专利名称：能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种指纹认证装置和方法，尤其是能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备及方法。
背景技术：
目前，公知的指纹识别设备，是由指纹传感器、指纹识别处理器、FLASH存储器、I/O接口电路等，连接宿主计算机而成参见附图1。人手接触指纹传感器，采集指纹图像，将它与预先存储在FLASH、或宿主计算机中的指纹模板进行匹配记分。若分值大于设定阈值，则判为待查指纹与指纹模板出于同一手指，验证通过。否则，认为两枚指纹失配，验证失败。
但是，公知的指纹识别设备不能感测并响应无线鼠标和无线键盘发出的无线信号，指纹认证过程的人机交互必须经由两个独立的I/O接口迂回进行，外设累赘、接口开销大；公知的无线鼠标和无线键盘不能识别使用者的身份，不能切断非法使用鼠标/键盘的输入通道；当非法使用者打开输入通道后，宿主计算机公知的安全保护措施，即Windows登录/屏幕保护、密钥管理、网上密码登录四个环节上，都缺少指纹认证手段。以上三方面看似孤立的安全隐患相互叠加，导致整个指纹认证和宿主计算机系统的安全性能降低。
发明内容
为了克服现有指纹认证设备不能感测和处理无线鼠标和无线键盘信号；现有无线鼠标、键盘接收装置不能识别操作者身份；宿主计算机公知安全措施中缺少指纹认证措施，这三方面所造成的安全缺陷，本发明提供一种能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，该装置不仅能方便地检测、处理无线鼠标和无线键盘发出的无线信号，使其发挥正常无线人机交互的功能；还能对无线鼠标和无线键盘操作者的身份加以识别，及时切断非法的键盘/鼠标输入操作；在不另增硬件设备和I/O接口情况下，应用本认证设备中含有的指纹信息和认证功能，对宿主计算机现有安全实施，即Windows登录/屏幕保护、密钥管理、网上密码登录这四个环节，添加指纹认证措施，达到既提高系统安全性能，又增加系统易用性的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这种能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，主要包括由指纹传感器1.1、指纹识别处理器1.2、FLASH存储器1.3和接口电路构成的公知的指纹识别模块。在公知的指纹识别模块的基础上，增设了无线信号接收电路2.1和USB接口电路2.2，同时将现有指纹识别模块的I/O接口改为USB接口1.41，USB接口电路2.2分别与无线信号接收电路2.1、指纹识别模块中的USB接口电路1.41、计算机中的USB接口电路1.5相连接。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还可以进一步完善。所述的USB接口电路2.2主要包括USB单片机电路2.21和USB集线电路2.22，无线信号接收电路2.1通过USB单片机电路2.21与USB集线电路2.22相连接；USB集线电路2.22的一路与指纹识别模块中的USB接口电路1.41相连接；另一路与计算机中的USB接口电路1.5相连接。
本发明所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证方法，主要包括以下步骤1)、无线信号接收电路2.1检测到无线键盘和鼠标的无线信号；2)、启动指纹验证程序，通过指纹识别模块进行指纹验证；3)、如验证通过，即完成后续应答处理流程，并开启输入通道，使无线信号接收电路2.1、指纹识别模块和宿主计算机通过USB接口电路2.2进行交互信号传递；4)、否则，封闭无线键盘、鼠标非法操作的输入通道。
本发明的指纹认证方法通过上述验证以后，再用指纹启动宿主计算机Windows登录/屏幕保护；用指纹提取密钥，进行文件加解密；用指纹提取密码进行网上登录。
所述用指纹启动Windows登录/屏幕保护，是宿主机开机后，本发明指纹认证设备立刻接管Windows登录/屏幕保护的流程控制，将流程指向基于本认证设备的指纹认证程序，若未通过验证，即刻停止Windows登录或开启屏幕流程。其中包含的必要步骤是1、设备序列号验证，计算机先读取认证设备的序列号8.5，将它与PC机中预先存储的序列号进行比对8.6；2、登录权限验证；3、指纹验证。
所述用指纹密钥提取，进行文件加解密，包含的主要步骤是1、设备序列号验证；2、指纹验证；3、提取密钥；4、对文件加解密；5、删除原文件。
所述用指纹提取密码进行网上登录，包括的主要步骤是1、指纹验证；2、提取密码；3、网上登录提交。
本发明有益的效果是1、指纹认证装置直接接收、处理无线鼠标和无线键盘信号，革新了计算机标准外设与专用外设的配置格局，促其朝集约化方向发展；2、身份认证功能从宿主计算机前移至外部设备，开辟了系统安全策略新思路、新渠道；3、改变现有认证流程中迂回的信息流向，提高指纹认证系统的整体安全等级；4、集成计算机无线外设的接口资源，摆脱诸多缆线束缚；5、引用生物特征信息，改善现有计算机操作使用中的安全措施。
图1是现有指纹认证系统的结构框图；图2是本发明的结构框图；图3是本发明USB接口电路构成图；图4是本发明无线接收信号的传递处理顺序；图5是实施例1的无线信号接装置的电路图；图6是实施例1的USB单片机电路图；图7是实施例1的USB集线电路图；图8是实施例2的Windows登录/屏幕保护程序框图；图9是实施例3的文件加解密程序框图；图10是实施例4的指纹提取密码程序框图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述。
实施例1这种能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，电路部分由指纹传感器1.1、指纹识别处理器1.2、FLASH存储器1.3、USB接口、无线接收电路2.1、USB单片机电路2.21、USB集线电路2.22连接组成；其中USB集线电路2.22将分别含有USB接口电路的指纹识别模块、无线接收装置、和宿主计算机三者连接起来。
无线信号接收电路2.1，主要包括混频电路4.1、中频滤波电路4.2、中频放大电路4.3、鉴频电路4.4、低通滤波电路4.5和判决电路4.6。所接收的无线信号的传递处理顺序见附图4，各电路之间的连接关系是参见附图5从天线接收的无线信号经高频放大电路放大后，接入接收芯片U8的引脚20(MIXI)；经芯片内部混频电路混频后，从引脚3(MIXO)接入外部中频滤波电路4.2，滤波后接入中频输入接收芯片U8的引脚5(IFIN)；芯片内部电路进行中频放大，接收芯片U8的引脚8(IFO)将被放大的中频信号引至外部一个相移鉴频电路4.4，再回送引脚9(QUAD)对信号解调，从引脚10(AFO)送入外部低通滤波电路4.5；滤波后的解调信号进入接收芯片U8的引脚11(LPFI)，在芯片内部放大、判决后，从引脚15(FSKO)最后输出数字信号。
本实施例无线接收电路，采用的处理芯片是HT9124，所接收的无线键盘工作频率占用通道127.185MHz，鼠标工作频率占用通道227.085MHz，工作时鼠标和无线键盘或多个鼠标之间干扰性较低，而且也不会影响无线电话等数字无线设备。
所述USB单片机电路2.21中包含1、USB处理芯片；2、本振电路；3、稳压电路。各电路之间的连接关系是参见附图6从无线信号接收电路输出的数字信号，接入USB处理芯片U2的引脚14(PC0/RxC0)；处理成符合USB规范的信号由引脚41(USB D-)和引脚42(USB D+)输出；稳压芯片引脚1(Vout)，输出+3.3v，供给USB引脚44(Vcc)，保证芯片工作电压；晶振输入引脚8(XIN)、9(XOUT)，构成本振电路。
本实施例USB单片机电路，采用的处理芯片是Sypress公司的2N2135SC单片机，它集成了51单片机内核，带有USB接口，工作电压为3.3V，工作主频12M。如附图6所示，本实施例应用了比较典型的12M晶振电路，和AMC76382稳压芯片提供的3.3V工作电压。此单片机可以由PC机下载应用程序，可以方便驱动软件的升级。
所述USB集线电路2.22中包含1、集线芯片；2、本振电路；3、接口电源保护电路。各电路之间的连接关系是参见附图7从USB单片机电路输出的数字信号DM2、DP2接入USB集线芯片U4的引脚1(USB2_DM)、引脚2(USB2_DP)；经集线芯片处理后，从引脚25(USB_DM)、26(USB_DP)联入PC机，从27(USB1_DM)、28(USB1_DP)联入指纹识别模块。晶振与USB集线芯片U4输入引脚20(XTAL1)、21(XTAL2)，构成本振电路。
本实施例USB集线电路，采用了现在市场上最通用的USB1.1协议的USB HUB芯片AU9254A21，工作频率12M，工作电压直接采用USB口的5V电源，通过简单的阻容配合实现1转4的USB HUB功能。要注意的是在分成多路USB口时，最好用自恢复保险丝作为每个USB设备的的电源保护，这样在其中一路设备出问题时可以保证另一路设备的正常运行，提高电路的可靠性。
实施例2本实施例为指纹启动Windows登录/屏幕保护程序设计的流程是首先显示指纹认证登录界面8.1，再从PC机读取序列号和设备参数8.2～8.3，若不能成功打开指纹认证设备8.4，则要判别是否允许登录密码8.10；获得允许后，弹出Windows缺省登录框，用密码进行登录8.11。若已成功打开指纹认证设备8.4，宿主计算机先读取认证设备的序列号8.5，将它与PC机中预先存储的序列号进行比对8.6，通过后，还要判断是否有登录权限8.7，获取合法登录权限后，才最后验证指纹8.8，通过后，成功登录8.9，或者打开屏幕保护。
实施例3本实施例为指纹管理密钥，进行文件加解密功能，所设计的程序流程是首先打开指纹认证设备，读取其中的序列号9.1，将它与PC机的序列号相匹配9.2，若通过9.3，则验证指纹，通过后提取密钥9.4，对文件进行加解密处理9.5；若加解密成功9.6，则删除原文件9.7。
实施例4本实施例为用指纹提取密码，在网上进行递交/登录所采用的程序流程是首先启动网页10.1，在本机端的指纹认证设备上按手指10.2，若验证通过10.3，则将事先录入的用户名和密码提出出来10.4，填入网页并提交10.5。
权利要求
1.一种能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，主要包括由指纹传感器(1.1)、指纹识别处理器(1.2)、FLASH存储器(1.3)和接口电路(1.4)构成的指纹识别模块，其特征在于指纹识别模块中的接口电路(1.4)采用USB接口电路(1.41)；增设了无线信号接收电路(2.1)和USB接口电路(2.2)，USB接口电路(2.2)分别与无线信号接收电路(2.1)、指纹识别模块中的USB接口电路(1.41)、计算机中的USB接口电路(1.5)相连接。
2.根据权利要求1所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，其特征在于所述的USB接口电路(2.2)主要包括USB单片机电路(2.21)和USB集线电路(2.22)，无线信号接收电路(2.1)通过USB单片机电路(2.21)与USB集线电路(2.22)相连接；USB集线电路(2.22)的一路与指纹识别模块中的USB接口电路(1.41)相连接；另一路与计算机中的USB接口电路(1.5)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，其特征在于所述无线信号接收电路(2.1)，主要包括混频电路(4.1)、中频滤波电路(4.2)、中频放大电路(4.3)、鉴频电路(4.4)、低通滤波电路(4.5)和判决电路(4.6)。
4.根据权利要求3所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，其特征在于天线与高频放大电路的输入端相连接，高频放大电路的输出端与接收芯片U8的引脚20相连接；接收芯片U8的引脚3与外部中频滤波电路(4.2)相连接，中频滤波电路(4.2)的输出端与接收芯片U8的引脚5相连接，即中频输入端；接收芯片U8的引脚8与鉴频电路(4.4)输入端相连接，鉴频电路(4.4)的输出端与接收芯片U8的引脚9相连接；接收芯片U8的引脚10与低通滤波电路(4.5)的输入端相连接，低通滤波电路(4.5)的输出端与接收芯片U8的引脚11相连接。
5.根据权利要求1或2所述能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，其特征在于所述USB单片机电路(2.21)，主要包括USB处理芯片U2、本振电路和稳压电路。
6.根据权利要求5所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，其特征在于无线信号接收电路(2.1)中接收芯片U8的引脚15与USB处理芯片U2的引脚14相连接；稳压电路中的稳压芯片的引脚1与USB处理芯片U2的引脚44相连接；晶振与USB处理芯片U2的引脚8和引脚9相连接，构成本振电路。
7.根据权利要求1或2所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，其特征在于所述USB集线电路(2.22)主要包括集线芯片U4、本振电路和接口电源保护电路。
8.根据权利要求7所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，其特征在于USB处理芯片U2的输出端引脚41和引脚42分别与USB集线芯片U4的引脚1和引脚2相连接，USB集线芯片U4的引脚25和引脚26与计算机相连接，USB集线芯片U4的引脚27和引脚28与指纹识别模块相连接；晶振与USB集线芯片U4的引脚20和引脚21相连接，构成本振电路。
9.一种能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证方法，其特征在于主要包括以下步骤主要包括以下步骤1)、无线信号接收电路(2.1)检测到无线键盘和鼠标的无线信号；2)、启动指纹验证程序，通过指纹识别模块进行指纹验证；3)、如验证通过，即完成后续应答处理流程，并开启输入通道，使无线信号接收电路(2.1)、指纹识别模块和宿主计算机通过USB接口电路(2.2)进行交互信号传递；4)、否则，封闭无线键盘、鼠标非法操作的输入通道。
10.根据权利要求9所述的能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证方法，其特征在于主机开机后，本发明指纹认证设备立刻接管Windows登录，将流程控制指向启动指纹认证程序，未通过验证的，即刻停止开机；其中包含的必要步骤是1)、设备序列号验证电脑先读取认证设备的序列号(8.5)，将它与PC机中预先存储的序列号进行比对(8.6)；2)、登录权限验证；3)、指纹验证。
全文摘要
本发明涉及一种能够接收无线鼠标和无线键盘信号的指纹认证设备，在公知的指纹识别模块的基础上，增设了无线信号接收电路和USB接口电路，USB接口电路分别与无线信号接收电路、指纹识别模块和计算机中的USB接口电路相连接。本发明的指纹认证方法，主要包括以下步骤1)无线信号接收电路检测到无线键盘和鼠标的无线信号；2)启动指纹验证程序；3)如验证通过，即完成后续应答处理流程，并开启输入通道；4)否则，封闭无线键盘、鼠标非法操作的输入通道。本发明有益的效果是1.革新了计算机标准外设与专用外设的配置格局，促其朝集约化方向发展；2.身份认证功能从宿主计算机前移至外部设备；3.集成计算机无线外设的接口资源。
文档编号G06F3/00GK1570955SQ200410017939
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月23日 优先权日2004年4月23日
发明者李荣焕, 贺晓明, 汪涤, 邱柏云 申请人:杭州中正生物认证技术有限公司