U盤(pán)是我們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦薪?jīng)常使用到的工具之一，它能夠幫我們存儲(chǔ)和拷貝重要的文件和數(shù)據(jù)信息。它小巧便于攜帶、存儲(chǔ)容量大、價(jià)格便宜、性能可靠。U盤(pán)體積很小，僅大拇指般大小，重量極輕，一般在15克左右，特別適合隨身攜帶，我們可以把它掛在胸前、吊在鑰匙串上、甚至放進(jìn)錢(qián)包里。存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)的U盤(pán)對(duì)我們非常重要，然而一旦我們丟失了U盤(pán)，也將意味著保密信息會(huì)被泄露。所以U盤(pán)的信息安全特別重要，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，近幾年推出了具有密碼功能的U盤(pán)，但還是會(huì)被人通過(guò)解密軟件和算法對(duì)U盤(pán)進(jìn)行解密。

近幾年，隨著智能手機(jī)的發(fā)展，手機(jī)中的信息安全更為重要，于是開(kāi)始出現(xiàn)聲紋識(shí)別、指紋、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別的技術(shù)應(yīng)用在手機(jī)的軟件中。其中指紋解鎖比較適合于對(duì)U盤(pán)進(jìn)行加密。因?yàn)橹讣y具有終身不變性、唯一性和方便性。指紋識(shí)別是通過(guò)比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行鑒別。指紋識(shí)別技術(shù)涉及圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、小波分析等眾多學(xué)科。由于每個(gè)人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定。由于每次捺印的方位不完全一樣，著力點(diǎn)不同會(huì)帶來(lái)不同程度的變形，又存在大量模糊指紋，如何正確提取特征和實(shí)現(xiàn)正確匹配，是指紋識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵。

于是，筆者通過(guò)運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)，設(shè)計(jì)和制作了一款指紋識(shí)別U盤(pán)。

筆者通過(guò)對(duì)普通U盤(pán)進(jìn)行升級(jí)改造，來(lái)完成指紋識(shí)別U盤(pán)的設(shè)計(jì)和制作。整個(gè)指紋識(shí)別U盤(pán)的原理比較簡(jiǎn)單。首先，在PC端通過(guò)指紋識(shí)別模塊進(jìn)行指紋錄入，然后單片機(jī)實(shí)時(shí)獲取和判斷指紋模塊的匹配結(jié)果，如果匹配成功，單片機(jī)則通過(guò)控制三極管來(lái)接通U盤(pán)的電源，這時(shí)候電腦可以讀寫(xiě)U盤(pán)里的數(shù)據(jù)。

電源部分，電源通過(guò)USB公頭供電，由USB供電設(shè)備提供5V的電壓，再經(jīng)過(guò)SPX3819穩(wěn)壓到3.3V后給單片機(jī)電路供電。雖然SPX3819只有SOT23-5的封裝，但其輸出電流可達(dá)500mA，它具有快速瞬態(tài)響應(yīng)、寬輸入電壓范圍、低靜態(tài)電流、低噪聲、高PSRR等特點(diǎn)，是一款非常不錯(cuò)的LDO線(xiàn)性電壓穩(wěn)壓芯片。

U盤(pán)部分則是采用的黑膠體U盤(pán)，如下圖。黑膠體U盤(pán)是采用PIP封裝技術(shù)的U盤(pán)半成品模塊，它將USB接口和芯片進(jìn)行集成。它具有存儲(chǔ)卡的超大容量、高讀寫(xiě)速度、堅(jiān)固耐用（抗重壓力達(dá)50牛頓）、強(qiáng)防水、防靜電、耐高溫等特點(diǎn)。

單片機(jī)部分采用的是僅有36個(gè)引腳的STM32F103T8U6，它采用了QFN封裝，使得芯片體積更小。麻雀雖小，五臟俱全。同樣集成了CortexM3內(nèi)核，它具有72Mhz的主頻、64KB Flash、20KB SRAM、2個(gè)12位的ADC、7個(gè)定時(shí)器、2個(gè)硬件IIC接口、3個(gè)串口、2個(gè)SPI接口，而且還具有CAN接口和USB2.0接口?？梢哉f(shuō)是功能非常強(qiáng)大。

U盤(pán)電源控制部分比較簡(jiǎn)單，通過(guò)單片機(jī)的IO口控制SS8550導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制U盤(pán)的電源。
指紋識(shí)別部分，是采用了電容式指紋識(shí)別模塊。電容指紋模塊是通過(guò)電容的數(shù)值變化來(lái)采集指紋。電容式傳感器屬于半導(dǎo)體傳感器的一種，應(yīng)用廣泛的是半導(dǎo)體電容式指紋傳感器，電容傳感器采用自動(dòng)控制技術(shù)調(diào)節(jié)指紋圖像像素以及指紋局部范圍敏感程度，在不同環(huán)境下結(jié)合反饋信息生成高質(zhì)量圖像。由于提供了局部調(diào)整能力，即使對(duì)比度差的圖像(如手指壓得較輕的區(qū)域)也能被有效檢測(cè)到，并在捕捉瞬間為這些像素提高靈敏度，生成高質(zhì)量指紋圖像。

電容指紋傳感器優(yōu)點(diǎn)為圖像質(zhì)量較好、一般無(wú)畸變、尺寸較小、易集成于各種設(shè)備。其發(fā)出的電子信號(hào)將穿過(guò)手指的表面和死性皮膚層，達(dá)到手指皮膚的活體層(真皮層)，直接讀取指紋圖案，從而大大提高了系統(tǒng)的安全性。手指的干濕度的問(wèn)題，電容式傳感器越干越好，不存在光學(xué)傳感器的那些問(wèn)題，濕度在85%是沒(méi)有問(wèn)題的，太濕的話(huà)因?yàn)樗菍?dǎo)體，會(huì)影響電場(chǎng)，所以，不可以超過(guò)這個(gè)85%的濕度。此外，因?yàn)椴杉氖钦嫫拥募y路，所以，表皮層的磨損是不影響他的靈敏度的。該模塊采用串口通訊，內(nèi)置了指紋識(shí)別算法，方便開(kāi)發(fā)使用，而且集成度高、體積小，方便嵌入到指紋識(shí)別U盤(pán)中。
接下來(lái)開(kāi)始指紋識(shí)別U盤(pán)的制作。
1、選用合適的USB設(shè)備外殼

2、根據(jù)USB設(shè)備外殼內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形狀、尺寸合適的電路板

3、對(duì)電路板進(jìn)行焊接。

4、用熱風(fēng)槍將黑膠體U盤(pán)焊接到電路板背面，使黑膠體的USB觸點(diǎn)與電路板焊盤(pán)通過(guò)焊錫相連接，這樣既起到連接的作用又起到固定的作用。

5、對(duì)外殼上蓋進(jìn)行開(kāi)孔。

6、安裝指紋識(shí)別模塊。

7、將焊接好的電路板放置到外殼內(nèi)，并連接好指紋識(shí)別模塊。

8、最后將外殼安裝好，制作完成。

最后是對(duì)指紋識(shí)別U盤(pán)的程序設(shè)計(jì)，原理比較簡(jiǎn)單，單片機(jī)實(shí)時(shí)獲取指紋識(shí)別匹配結(jié)果，如果匹配到正確指紋后，對(duì)黑膠體U盤(pán)進(jìn)行供電，從而使得電腦能夠識(shí)別U盤(pán)。
在使用了一段時(shí)間后，感覺(jué)效果非常不錯(cuò)。即使在干燥的天氣，指紋識(shí)別的成功率也比較高。