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册指纹图像＂ 与模块的 SPI 通信遵循一种基于中断的方法，即
主机发送一个命令并等待模块处理命令。该模块的响应方式是生成一个中断，在这个中断
中，主机将读取由模块准备的数据。该模块还可以配置为中断处理器的手指触摸传感器。
这使得处理器能够在低功耗状态下运行，同时等待模块在手指触摸时唤醒它。数据存储
指纹数据可以存储在内部 Flash 中。 然而，由于每个指纹图像的大小和指纹的数量
控制器可能需要支持在一般的家庭人数，Flash 的成本将会增加。由于内部 Flash 是一种
高级资源，特别是当设计复杂的应用程序如智能家庭控制器时，将指纹数据存储器卸载到
外部存储，这通常是这个用例更好的方法。
外部存储通过一个类似 quad－SPI 的接口进行交互，提供了一种存储指纹数据的有效
方法。 支持 XIP （eXecute－In－Place）模式的 Quad－SPI 接口允许 CPU 将外部存储视
为内部 Flash 的一部分。这使得外部存储的访问类似于内部的 Flash 访问，从而简化设计
和操作。 此外，quad－SPI 接口支持硬件中的即时软件加密和解密（128 位 AES） ，确保
指纹数据安全地存储在外部存储中。
网络连接
为了将门锁控制器集成到一个智能家庭网络中，使用了 BLE。不仅将门锁控制器与智
能家居网络相连接，而且提供了一种安全的指纹编码方式。 这是通过将门锁控制器与授权
手机配对来实现的。 除了为用户提供配置门锁的接口外，还允许用户控制注册过程（见图
4）。图 4 ｜ 智能门锁的安全方案工作流
房间控制和监控
房间控制节点允许用户控制室内的照明、恒温器和其他设备。它们还可以监测温度、
湿度等环境参数。 这些节点可以通过智能手机和／或本地控件来控制。 例如，图 3 所示
的系统包括两个光控制节点和一个温度监测节点。 此外，光控节点支持基于用户识别的智
能控制。例如，当使用经过身份验证的指纹打开房门时，节点可以配置为打开灯。 同样，
当有人离开时，门是锁着的时候，灯可以关掉（见图 5）。图 5 ｜ 室内控制实现示例
建立安全网络
在通过智能手机进行配置和初始化之后，节点使用 BLE 安全连接建立基于集群的网络。
每个集群的中心节点都支持一个独特的 16 位标记。在节点配置过程中，每个节点都提供其
集群中心节点的令牌和详细信息。这些节点将群集中心添加到一个白名单中，并仅根据请
求将标记发送给被白名单的集群中心，以建立连接。 一旦连接建立起来，节点通过通知向
中心节点发送数据，中心节点将数据包转发，然后在网络上分发。 数据包可以传递给另一
个节点或广播包。 例如，当用户解锁门时，这个信息（即用户 1 已经进入了房子）可以从
门锁节点发送到其集群的中心节点。 然后数据被转发到房间控制节点，最后，房间控制节
点打开灯。图 6 ｜ 房间节点控制示例流
基于集群的网络通过启用选择设备（集群中心节点）来处理路由和附加处理，从而消
除了通过所有节点路由数据包的需要。这节省了从节点的能量和对处理能力要求，其中许
多节点可能在电池上运行。 可以根据所掌握的功力选择中心节点。 该网络类似于低功耗
无线个人区域网（6LoWPAN）上的 IPv6，其中路由器（中心节点）和主机（边缘节点）。
拥有基于集群的网络还可以简化通过网关（边缘路由器）访问互联网的途径，如果需要的
话，可以通过互联网远程控制节点。图 7 ｜ 互联网对房间节点的控制示例
智能家用电器可能相当复杂。以可靠和符合成本效益的方式提供安全所需要的芯片加
密能力、集成的安全无线连接以及在内部和外部存储中获取个人数