U盤是我們日常生活工作中經常使用到的工具之一，它能夠幫我們存儲和拷貝重要的文件和數據信息。它小巧便于攜帶、存儲容量大、價格便宜、性能可靠。U盤體積很小，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、甚至放進錢包里。存儲重要數據的U盤對我們非常重要，然而一旦我們丟失了U盤，也將意味著保密信息會被泄露。所以U盤的信息安全特別重要，隨著科技的進步和發展，近幾年推出了具有密碼功能的U盤，但還是會被人通過解密軟件和算法對U盤進行解密。

近幾年，隨著智能手機的發展，手機中的信息安全更為重要，于是開始出現聲紋識別、指紋、人臉識別、虹膜識別的技術應用在手機的軟件中。其中指紋解鎖比較適合于對U盤進行加密。因為指紋具有終身不變性、唯一性和方便性。指紋識別是通過比較不同指紋的細節特征點來進行鑒別。指紋識別技術涉及圖像處理、模式識別、計算機視覺、數學形態學、小波分析等眾多學科。由于每個人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區別，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，著力點不同會帶來不同程度的變形，又存在大量模糊指紋，如何正確提取特征和實現正確匹配，是指紋識別技術的關鍵。

于是，筆者通過運用單片機技術和指紋識別技術，設計和制作了一款指紋識別U盤。

筆者通過對普通U盤進行升級改造，來完成指紋識別U盤的設計和制作。整個指紋識別U盤的原理比較簡單。首先，在PC端通過指紋識別模塊進行指紋錄入，然后單片機實時獲取和判斷指紋模塊的匹配結果，如果匹配成功，單片機則通過控制三極管來接通U盤的電源，這時候電腦可以讀寫U盤里的數據。

電源部分，電源通過USB公頭供電，由USB供電設備提供5V的電壓，再經過SPX3819穩壓到3.3V后給單片機電路供電。雖然SPX3819只有SOT23-5的封裝，但其輸出電流可達500mA，它具有快速瞬態響應、寬輸入電壓范圍、低靜態電流、低噪聲、高PSRR等特點，是一款非常不錯的LDO線性電壓穩壓芯片。

U盤部分則是采用的黑膠體U盤，如下圖。黑膠體U盤是采用PIP封裝技術的U盤半成品模塊，它將USB接口和芯片進行集成。它具有存儲卡的超大容量、高讀寫速度、堅固耐用（抗重壓力達50牛頓）、強防水、防靜電、耐高溫等特點。

單片機部分采用的是僅有36個引腳的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內核，它具有72Mhz的主頻、64KB Flash、20KB SRAM、2個12位的ADC、7個定時器、2個硬件IIC接口、3個串口、2個SPI接口，而且還具有CAN接口和USB2.0接口。可以說是功能非常強大。

U盤電源控制部分比較簡單，通過單片機的IO口控制SS8550導通和關斷，從而控制U盤的電源。
指紋識別部分，是采用了電容式指紋識別模塊。電容指紋模塊是通過電容的數值變化來采集指紋。電容式傳感器屬于半導體傳感器的一種，應用廣泛的是半導體電容式指紋傳感器，電容傳感器采用自動控制技術調節指紋圖像像素以及指紋局部范圍敏感程度，在不同環境下結合反饋信息生成高質量圖像。由于提供了局部調整能力，即使對比度差的圖像(如手指壓得較輕的區域)也能被有效檢測到，并在捕捉瞬間為這些像素提高靈敏度，生成高質量指紋圖像。

電容指紋傳感器優點為圖像質量較好、一般無畸變、尺寸較小、易集成于各種設備。其發出的電子信號將穿過手指的表面和死性皮膚層，達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的安全性。手指的干濕度的問題，電容式傳感器越干越好，不存在光學傳感器的那些問題，濕度在85%是沒有問題的，太濕的話因為水是導體，會影響電場，所以，不可以超過這個85%的濕度。此外，因為采集的是真皮層的紋路，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，內置了指紋識別算法，方便開發使用，而且集成度高、體積小，方便嵌入到指紋識別U盤中。
接下來開始指紋識別U盤的制作。
1、選用合適的USB設備外殼

2、根據USB設備外殼內部的結構設計形狀、尺寸合適的電路板

3、對電路板進行焊接。

4、用熱風槍將黑膠體U盤焊接到電路板背面，使黑膠體的USB觸點與電路板焊盤通過焊錫相連接，這樣既起到連接的作用又起到固定的作用。

5、對外殼上蓋進行開孔。

6、安裝指紋識別模塊。

7、將焊接好的電路板放置到外殼內，并連接好指紋識別模塊。

8、最后將外殼安裝好，制作完成。

最后是對指紋識別U盤的程序設計，原理比較簡單，單片機實時獲取指紋識別匹配結果，如果匹配到正確指紋后，對黑膠體U盤進行供電，從而使得電腦能夠識別U盤。
在使用了一段時間后，感覺效果非常不錯。即使在干燥的天氣，指紋識別的成功率也比較高。