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文章作者 & &


免责声明

本文档仅供学习和研究使用,请勿使用文中的技术源码用于非法用途,任何人造成的任何负面影响,与本人无关.


下面是原作者的文章链接

  • https://www.ednchina.com/news/201906211001.html 感兴趣的朋友可以先看一下原帖,然后再看这篇文章,也许会有更多的帮助。


前期准备

按照原作者的设计,我们准备了下列材料:

  1. USB HUB 一个

  2. Arduino pro mini 开发板一块

  3. 指纹识别模块 (FPM3X) 一个

  4. 键盘 一把 (普通办公键盘或机械键盘即可,静电容、光轴键盘由于触发原理异于常规键盘,电路构造和通讯协议都可能存在差异,所以这里只考虑常规构造的键盘)

  5. 杜邦线、热缩管若干

为了能完全一致的实现本次 DIY,所选用的指纹识别模块和 Arduino pro mini 等,都和原作者使用的是同型号同规格

(ps:这个指纹识别模块在某宝只有一家卖,还巨他妈贵,在某宝的相关推荐中我们还发现:一个成品的无线直插式 Windows 指纹解锁模块才 59 包邮)


制作过程中所途遇到的麻烦

  1. 首先不得不吐槽一波:Arduino pro mini 这个型号的开发板,小组采购的第一块 pro mini 到货以后,拆开包装拿来烧录程序,

    在正常情况下烧录时是会亮三个灯的(也是后来知道的),结果这第一块板永远只亮一个灯,问卖家之后,答曰不提供任何技术支持。。。

    在网上也只能零星的找到 mini 系列其他各种冷门型号的电路图或电气特性说明书。google 查阅还发现,Arduino pro mini 还分为红色底板和蓝色底板两种型号(即海外版和国内版)。

    机智的我又询问了某宝上其他出售 pro mini 型号板子的卖家,竟然统一得到回复:不提供任何技术支持,然后随便发了个过期的或者牛头不对马嘴的文档下载链接。

    直到我翻看买家评论,有位大哥说自己买了3块只有一块是好的,想到会不会是只买了一块正好中奖拿了块坏掉的,我当即另外找了3家店铺下单各买了一块 pro mini。

    由于这种开发板都是十几块钱的小物件,商家为了节省成本通常都选择用便宜的快递渠道,某 ms 和 dayday 快递的派件效率真的是"惊人",

    当然这也算是我们的采购失误,事先没考虑物流因素,整个 DIY 周期的一半时间都是花费在 "等快递" 上,往往等东西到了,前一天进行到的步骤还要重来。

    果然,后面买来的板子都是完好的,程序烧录和代码测试都能完美通过。

  2. 还有就是国内某些无良作坊,数据线不按照标准生产,竟然把表示电源正负极颜色的线胡乱接,完全违背 "红正黑负" 的基本电气常识,导致后期直接将 USB HUB 直接烧毁。

    按理说,用万用表的正负表笔触碰对应颜色的电线,得到测量值应该是个 +5V 左右的电压值(万用表当然是好的啦,一直都有在使用)

    当时通电测试之前没考虑过这一项,因为觉得20块的扩展线而已,又没有什么技术含量,结果哪知道还真有憨批厂商连颜色都不按标准来!

    "红正黑负"在电气行业中是最基本的行业规格,反接的话相当于交警告诉你"红灯行,绿灯停"一样离谱。

    刚通电之后就产生了一股烧焦的臭味,怕反烧笔记本电脑赶紧就把所有的连接处都拆断,后来逐一排查时才发现居然坏在这样一个不起眼连接点上,然而 USB HUB 已经烧坏,不可逆转。

    这些作坊 (生产厂商) 真的非常奇妙,以后但凡是用非知名品牌的线材前,一定要先测一下!


正文

我们先按照原作者的设计思想复现电路,仔细分解后得知:键盘只是个载体,该指纹识别模块不和键盘输入输出有什么其他交互,纯粹和键盘的数据线并行来与电脑通信;

FPM3X 传感器将识别到的二进制信息 (指纹) 被 Arduino 板编码成 PIN 密码后,模拟输入电脑完成解锁,当然解锁的密码是事先设置好的。

比如:张三的电脑解锁密码是 123456,张三录入了自己的中指指纹 A,指纹 A 的数据被 Arduino 模拟成 "按下 123456 再按回车"。

Arduino pro mini 开发板和其中的程序代码负责模拟成 HID 操作,而 HUB 的功能就是使两个 HID 设备 (键盘实体和 "指纹 + Arduino 板") 共用一个总线来和电脑通信。

以上是手绘的图,所以我们将电路剥离开来,先测试指纹识别模块的功能,如果能完成指纹识别模块的单独运作,这个电路就基本上完成了。


原电路复现

然而具体的接线方法原作者并没有详细说明,所上传的接线图片也较为模糊 (指纹模块和 Arduino 板子的部分也被遮挡)。

参考作者 Arduino 程序代码的注释发现,并没有对 A0 类的输出口进行定义,所以也没用这类口,VCC 和 GND 正常连接,黄绿线分别接 Arduino 的 TX 端和 RX 端 (后续也进行过多次黄绿线的对调测试)。

TX 是数据传入端 (transmit),RX 是数据接收端 (respond),两者只有电平信号的输送,即使反接也不足以烧坏电路,顶多就是不发生通信

如图,代码编译正常,烧录成功。

最后我们打开串口调试助手,进行测试。

这里说明一下,这里回包的"Unknow error"并不是实际意义上的未知错误,而是原作者程序代码里"报错信息"的返回值命名为"Unknow error"。

在串口调试助手中按作者的方法对其发送"A,3 "后,回包为"Please enter the ID you want to enroll",说实话,实验到这一步得到这个反馈让我们感到十分欣慰,

因为这个回包的内容是提示让我们在识别模块上按下指纹,好录入解锁的"通行证",我激动的伸出中指抚摸在指纹识别模块上,但是始终没有出现像原作者所说的返回一个"ok"的提示。

后期无论我们等待多久、如何尝试改变手指触碰角度和方向、换接黄绿线、调整电压、重布线、转接TTL……永远都卡在了"录入指纹成功"的这一步上。

指纹识别模块的黄绿线和 RX、TX 的两种接法均未能实现。


总结失败的原因

在基本的电路复现中,最大的问题在于:录入指纹时,识别模块永远无法返还一个"成功"的回馈。 即使是单独用上位机程序测试硬件模块时,模块也是可以正常录入指纹图像信息的。

至于为什么没有按照原作者给出的设定给出相应的反馈,推测是以下几点:

  1. 电路硬件部分还是有缺失

  2. 软硬件匹配出现问题,

  3. 某个步骤的做法不同但作者未说明

  4. 作者可能是指纹模块店的老板,或是希望大家在知乎通过这篇文章对他本人发起付费咨询

另外,加接 TTL 通信协议转换模块也是行不通的,这会导致 Arduino pro mini 和 USB 转 TTL 模块 不能进行匹配的数据交互。

Sarah-Briggs
Atomic-Crash
r0fus0d