STM32传感器模块编程实践(十三)人脸识别模块简介及驱动
人脸识别技术在强大的人脸识别算法加持下轻松实现刷脸门禁,考勤,闸机,签到,安防监控,相册分类,美颜,人脸支付,登录等功能环节，本文介绍了使用STM32单片机实现人脸录入，人脸识别等功能
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文章目录
一.概要
BE5100模块应用广泛，只要涉及到授权、管理、开关等方面的功能，均可用 BE5100模块的人脸识别功能来代替 IC 卡、密码、硬件开关等，适合从低端到高端的所有系统，比如：
门锁、保险柜、金融等安全领域。
门禁系统、工控机、 驾培、考勤等身份领域；
私人会所、管理软件、授权许可等管理领域；
医保领取、养老领取、人脸支付等金融领域。
二.BE5100模块主要技术指标
三.BE5100模块接线说明
BE5100模块与单片机只要4根线就能连接
单片机开发板 人脸识别模块
3.3V-----------------------VDD
GND----------------------GND
PA9------------------------RX
PA10----------------------TX
四.BE5100模块通讯协议介绍
串口通讯参数：
指令格式：
以下对指令包中各域进行说明。
1：同步域（SyncWord）：作为指令包开头的字节，固定为 EF AA。
2：消息类别（MsgID）：消息类别主要分成 3 类，命令消息（Command）、应答消息（Reply）和通知消息（Note）。
3：数据域字节数（Size）：数据域包含的字节数。
4：数据域（Data）：需要传输的具体数据，如确认码、参数等。若无数据传输，数据域可为空。
5： 校验域(Check)：对 MsgID、Size、Data 这三个区域所有字节按位进行异或运算(XOR)。
消息类别MsgID主要定义如下：
单片机发给模块命令帧格式如下：
模块返回给单片机命令帧如下：
例如人脸识别模块的复位命令消息：
单片机发送的数据帧格式：
模块返回的数据帧格式：
串口通讯示例：
单片机Send：EF AA 10 00 00 10
单片机Recv：EF AA 00 00 02 10 00 12
五.人脸识别模块录入与识别流程
人脸录入操作流程：
在录入过程中，人脸锁算法模组不限制录入方向的顺序，用户可以任意组合录入方向的顺序，上图是以其中一种顺序为例进行说明。
当主控下达录入某个方向的人脸的指令后，模组开始工作，并实时地返回人脸的状态、位置、姿态等信息（以NOTE 消息的形式返回），用户可根据该信息提醒录入人进行姿态位置的调整，当录入成功后，模组将以 REPLY 消息的形式返回录入结果，如果录入不成功，模组也会相应地返回失败的原因。值得注意的是，当模组采集到的第一帧图像就录入成功时，将直接以 REPLY 消息的形式返回结果。录入过程中可通过 FACE RESET 指令终止录入,先前的录入状态也会清零。如果在录入过程中突然断电，之前录入的人脸也不会保存。
人脸验证操作流程：
六.STM32单片机与人脸识别模块录入与识别实验
1.硬件准备
STLINK接STM32F103C8T6开发板，STLINK接电脑USB口，5V USB线接板子的USB口。
指纹模块与单片机开发板接线：
103C8T6 开发板
5V --------------------------------------模块 V
PA10-----------------------------------模块 T
PA9 ------------------------------------模块 R
GND------------------------------------模块 G
2.软件工程
采用STM32F103C8T6标准库软件工程方式。
3.软件主要代码
串口数据接收相关代码
//接收标志函数，返回0说明没收据接收，返回1说明有数据收到
uint8_t Uart_RecvFlag(void)
{
if(UartRxOKFlag==0x55)
{
UartRxOKFlag=0;
UartRxLen=UartIntRxLen;
memcpy(Usart1Data.Uart_RxBuff,UartIntRxbuf,UartIntRxLen);//把缓冲区的数据，放入需要解析的数组
UartIntRxLen=0;
Usart1Data.Rx_Len = UartRxLen; //取出最后的接收长度
Usart1Data.receive_flag = SET; //进定时器就是接收完成 设置完成标志位。
return 1;
}
return 0;
}
//串口2在1字节接收完成回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(void)
{
UartRxFlag=0x55;//接收标志置位
UartIntRxbuf[UartRxIndex]=USART_ReceiveData(USART1);//数据写入缓冲区
UartRxIndex++;//记载数目加1
if(UartRxIndex>=sizeof(UartIntRxbuf))//缓冲区是10字节，如果存满，归零
{
UartRxIndex=0;
}
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//接收中断打开
}
//1ms调用一次，用来判断是否收完一帧
void UART_RecvDealwith(void)
{
if(UartRxFlag==0x55)
{
if(UartIntRxLen<UartRxIndex)//UartIntRxLen小于UartRxIndex，说明有收到新的数据，把接收长度增加
{
UartIntRxLen=UartRxIndex;
}else
{
UartRxTimer++;
if(UartRxTimer>=50)//50ms,等待，没收到新数据，说明已经收完一帧
{
UartRxTimer=0;
UartRxFlag=0;
UartRxOKFlag=0x55;
UartRxIndex=0;
}
}
}
}
/*以上是串口 的通用接收 判断 回调 接收完成等函数*/
main函数代码
//主函数，采用外部8M晶振，72M系统主频，可以在void SetSysClock(void)函数中选择主频率设置
int main(void)
{
int i;
delay_init(); //延时函数初始化,通过Systick中断实现1ms延时功能
RCC_Configuration();//USART1时钟使能，GPIO时钟使能
NVIC_Configuration();//中断接收使能
GPIO_Config_Init(); //USART1管脚PA9,PA10初始化
USART_Config_Init();//USART1配置，波特率115200，8位数据，1位停止位，无校验
OLED_Init();//OLED初始化
OLED_Clear();//OLED清屏
OLED_ShowCHinese(18,0,0);//显示中文(光)
OLED_ShowCHinese(36,0,1);//显示中文(子)
OLED_ShowCHinese(54,0,2);//显示中文(物)
OLED_ShowCHinese(72,0,3);//显示中文(联)
OLED_ShowCHinese(90,0,4);//显示中文(网)
OLED_ShowString(6,3,(uint8_t *)"Face Detection");//显示字符
OLED_ShowString(6,6,(uint8_t *)"STM32F103 Demo");//显示字符
Uart1_Send_Reset();//模组复位命令。
while (1)
{
OLED_DISPLAY();//显示函数
KEY_SCAN(); //按键扫描函数。
Uart1_Deal();//与人脸识别模块通讯
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
}
人脸识别配置相关
/**复位命令。。。*/
void Uart1_Send_Reset(void)
{
uint8_t i;
i = 0;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xEF; //固定的消息开头同步字 0xEF 0xAA
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xAA; //固定的消息开头同步字 0xEF 0xAA
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x10; //消息 ID 0X10复位信息
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //数据大小 几个字节。高8位 数据位 高字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //数据大小 几个字节。低8位 后边没数据位了 数据位低字节。
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x10; //没有数据位了 这位就是校验位
UART1_Send(i);
//delay_ms(100); //删除等待
}
/**核实发送识别。**/
void Uart1_Send_Verify(void) //串口1给 屏幕识别的信息 。 解锁 开始 识别人脸 开始比对。 开始识别。。。。
{
uint8_t i;
i = 0;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xEF;//固定的消息开头同步字 0xEF 0xAA
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xAA;//固定的消息开头同步字 0xEF 0xAA
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x12;//消息 ID 0X12复位信息, 解锁。 解锁后断电。？？？？？
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //数据大小 高8位
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x02;//数据大小 低8位
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //数据
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x05; //数据 超时时间
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x15; //异或校验 异或校验是 从 EF AA 的后边 开始的 最后一位是异或校验
UART1_Send(i);
}
/*删除人员的ID*/ //这个是删除指定人员的ID
void Uart1_Send_Delete_User_ID(uint16_t ID)
{
uint8_t i;
i = 0;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xEF;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xAA;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x20; //删除用户 //删除指定的用户。
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //数据长度高字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x02; //数据长度低字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = (ID >> 8) &0XFF; //取高8位
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = ID & 0XFF; //取低8位
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = Check_Sum_Xor(&Usart1Data.Uart_TxBuff[2],5);
UART1_Send(i);
}
/**读取模组内所有的 ID的命令协议不同单独处理。**/
void Uart1_Send_Get_All_User_ID(void) //读取模组内部所有用户数量和用户ID列表
{
uint8_t i;
i = 0;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xEF;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xAA;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x24; //读取模组内部所有用户数量和用户ID列表，
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //高字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x01; //低字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //低字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x25; //异或校验。。。。。。
UART1_Send(i);
}
//**删除所有命令。
void Uart1_Delete_all_User_ID(void)
{
uint8_t i;
i = 0;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xEF;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xAA;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x21; //读取模组内部所有用户数量和用户ID列表，
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //高字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //低字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x21; //异或校验。。。。。。
UART1_Send(i);
}
///***删除指定人员的ID
void Uart1_Send_Delete_Point_User_ID(uint8_t H_D,uint8_t L_D)
{
uint8_t i;
i = 0;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xEF;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xAA;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x20; //删除用户 //删除指定的用户。
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //数据长度高字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x02; //数据长度低字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = H_D;//取高8位
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = L_D;//取低8位
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = Check_Sum_Xor(&Usart1Data.Uart_TxBuff[2],5);
UART1_Send(i);
}
/**手动单帧 添加人脸命令**/
void Uart1_Send_EnrollSingleWithID_Point_User_ID(void)
{
uint8_t i;
i = 0;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xEF;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0xAA;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x1D; //录入用户。
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00; //数据长度高字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x23; //数据长度低字节
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x00;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = 0x0A;
Usart1Data.Uart_TxBuff[i++] = Check_Sum_Xor(&Usart1Data.Uart_TxBuff[2],Usart1Data.Uart_TxBuff[4]+3);
UART1_Send(i);
}
if(Usart1Data.receive_flag == SET) //接收完成标志位。 在中断里设置的接收完备
{
Usart1Data.receive_flag = RESET; //重新复位
//接收判断是什么状态。
switch(Usart1Data.Uart_RxBuff[5]) //收到模块发送了过来的数据
{
case 0x10: //这个是异或校验值。
{//复位成功
///复位命令
Usart1Data.Uart_RxBuff[5] = 0;
break;
}
case 0x01:
{//通知包
/////*****/////备用未使用
Usart1Data.Uart_RxBuff[5] = 0;
break;
}
case 0x12: //识别
{
if(Usart1Data.Uart_RxBuff[6] == 0x00 &&((Usart1Data.Uart_RxBuff[7] << 8) + Usart1Data.Uart_RxBuff[8]) < 101) //ID最大的值是1----100 //识别成功后有数据。
{/*识别成功后的ID*/
Face_ID = Usart1Data.Uart_RxBuff[7]<<8 |Usart1Data.Uart_RxBuff[8];
Display_Cmd = 0x02;//识别成功
////人脸识别成功 // 显示人脸识别成功。
//去显示识别成功
}
else if(Usart1Data.Uart_RxBuff[6] == 0x08 && Usart1Data.Uart_RxBuff[7] == 0x18) //没有已录入的用户 未检测到人脸
{
Display_Cmd = 0x04;//显示未注册
}
//如果都不是识别到的数据。都不是识别到的ID
else /// EF AA 00 00 26 12 08 FF FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 3C
//对应的识别失败。Uart_RxBuff[7] Uart_RxBuff[8] 是 FF FF 就是识别失败 成功会返回识别到的正确ID。
{//识别失败
Display_Cmd = 0x03;//显示识别失败
}
break; //正常switch识别到然后退出。。。。
//去显示识别成功。
}
case 0x1D: //这个是 添加人脸特征值返回的数据。
{
if(Usart1Data.Uart_RxBuff[6] == 0x00)//注册成功
{
Face_ID = Usart1Data.Uart_RxBuff[7]<<8 |Usart1Data.Uart_RxBuff[8];//添加成功后返回添加的ID值是多少。
Display_Cmd = 0x07;//去显示录入成功
}
else if(Usart1Data.Uart_RxBuff[6]==0x0A) //杭州模组不适用。
{
Display_Cmd = 0x08;
}
else if(Usart1Data.Uart_RxBuff[6]==0x0D) //杭州模组录入超时 录入的时候没有人脸的情况下。
{
Display_Cmd = 0x09;//显示录入失败
}
else
{
Display_Cmd = 0x09;//显示录入失败
}
break;
}
case 0x21: // 删除所有人脸 回复命令
{
Display_Cmd = 0x0A; //显示清除人脸中 然后显示清除成功。
break;
}
default:
{
break;
}
}
3.实验效果
按下 KEY 按键，1 秒松手，液晶上提示“开始识别”
第一次使用，还未录入人脸，液晶上会提示“未注册”
按住 KEY 按键，10 秒~19 秒之间时效即可，松手，液晶上会提示“录入人脸中”
拿起人脸识别模块，对准人脸，进行录入。人脸识别模块上的指示灯会闪烁红灯，直到指示灯停止闪烁，液晶上会显示“录入成功 Face_ID: 1”
按下 KEY 按键，1 秒松手，液晶上提示“开始识别”，把人脸识别模块对准已录入过的人脸，模块上的指示灯会闪烁一下，然后液晶上会提示“识别成功 Face_ID: 1”。
七.小结
学会人脸识别模块编程，可以很方便应用到实际项目中，如门禁系统和考勤管理，可以实现人脸识别和打卡功能。
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