指紋門鎖解決方案 —— 基于CCM3310S-H芯片

1 概述 
        指紋識別具有方便、快速、精確等特點，目前被廣泛應用于考勤、門禁、智能手機等多種領域。指紋門鎖是把指紋識別技術應用于傳統門鎖中，使用起來更便捷、更安全，具有廣闊的發展前景。
        目前常用的指紋門鎖是主控芯片+指紋模組的方案，指紋模組由指紋傳感器和指紋算法芯片組成，成本較高。如果主控芯片具有指紋算法處理功能，則主控芯片可直接外接指紋傳感器，大大提升產品競爭力。天津國芯提供指紋門鎖解決方案，采用自主研發的CCM3310S-H單芯片設計，芯片具備指紋算法加速功能，提供方案的硬件設計參考和相應軟件驅動，能夠幫助客戶快速設計出自己的指紋門鎖產品。支持接入阿里云IoT，通過ICA認證。

2 安全芯片 
        CCM3310S-H芯片采用國內具有自主知識產權的32位CPU安全內核CS0進行設計，具有低功耗、高性能、多功能及高安全性等特點。可廣泛應用于指紋模組等產品中，以及網上銀行、移動支付、數據安全、保密通信、版權控制等領域。典型工作頻率100MHz。

2.1 芯片框圖

2.2 片上存儲資源
      - RAM：128KB
      - EFLASH：1280KB

2.3 加密算法
        支持SM2 、SM3 、SM4 、DES/3DES、AES、RSA、SHA等多種信息安全算法的硬核，具有國內領先的算法處理速度。

2.4 指紋算法加速
        具備指紋算法加速功能，支持濾波指令、三角函數指令、張量指令等。

2.5 通訊接口
        包含多種接口類型，有USB OTG、UART（最多2組）、EPORT（中斷GPIO，最多16個接口）、SPI（最多4組）、I2C、IOS7816（最多3組）接口，最大限度滿足客戶的板級通信需求。

2.6 低功耗模式
        sleep:<400uA, wakeup time 50uS
        poweroff1:<100uA , wakeup time 55uS
        poweroff2 :<2uA , wakeup time 700uS

2.7 封裝形式

        QFN32 (4mm*4mm)：SPI*2、I2C、UART、EPORT

        QFN40(5mm*5mm)： USB、ISO7816、SPI*2、I2C、UART、EPORT

  
3 解決方案 
        此方案采用CCM3310S-H安全芯片做為主控，外接指紋傳感器，使用指紋加速模塊實現指紋識別算法，可快速識別指紋并開鎖。也可通過按鍵輸入密碼開鎖、射頻IC卡開鎖、藍牙/GPRS遠程和普通鑰匙開鎖。攝像頭可采集現場圖片并存儲于外部FLASH，指示燈和語音用于輸出工作狀態。系統采用干電池供電，主控平時處于待機模式，待機模式下可通過按鍵、射頻模塊及藍牙模塊的電平喚醒。支持接入阿里云IoT，通過ICA認證。方案的框圖如下所示：

3.1 外圍模塊
      - 指紋傳感器
        通過SPI外接指紋傳感器。
      - 攝像頭
        通過SPI外接攝像頭模塊。
      - 存儲器
        SPI擴展FLASH，存儲開鎖記錄等數據。
      - 鍵盤
        外接觸摸式IC，或矩陣式按鍵，可密碼開鎖。
      - 通信方式
        藍牙或GPRS，可遠程開鎖。
      - 射頻模塊
        刷卡開鎖。
      - 語音
        通過SPI接口外接語音模塊。
      - 物理接口
        Micro USB，主機通過USB配置門鎖。
      - 鎖栓控制
        控制鎖栓的電磁鐵。
      - 電池
        使用鋰/干電池，外接AD模塊檢測電池電量。
      - 指示燈
        指示電源及狀態。