光学指纹模块IDWD2011用户手册.doc

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光学指纹模块IDWD2011用户手册
IDWD2011 Fingerprint Module User’s Guide
(Ver 2.0)

北京艾迪沃德科技发展有限公司

2014年11月 第二版

目录
(一) 概述 1
(二) 通讯协议 2
2.1 通讯处理过程 2
2.2 通讯包 Packet 的分类 3
2.2.1 命令包 Command packet 3
2.2.2 响应包 Response packet 3
2.2.3 指令/响应的数据包 Data Packet 3
2.3 通讯包的帧结构 4
2.3.1 通讯包Parket识别代码 4
2.3.2 命令包（Command packet ）的帧结构 4
2.3.3 响应包（Response packet）的帧结构 5
2.3.4 指令数据包（Command Data Packet）的帧结构 5
2.3.5 响应数据包（Response data packet）的帧结构 6
(三) 通讯命令（COMMAND ）综述 7
3.1 指纹特征模板(Template Record)的数据结构 7
3.2 命令列表（ Command List ） 7
(四) 各通讯命令（COMMAND）详细说明 9
4.1 连接测试（CMD_TEST_CONNECTION） 9
4.2 设置参数（CMD_SET_PARAM） 10
4.3 读取参数（CMD_GET_PARAM） 12
4.4 读取设备信息（CMD_DEVICE_INFO） 13
4.5 使模块进入IAP模式（CMD_ENTER_IAP_MODE） 14
4.6 采集指纹图像（CMD_GET_IMAGE） 15
4.7 检测手指（CMD_FINGER_DETECT） 16
4.8 上传指纹图像到主机（CMD_UP_IMAGE_CODE） 17
4.9 下载指纹图像到模块（CMD_DOWN_IMAGE） 19
4.10 控制采集器背光灯（CMD_SLED_CTRL）开/关 21
4.11 保存指纹模板数据到模块指纹库（CMD_STORE_CHAR） 22
4.12 读取指纹库中的指纹并暂存在指定的RamBuffer中（CMD_LOAD_CHAR） 23
4.13 将暂存在RamBuffer中的指纹模板上传到主机（CMD_UP_CHAR） 24
4.14 下载指纹模板数据到模块指定的RamBuffer（CMD_DOWN_CHAR） 25
4.15 删除指定编号范围内的指纹 （CMD_DEL_CHAR） 27
4.16 获取指定编号范围内可注册的首个编号 （CMD_GET_EMPTY_ID） 28
4.17 检查指定的编号是否已被注册（CMD_GET_STATUS） 29
4.18 检查指定编号范围内的指纹库是否有数据损坏（CMD_GET_BROKEN_ID） 30
4.19 获取指定编号范围内已注册的指纹总数（CMD_GET_ENROLL_COUNT） 31
4.20 从暂存在ImageBuffer中的指纹图像产生模板（CMD_GENERATE） 32
4.21 合成指纹模板数据用于入库（CMD_MERGE） 33
4.22 指定2个RamBuffer之间的模板做比对 （CMD_MATCH） 34
4.23 指定编号范围的1：N识别（CMD_SEARCH） 35
4.24 指定RamBuffer与指纹库中指定编号的模板比对（CMD_VERIFY） 36
4.25 设置模块序列号（CMD_SET_MODULE_SN） 37
4.26 读取模块序列号（CMD_GET_MODULE_SN） 39
4.27 取消采集指纹 （CMD_FP_CANCEL） 40
4.28 获取已注册 ID列表（CMD_GET_ENROLLED_ID_LIST） 41
4.29 进入休眠状态（CMD_ENTER_STANDBY_STATE） 43
4.30 通讯错误返回（Incorrect Command） 44
4.31 注意事项 44
(五) 响应（RESPONSE）及错误代码表（ERROR CODE） 45
(六) 登记及比对流程图 46
6.1 光学及面阵式半导体指纹采集器模块的注册流程 （Enroll Process） 46
6.2 滑动采集器模块的注册流程（Enroll Process） 47
6.3 光学及面阵式半导体采集器模块的验证及识别流程（Verify & Identify） 48
6.4 滑动采集器模块指纹验证和识别流程 （Verify & Identify ） 49
(七) 硬件描述 50
7.1 模块尺寸 50
7.2 指纹模块接口信号定义（接插件为1.25mm间距） 51
7.3 IDWD2011指纹识别模块技术参数 52

(一) 概述
本文描述了IDWorld公司光学指纹识别模块的串口参数，通讯过程，指令/数据格式。
本指令集适用于光学和面阵式半导体指纹传感器及滑动式指纹传感器。
IDWD2001为指纹采集和单片指纹处理器二合一设计的指纹识别二次开发模块，具有体积小、功耗低、接口简单、可靠性高、指纹模板小（496字节）、大容量指纹识别（1700枚指纹识别响应时间小于0.8秒）等优点，采用暗背景光路成像技术及指纹残留抑制算法，解决干手指难以采集的问题。尤其具备自学习功能，指纹识别过程中，最新提取的指纹特征值识别成功后将该特征值融合到指纹数据库中，使用户在使用过程中越用越好用。IDWD2001模块还具备感应手指功能，当手指按压到指纹采集面时，模块Wakeup脚输出高电平。IDWD2001模块通讯接口为UART。
滑动式指纹传感器在采集图像（CMD_GET_IMAGE）时手指要有一个滑动操作过程，需要模块自身控制和判别滑动是否结束，因此增加了采集指纹超时（FP TimeOut）及取消采集指纹命令（CMD_FP_CANCEL）。参数（FP TimeOut）及指令（CMD_FP_CANCEL）只适用于滑动指纹传感器
通讯过程:
所有指令的发送、接收必须要遵循一发一收的原则。
主机（Host）在没有收到应答时，不可以向目标模块（TARGET ）发送指令。
数据传送：
数据以串行异步方式传送，第一位为起始位，其后是数据位。
字节（Byte）遵循最低有效位优先传送的规则
字（Word）遵循低字节优先高字节在后传送的规则。
串行通讯所用参数如下：
起始位：1位（1bit）
数据位：8位 （8bit）
停止位：1位（1bit）
校验位：无
波特率：9600/19200/38400/57600/115200/230400/460800/921600 ，默认值：115200BPS
IDWorld指纹识别模块所采用的指纹图像如下：
分辨率：500DPI
灰度： 256（8位）灰度
像素大小：
光学采集器：242*266 ；
按压式半导体采集器：202*258；
滑动式半导体采集器FPC1080：128*436；
主要功能：
不仅仅具有活体指纹注册入库（容量支持:1000/1700/2000/3000），指纹验证（Verify）和识别（Identify），删除指定编号范围的指纹等常规功能外，还具有如下功能：
1. 上传指纹特征数据到主机，下载指纹特征数据到模块（入库/验证/识别）
2. 上传指纹图像到主机，下载指纹图像到模块（提取指纹特征入库/与活体指纹验证/识别）
3. 检查指定编号范围内的已注册保存在模块闪存内的指纹模板数据是否有坏损情况
4. 设置/读取指纹模块的序列号
(二) 通讯协议
2.1 通讯处理过程

主机 H O S T 指纹模块 T A R G E T

等待命令
Wait Command
开始
Begin

命令包 Command Packet

接收命令
Receive Command
发送命令
Send Command

数据包 Data Packet

处理命令
Process Command

接收命令执行结果
Receive Result
响应包 Response Packet
返回命令处理结果
Send Result

数据包 Data Packet

结束
End

图2-1 通讯过程
注：
通讯过程中，所有指令的发送、接收必须要遵循一发一收的原则。
Host在没有收到应答时，不可以向 TARGET 发送指令。
2.2 通讯包 Packet 的分类
2.2.1 命令包 Command packet
l 命令包说明从 Host 至 Target 的指令内容。
l 从 Host 中发出的所有指令，都通过命令包Command packet传输。
l 命令包Command packet 的帧长度为 26字节bytes。
2.2.2 响应包 Response packet
l 响应包指从 Target 至 Host 的应答内容。
l 所有指令收到相应处理结果即Response packet 后终止其使命。
l 响应包Response packet 的长度为 26字节byte 。
2.2.3 指令/响应的数据包 Data Packet
l 当指令参数或响应数据的长度大于16byte时，利用指令/响应数据包Data Packet传输数据。
l Host须在发送指令数据包之前，利用命令包Command packet将数据包的长度告知模块Target
l 指令参数或相应数据包的最大长度为 500byte
2.3 通讯包的帧结构
2.3.1 通讯包Parket识别代码
通讯包Packet的开始 2byte 为表示通讯包packet种类的识别码，其如下表2-1：
Packet类别
Code包类别识别码
命令包Command packet
0xAA55
响应包Response packet
0x55AA
指令数据包Command Data Packet
0xA55A
响应数据包Response Data Packet
0x5AA5
表2-1 Packet识别代码
2.3.2 命令包（Command packet ）的帧结构
PREFIX
SID
DID
CMD
LEN
DATA
CKS
0x55
0xAA
源ID
目标ID
L
H
L
H
D0
D1
…
D15
L
H
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
…
23
24
25
表2-2 命令包（Command packet）的结构如下：
偏移值
OFFSET
域定义
FIELD
数据类型
TYPE
字节数
SIZE
描述
DESCRYPTION
0
PREFIX
WORD
2byte
包识别码 Packet Identify code
2
SID
BYTE
1byte
源标识 Soruce Device ID
3
DID
BYTE
1byte
目标标识 Destination Device ID
4
CMD
WORD
2byte
命令字 Command Code
6
LEN
WORD
2byte (=n, n < 16)
数据长度 Length of DATA
8
DATA
Byte Array
16byte
命令参数 Command Parameter
(实际数据为 n byte)
24
CKS
WORD
2byte
校验和 Check Sum：从PREFIX ~ DATA 所有数据的算术和的最低2字节

2.3.3 响应包（Response packet）的帧结构
PREFIX
SID
DID
RCM
LEN
RET
DATA
CKS
0x55
0xAA
源ID
目标ID
L
H
L
H
L
H
D0
D1
…
D15
L
H
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
…
24
25
26
表2-3 响应包（Response packet）的结构如下：
偏移值
OFFSET
域定义
FIELD
数据类型
TYPE
字节数
SIZE
描述
DESCRYPTION
0
PREFIX
WORD
2byte
包识别码 Packet Identify code
2
SID
BYTE
1byte
源标识 Soruce Device ID
3
DID
BYTE
1byte
目标标识 Destination Device ID
4
RCM
WORD
2byte
响应码 Response Code
6
LEN
WORD
2byte(=n, n < 16)
长度 Length of RET and DATA
8
RET
WORD
2byte
结果码 Result Code(0 :成功, 1 :失败)
10
DATA
Byte Array
14byte
响应数据 Response Data(实际为 n-2 byte)
24
CKS
WORD
2byte
校验和 Check Sum：从PREFIX ~ DATA 所有数据的算术和的最低2字节
2.3.4 指令数据包（Command Data Packet）的帧结构
PREFIX
SID
DID
CMD
LEN
DATA
CKS
0x5A
0xA5
源ID
目标ID
L
H
L
H
D0
D1
…
Dn-1
L
H
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
…
8+n-1
8+n
8+n+1
表2-4 指令数据包（Command Data Packet）的结构如下：
偏移值
OFFSET
域定义
FIELD
数据类型
TYPE
字节数
SIZE
描述
DESCRYPTION
0
PREFIX
WORD
2byte
包识别码 Packet Identify code
2
SID
BYTE
1byte
源标识 Source Device ID
3
DID
BYTE
1byte
目标标识 Destination Device ID
4
CMD
WORD
2byte
命令码 Command Code
6
LEN
WORD
2byte(=n , n <500)
数据长度 Length of DATA
8
DATA
Byte Array
nbyte
命令参数 Command parameter
8+n
CKS
WORD
2byte
校验和 Check Sum：从PREFIX ~ DATA 所有数据的算术和的最低2字节
Host须在发送指令数据包之前先传输命令包（Command packet），使得模块Target 进入指令数据包（Command Data packet）接收等待状态。
在该命令包（Command packet）的数据域（DATA field）中，须设定待传输的指令数据包的长度。
Host 应在确认Target 处于指令数据包接收等待状态后传输指令数据包（Command Data Packet）。
2.3.5 响应数据包（Response data packet）的帧结构
PREFIX
SID
DID
RCM
LEN
RET
DATA
CKS
0xA5
0x5A
源ID
目标ID
L
H
L
H
L
H
D0
D1
…
Dn-3
L
H
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
…
8+n-1
8+n
8+n+1
表2-5 响应数据包（Response Data Packet）的结构如下：
偏移值
OFFSET
域定义
FIELD
数据类型
TYPE
字节数
SIZE
DESCRYPTION
0
PREFIX
WORD
2byte
包标识 Packet Identify code
2
SID
BYTE
1byte
源标识 Soruce Device ID
3
DID
BYTE
1byte
目标标识 Destination Device ID
4
CMD
WORD
2byte
响应码 Response Code
6
LEN
WORD
2byte(=n, n <500)
结果接数据长度
Length of result data (RET + DATA)
8
RET
WORD
2byte
结果码 Result code(0 : 成功, 1 : 失败)
10
DATA
Byte Array
n-2 byte
响应数据 Response data
8+n
CKS
WORD
2byte
校验和 Check Sum：从PREFIX ~ DATA 所有数据的算术和的最低2字节
注：从模块Target 至 Host 中传输14byte以上数据时，需利用响应数据包（Response data packet）
(三) 通讯命令（Command ）综述
3.1 指纹特征模板(Template Record)的数据结构
Template Data
CheckSum
496 byte
2 byte
Template Data
Template Data 的每个字节的算术和的最低2字节.
表3-1 Template Record的结构
注：每个指纹特征模板数据为498字节：Template Data(496Bytes)+CheckSum(2Bytes)
3.2 命令列表（ Command List ）
序号
No
命令名称
Command Name
命令码
Code
命令功能
Function
1
CMD_TEST_CONNECTION
0x0001
进行与设备的通讯测试
2
CMD_SET_PARAM
0x0002
设置设备参数 (Device ID, Security Level, Baudrate, Duplication Check, Auto Learn)
3
CMD_GET_PARAM
0x0003
获取设备参数 (Device ID, Security Level, Baudrate, Duplication Check, Auto Learn)
4
CMD_GET_DEVICE_INFO
0x0004
获取设备信息
5
CMD_ENTER_IAP_MODE
0x0005
将设备设置为 IAP状态
6
CMD_GET_IMAGE
0x0020
从采集器采集指纹图像并保存于 ImageBuffer 中
7
CMD_FINGER_DETECT
0x0021
检测指纹输入状态
8
CMD_UP_IMAGE
0x0022
将保存于 ImageBuffer 中的指纹图像上传至HOST
9
CMD_DOWN_IMAGE
0x0023
HOST下载指纹图像到模块的ImageBuffer 中
10
CMD_SLED_CTRL
0x0024
控制采集器背光灯的开/关（注：半导体传感器不用此功能）
11
CMD_STORE_CHAR
0x0040
将指定编号Ram Buffer中的Template，注册到指定编号的库中
12
CMD_LOAD_CHAR
0x0041
读取库中指定编号中的Template到指定编号的 Ram Buffer
13
CMD_UP_CHAR
0x0042
将保存于指定编号的Ram Buffer 中的 Template 上传至HOST
14
CMD_DOWN_CHAR
0x0043
从HOST下载 Template到模块指定编号的 Ram Buffer 中
15
CMD_DEL_CHAR
0x0044
删除指定编号范围内的 Template 。
16
CMD_GET_EMPTY_ID
0x0045
获取指定范围内可注册的（没有注册的）第一个模板编号。
17
CMD_GET_STATUS
0x0046
获取指定编号的模板注册状态。
18
CMD_GET_BROKEN_ID
0x0047
检查指定编号范围内的所有指纹模板是否存在坏损的情况
19
CMD_GET_ENROLL_COUNT
0x0048
获取指定编号范围内已注册的模板个数。
20
CMD_GENERATE
0x0060
将ImageBuffer 中的指纹图像生成模板数据，
并保存于指定编号的 Ram Buffer 中。
21
CMD_MERGE
0x0061
将保存于Ram Buffer 中的两或三个模板数据融合成一个模板数据
22
CMD_MATCH
0x0062
指定 Ram Buffer 中的两个指纹模板之间进行 1:1 比对
23
CMD_SEARCH
0x0063
指定 Ram Buffer 中的模板与指纹库中指定编号范围内的所有模板之间进行 1:N 比对
24
CMD_VERIFY
0x0064
指定 Ram Buffer 中的指纹模板与指纹库中指定编号的指纹模板之间进行 1:1比对
25
CMD_SET_MODULE_SN
0x0008
在设备中设置模块序列号信息（Module SN）
26
CMD_GET_MODULE_SN
0x0009
获取本设备的模块序列号（ Module SN）
27
CMD_FP_CANCEL
0x0025
取消指纹采集操作（只适用于带TimeOut参数的滑动传感器）
28
CMD_GET_ENROLLED_ID_LIST
0x0049
获取已注册ID列表
29
CMD_ENTER_STANDY_STATE
0x000C
使模块进入休眠状态。

(四) 各通讯命令（Command）详细说明
模块中含有指令通讯用的 ImageBuffer 和 Ram Buffer 。
ImageBuffer： 用于保存图像。
Ram Buffer 用于暂存指纹模板数据，模块共有三个 Ram Buffer ：
Ram Buffer0，Ram Buffer1 和 Ram Buffer2 。
注：断电情况下，ImageBuffer 和 Ram Buffer 中的数据会丢失。
4.1 连接测试（CMD_TEST_CONNECTION）
[功能 Function]
检查 Target 和 Host 的连接状态。
Host 需要首先发送此指令检查与 Target 的连接状态。
若不成功，则可认为与 Target 的连接不正常，或 Target 的工作不正常，或波特率的设置有误。
[工作过程 Sequence]
连接正常，则返回 ERR_SUCCESS 。
[命令和响应Command and Response]

PREFIX
0xAA55
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
CMD
0x0001
LEN
0
DATA
无数据
PREFIX
0x55AA
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
RCM
0x0001
LEN
2
RET
Result Code
DATA
无数据
表4-1 CMD_TEST_CONNECTION 指令
4.1 例子：HOST发送 CMD_TEST_CONNECTION指令及模块的响应
HOST命令： 55 AA 00 00 0100 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01
Target响应：AA 55 01 00 010002000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 03 01
4.2 设置参数（CMD_SET_PARAM）
[功能 Function]
根据指定 Parameter Type，设置设备参数（Device ID, Security Level, Baudrate, Duplication Check, Auto Learn，FP TimeOut）并返回其结果。
[工作过程 Sequence]
若指定 Parameter Type 无效，则返回ERR_INVALID_PARAM 。
若指定 Parameter Value 无效，则返回 ERR_INVALID_PARAM 。
根据 Parameter Type，设置 Parameter Value并返回其结果。
[命令和响应 Command and Response]
PREFIX
0xAA55
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
CMD
0x0002
LEN
5
DATA
1bytes
Parameter Type
4bytes
Parameter Value
PREFIX
0x55AA
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
RCM
0x0002
LEN
2
RET
Result Code
DATA
无数据
表4-2 CMD_SET_PARAM 指令
[参数类型 Parameter Type]
Parameter
Type
Parameter ValueDescription
0
表示本设备编号（Device ID）。可设置 1 ~ 255 。
1
表示安全等级（Security Level）：可设置值：1~5 。默认为：3
Security Level 对应的识别率如下表：
Security Level
识别率
Level 1
认假率FAR（False Acceptance Rate）
0.
1%
拒真率 FRR（False Rejection Rate）
0.005%
Level 2
认假率FAR（False Acceptance Rate）
0.003%
拒真率 FRR（False Rejection Rate）
0
01%
Level 3
认假率FAR（False Acceptance Rate）
0.001 %
拒真率 FRR（False Rejection Rate）
0.1 %
Level 4
认假率FAR（False Acceptance Rate）
0.
003%
拒真率 FRR（False Rejection Rate）
0.5%
Level 5
认假率FAR（False Acceptance Rate）
0.0001%
拒真率 FRR（False Rejection Rate）

%

2
指纹重复检查（Duplication Check）状态开/关。可设置 0 或 1。
若为 1 ，则处理 CMD_STORE_CHAR 指令时进行重复检测。
若为 0 ，则不进行重复检测。
3
波特率（Baudrate）参数。可设置索引值： 1 ~ 8 。
1:9600bps, 2:19200bps, 3:38400bps, 4:57600bps, 5:115200bps
6:230400bps, 7:460800bps, 8:921600bps
4
表示指纹模板自学习（Auto Learn）状态开/关。可设置0 或 1 。
若为 1 ：则处理 CMD_SEARCH, CMD_VERIFY 指令时进行智能更新。
若为 0 ：则不进行智能更新。
5
表示采集指纹超时时间（ Fp TimeOut）参数，可设置值：1秒至60秒。
CMD_GET_IMAGE指令中采用该参数，在FP TimeOUT 时间内等待指纹的输入。
注：本参数只用于滑动指纹传感器模块，默认值为：5s
4.2 例子：设置波特率为921600BPS
HOST命令： 55 AA 00 00 020005000308000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 11 01
Target响应：AA 55 01 00 020002000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 04 01
4.3 读取参数（CMD_GET_PARAM）
[功能 Function]
根据指定 Parameter Type ，获取设备参数(Device ID, Security Level, Baudrate, Duplication Check, Auto Learn，FP TimeOut)。
有关 Parameter Type ，请参考上述 CMD_SET_PARAM 。
[工作过程 Sequence]
① 若指定 Parameter Type 无效，则返回ERR_INVALID_PARAM 。
② 返回指定 Parameter Type 相应的设备参数。
[命令及响应 Command and Response]
PREFIX
0xAA55
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
CMD
0x0003
LEN
1
DATA
1byte
Parameter Type
PREFIX
0x55AA
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
RCM
0x0003
LEN
成功 : 6, 失败 : 2
RET
Result Code
DATA
4bytes
成功时：Parameter Value
表4-3 CMD_GET_PARAM 指令
4.3 例子1：读取当前安全等级（返回安全等级=3）
Host命令：55 AA 00 00 0300010001 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 04 01
Target响应：AA 55 01 00 03000600000003000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0C 01
4.3 例子2：读取当前TimeOut值（TimeOut=5S）；用于滑动指纹模块
Host 命令： 55 AA 00 00 0300010005 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 08 01
Target 响应：AA 55 01 00 03000600000005000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0E 01
4.4 读取设备信息（CMD_DEVICE_INFO）
[功能 Function]获取模块的版本等设备信息（Device Information of Target）。
本设备信息格式如下：“SEON_GD_FPC1020(xfp)Vy.y”. x表示可注册指纹个数。
y.y表示固件版本（ F/W Version ）。
[工作过程 Sequence]
首先利用指令应答包，将下次发送的应答数据包的数据长度发送至HOST。
利用应答数据包，发送 Device Information 。
[命令及响应 Command and Response]
PREFIX
0xAA55
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
CMD
0x0004
LEN
0
DATA
无数据
PREFIX
0x55AA
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
RCM
0x0004
LEN
4
RET
ERR_SUCCESS
DATA
2bytes
数据应答包的数据长度
成功时
PREFIX
0x5AA5
SID
Source Device ID
DID
Destination Device ID
RCM
0x0004
LEN
2 + Device Information 长度
RET
ERR_SUCCESS
DATA
Device Information
表4-4 CMD_DEVICE_INFO 指令
Host命令： 55 AA 00 00 0400 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 03 01
Target应答：AA 55 01 00 0400040000001A00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 22 01
响应数据包： A55A01000