1  系統(tǒng)設計構思

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

圖1  系統(tǒng)工作原理圖

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

圖2  系統(tǒng)結構框圖

2  系統(tǒng)硬件設計

指紋身份驗證終端包括鍵盤模塊、時鐘模塊、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)運行狀態(tài)的指示燈。其硬件結構框圖如圖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  指紋身份驗證終端硬件結構框圖

2.1  指紋識別模塊硬件接口設計

TFMDM1指紋識別模塊提供標準的串行通信接口，具有發(fā)送引腳UART_Tx和接收引腳UART_Tx。GP32通過內(nèi)部集成的增強型串行通信接口，可以很方便地實現(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，不需要進行電平轉(zhuǎn)換，直接對應連接即可。

2.2  GPRS模塊硬件接口設計

本文利用GPRS模塊來實現(xiàn)終端與服務器端之間的數(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)軟件設計

本系統(tǒng)的軟件設計主要包括兩大部分，即指紋身份驗證終端的軟件設計和服務器管理軟件的設計。這兩大部分分別實現(xiàn)不同的功能，且互相配合共同實現(xiàn)基于GPRS的網(wǎng)絡指紋身份驗證功能。

3.1  指紋身份驗證終端的軟件設計

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

圖5  指紋身份驗證終端的軟件組成框圖

3.1.1  主函數(shù)的程序設計

圖6  系統(tǒng)主函數(shù)流程

圖6為主函數(shù)的程序流程。首先進行一系列的初始化工作，包括GP32芯片初始化（設置內(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證服務器端，則進入主循環(huán)；若連接失敗，則退出程序并給出故障提示。