在智能家居潮流的推動之下，越來越多的家庭開始選擇智能產(chǎn)品，來換取更便捷的生活體驗(yàn)。作為家庭的一道安全保障，門鎖是每個家庭都會用到的設(shè)備，智能門鎖也是一種新潮流。智能門鎖是指在傳統(tǒng)機(jī)械鎖的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，在用戶安全性、識別、管理性方面更加智能化簡便化的鎖具。智能門鎖區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械鎖, 是具有安全性, 便利性, 先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合型鎖具。

大聯(lián)大世平集團(tuán)針對智能門鎖市場，推出基于 NXP LPC54101 & Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU 的 3D 人臉識別 E-LOCK 方案，支持人臉識別（3D 雙目散斑結(jié)構(gòu)光）、指紋、NFC、密碼四種解鎖方式。指紋算法集成于 MCU，進(jìn)一步縮減成本。同時配備有觸摸按鍵、OLED 顯示、語音播報(bào)、電機(jī)驅(qū)動等實(shí)用功能。

1. 硬件設(shè)計(jì)

(1) 主控

主控采用 NXP LPC54101J512BD64，基本參數(shù)如下：

ARM Cortex-M4 處理器，運(yùn)行頻率高達(dá) 150MHz。高達(dá) 512KB 的片上 flash 編程存儲器。高達(dá) 104KB 的片上 SRAM。串行接口包括四個 USART 接口，兩個 SPI 接口，三個 I2C 接口。5 個 32 位標(biāo)準(zhǔn)定時器/計(jì)數(shù)器。最多 50 個通用 I/O (GPIO)引腳。12 位 ADC，具有 12 個輸入通道，采樣速率高達(dá) 5MS/s。62V 至 3.6V 電源供電。采用 LQFP64 封裝。

LPC5410x 功能框圖如下：

(2) 人臉識別模組

本方案采用小鈷科技 AlphaLock 3D mini 人臉識別模組，模組內(nèi)置Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU， 搭載面向門鎖場景定制的 3D 雙目散斑結(jié)構(gòu)光攝像頭， 內(nèi)置 3D 人臉檢測算法、3D 手勢識別算法。3D 人臉活體算法可以針對硅膠級的面具實(shí)現(xiàn)活體防偽， 3D 人臉識別算法將深度信息訓(xùn)練成人臉特征，實(shí)現(xiàn)更高精度的人臉識別。更多特性如下：

定制 28nm 深度計(jì)算處理器，5 路 mipi 視頻輸入，實(shí)時計(jì)算深度信息。采用先進(jìn)的立體深度算法，能更準(zhǔn)確、更長距離的實(shí)現(xiàn)深度感知。圖像分辨率和幀率可達(dá) 960 x 960@30FPS 。支持全新跨平臺及開源英特爾 實(shí)感 SDK 2.0。采用專用的彩色圖像處理器，支持圖像校正和彩色數(shù)據(jù)縮放。采用主動紅外信號發(fā)射器，增強(qiáng)物體的深度數(shù)據(jù)。

不同身高兼容：

模組硬件參數(shù)如下：

(3) 方案原理圖

(4) PCB Layout

2. 軟件設(shè)計(jì)

(1) 開發(fā)環(huán)境：Keil V5.23 及以上

(2) 軟件架構(gòu)

軟件架構(gòu)可分為 BSP、驅(qū)動層、應(yīng)用層。BSP 直接配置、讀取外設(shè)寄存器并向驅(qū)動層提供 API ，驅(qū)動層通過這些 API 來對系統(tǒng)及外設(shè)進(jìn)行配置、驅(qū)動并向應(yīng)用層提供 API。

(3) 軟件流程

軟件流程可分為在待機(jī)模式下和管理員模式下：待機(jī)模式下可實(shí)現(xiàn)密碼、指紋、卡片、人臉解鎖等功能；管理員模式下可實(shí)現(xiàn)用戶的添加與刪除、系統(tǒng)設(shè)置、查看開鎖記錄等相關(guān)功能。具體操作流程請參考附件《WPI E-LOCK 操作說明V1.0》。

場景應(yīng)用圖

展示版照片

方案方塊圖

核心技術(shù)優(yōu)勢

高性能：Cortex-m4 內(nèi)核，頻率高達(dá) 150MHz。大容量：高達(dá) 512KB Flash，104KB SRAM。低成本：指紋算法集成于主控，節(jié)約成本。多種開鎖方式：支持人臉、指紋、卡片、密碼四種開鎖方式。安全性：3D 人臉識別，活體防偽檢測。多用戶存儲：人臉 500 張，指紋 100 枚，卡片 100 張，密碼 10 組。多功能：語音播報(bào)、電機(jī)控制、防撬報(bào)警、電壓檢測、用戶按鍵。低功耗：休眠模式整機(jī)功耗 ≦ 50μA。方案規(guī)格

主控：NXP LPC54101J512BD64內(nèi)核：Cortex-m4，150MHz存儲：--512KB Flash--104KB SRAM支持用戶數(shù)量：--500 張人臉--100枚指紋--100張卡片--10組密碼功耗：--待機(jī)模式：~100mA--休眠模式：≦ 50μA6. 供電方式：--USB 供電（建議規(guī)格：5V 2A）--8 節(jié)五號電池整機(jī)尺寸：125mm*62mm*310mm(L*W*H)
編輯：hfy