一種基于藍(lán)牙4.0技術(shù)的賬戶管理器設(shè)計

王帆

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，各種社交平臺、支付平臺、購物網(wǎng)站、服務(wù)應(yīng)用平臺、游戲平臺等各類應(yīng)用日漸豐富了人們的生活，但賬號繁多難以記憶的問題也日漸凸顯。為了能夠方便、安全的解決該問題，作者應(yīng)用藍(lán)牙4.0技術(shù)和指紋識別技術(shù)設(shè)計了一種賬戶管理器，以便人們隨時隨地查詢各類賬號和密碼。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙4.0；指紋識別；CC2540

1 概述

早在2015年，由TalkingData發(fā)布的《10億說：行業(yè)精細(xì)發(fā)展，O2O熱度空前》分析報告就已經(jīng)指出，全國平均每部移動設(shè)備上安裝的應(yīng)用軟件高達(dá)34款。如何安全便捷的管理繁多的應(yīng)用軟件賬戶已經(jīng)成為困擾移動設(shè)備用戶的一大難題。為此，筆者運用藍(lán)牙4.0技術(shù)以及指紋識別技術(shù)設(shè)計了一種離線賬戶管理器（以下簡稱管理器）旨在解決該問題。

2 總體思路

管理器的整個系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：一部分是具備藍(lán)牙功能的移動終端APP（筆者以安卓手機(jī)為例），一部分是管理器終端。管理器終端硬件上主要由電源管理、控制及存儲、藍(lán)牙通信、指紋識別、顯示及按鍵部分構(gòu)成。整個系統(tǒng)工作主要有三個狀態(tài)：（1）初始化狀態(tài)：完成管理器終端首次使用的一些設(shè)置，如：用戶指紋錄入、權(quán)限建立等。（2）賬戶信息寫入狀態(tài)：管理器終端通過藍(lán)牙與移動終端中的APP進(jìn)行互聯(lián)，但為保證安全性，APP僅能夠完成對賬戶信息的編輯和下發(fā)，管理器終端也僅能夠完成狀態(tài)信息的上報和賬戶信息的存儲。（3）離線賬戶查詢和刪除：管理器終端完成指紋識別、賬戶查詢、信息顯示和賬戶刪除等。

3 硬件設(shè)計

3.1 電源部分

采用鋰電池供電方案，電源管理芯片以TP4056為核心完成對鋰電池的充電管理，具體電路如圖1所示。TP4056是一款單節(jié)鋰電池恒流恒壓充電器，能夠提供1A的充電電流，并且具備智能熱調(diào)節(jié)和再充功能。在這里需要注意的是R1和R4的阻值需要依據(jù)電池端的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R3的特性以及電池工作溫度范圍來確定，具體計算如下：

設(shè)電池工作范圍為-15℃～+80℃，當(dāng)-15℃時，R3阻值為RL=55.7K；+80℃時，R3阻值為RH=1.6K。設(shè)輸入TP4056的TEMP管腳電壓為VTEMP，當(dāng)+80℃時，VTEMP=VTEMPH=K1*VCC；-15℃時， 再由TP4056數(shù)據(jù)手冊知，輸入TEMP管腳的電壓VTEMP范圍為45%～80%VCC，故K1=0.45，K2=0.8，將K1、K2、RH、RL帶入上式，計算得出R1=1.6K，R4=7.239K。

3.2 控制及存儲部分

微控制器（MCU）采用STM8AL3189作為管理器終端的控制核心，但由于MCU內(nèi)部存儲資源有限不能滿足大量賬戶信息的存儲，因此需單獨的存儲器來完成賬戶信息的存儲。本設(shè)計存儲器采用M95M01-DF，該存儲器是一個SPI接口的存儲容量為1Mbit的EEPROM存儲器，若以一個賬戶12個漢字和24個密碼為例，該存儲器可以存儲超過2600個賬戶信息，能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足設(shè)計的存儲需要。在此仍然需要注意的是STM8AL3189是不具備LCD接口的，因此按照ST公司提供的數(shù)據(jù)手冊第18腳必須接到VDD，另外低電平的復(fù)位方式也可能和其它型號的MCU復(fù)位方式不同，因此在電路設(shè)計上也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3.3 指紋識別部分

采用R301電容指紋識別模塊，該模塊采用先進(jìn)的指紋傳感器和高性能的DSP處理器，并且內(nèi)嵌完整的指紋識別算法和協(xié)議，小于0.1%的拒真率、小于0.001%的認(rèn)假率的特點，同時提供USB和USART接口。但由于R301采用5V供電，因此不能直接用鋰電池供電，需要通過升壓后才能給R301供電。為此，筆者選用5V輸出的升壓芯片MAX751完成升壓供電設(shè)計。同理，R301的IO電平也需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能和STM8AL3189電平進(jìn)行匹配。為此，筆者選用NLSX4373完成IO口的電平轉(zhuǎn)換，該芯片為安森美半導(dǎo)體推出的帶推挽輸出的自動感測雙向轉(zhuǎn)換器，只需要簡單的電路即可完成雙向電平轉(zhuǎn)換。完成電源匹配和IO電平匹配后，僅需R301的RX與TX通過NLSX4373后與STM8AL3189的PC3和PC2連接即可。

3.4 顯示和按鍵部分

顯示器采用點陣為128*64的OLED顯示屏，OLED顯示屏具有輕薄、體積小、像素點密集、功耗低等特點。由于STM8AL3189的SPI接口有限，因此對OLED的操作采用普通IO口模擬SPI通信協(xié)議即可完成對OLED的操作。按鍵部分用四個按鍵組成4路外部中斷輸入，分別與STM8AL3189的4個外部中斷輸入端口連接即可。

3.5 藍(lán)牙通信部分

采用CC2540藍(lán)牙通信模塊，該模塊內(nèi)嵌藍(lán)牙4.0協(xié)議，具有I2C、USART接口，15*24.4*1.8mm的超小體積，能夠嵌入PCB板等優(yōu)勢，同時提供完備的藍(lán)牙抓包分析工具和仿真調(diào)試工具。硬件上僅需將STM8AL3189的PG0、PG1和PG2分別與CC2540的TX、RX和RESET連接即可。

4 軟件設(shè)計

系統(tǒng)整個軟件由移動終端APP（andriod手機(jī)APP）和管理器終端軟件組成，上位機(jī)軟件借助谷雨電子提供的開發(fā)工具包和Android藍(lán)牙應(yīng)用實例可以快速完成編寫，并實現(xiàn)上位機(jī)的藍(lán)牙管理、數(shù)據(jù)通信以及人機(jī)交互。而管理器終端軟件則需要以STM8AL3189為控制核心根據(jù)具體的電路設(shè)計來進(jìn)行，通過外部中斷、SPI、USART等接口完成對藍(lán)牙通信、指紋管理、信息讀存、賬戶管理、信息顯示。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計的賬戶管理器利用藍(lán)牙4.0技術(shù)和指紋識別技術(shù)，配合上位機(jī)APP既能夠與各種藍(lán)牙設(shè)備互聯(lián)，又能夠安全、方便的管理用戶的各種賬戶信息，具有非常強(qiáng)的通用性和實用價值。

參考文獻(xiàn)

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