别模块。

7、将焊接好的电路板放置到外壳内，并连接好指纹识别模块。

8、最后将外壳安装好，制作完成。

最后是对指纹识别U盘的程序设计，原理比较简单，单片机实时获取指纹识别匹配结果，如果匹配到正确指纹后，对黑胶体U盘进行供电，从而使得电脑能够识别U盘。
在使用了一段时间后，感觉效果非常不错。即使在干燥的天气，指纹识别的成功率也比较高。