嵌入式AIoT必看！30+行業(yè)場(chǎng)景技術(shù)分享，重塑端側(cè)硬件

Screen-Lock智能藍(lán)牙指紋鎖基于樂鑫ESP32C3模組構(gòu)建， 搭載 RISC-V 32 位單核處理器，并使用海凌科ZW101及LD2402模塊實(shí)現(xiàn)智能屏鎖功能，支持人體檢測(cè)，適用于學(xué)習(xí)監(jiān)督，員工統(tǒng)計(jì)，信息安全保護(hù)。

Screen-Lock智能藍(lán)牙指紋鎖采用Espressif ESP32C3模組作為本項(xiàng)目主控，提供WIFI及藍(lán)牙能力；采用Hi-Link ZW101指紋模組，實(shí)現(xiàn)指紋解鎖輸入密碼功能；采用Hi-Link LD2402人體雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)人體距離檢測(cè)功能；采用TP4054充電IC，實(shí)現(xiàn)鋰電池充電功能；支持3V振動(dòng)馬達(dá)，用于提醒，總體功能清單如下：

藍(lán)牙HID輸入

離開工位時(shí)自動(dòng)鎖屏

回到工位時(shí)指紋解鎖

統(tǒng)計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)及離開時(shí)長(zhǎng)

統(tǒng)計(jì)休息次數(shù)

統(tǒng)計(jì)經(jīng)過時(shí)的次數(shù)

久坐提醒

用眼距離過近提醒

Web控制中心

Screen-Lock智能紋鎖架構(gòu)設(shè)計(jì)

主控電路這里選用ESP32C3芯片，借助C3的藍(lán)牙功能通過HID實(shí)現(xiàn)鎖屏和輸入密碼，借助C3的WIFI功能通過局域網(wǎng)搭建Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)及設(shè)備控制中心。C3芯片價(jià)格便宜且引腳IO足夠。

指紋模塊選用Hi-Link ZW101模塊，由于該模塊默認(rèn)串口波特率較低，所以使用軟件模擬串口進(jìn)行通訊，把C3的硬件串口留給LD2402使用，這里還引出了一條T_OUT信號(hào)線，這是一條觸摸信號(hào)線，你可以把他當(dāng)作觸摸按鍵使用。

人體檢測(cè)模塊選用HI-Link LD2402人體存在24G毫米波雷達(dá)模塊，這個(gè)模塊的串口波特率為115400，比較高，所以這里使用硬件串口通訊，模組帶一個(gè)輸出IO，用于判斷是否有人存在，不過這個(gè)IO比較多余，可以去除掉，因?yàn)榇跁?huì)實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)告訴人體距離，如果你有擴(kuò)展需求可以去掉這個(gè)IO接其他外設(shè)。

供電電路使用LDO方案，這里選用ME6217C33M5G芯片，尺寸小巧，外圍器件較少。

充電IC選用TP4054，價(jià)格便宜，而且體積小，很適合集成，CHRG這里也引出一條IO，可以反饋電池充電狀態(tài)。

屏幕選用SSD1306，0.91寸屏，用作信息提示。

振動(dòng)馬達(dá)也是用作提醒功能使用，3.3V使用NMOS通過IO控制,我這里用的AO3400A支持5.7A，可以選便宜點(diǎn)的，馬達(dá)額定電流只有80mA。

Screen-Lock智能紋鎖軟件開發(fā)

開發(fā)環(huán)境

軟件環(huán)境：VSCode+PlatformIO

開發(fā)語言：C/C++

依賴庫

EspSoftwareSerial：軟串口驅(qū)動(dòng)庫

Adafruit SSD1306：屏幕驅(qū)動(dòng)庫

藍(lán)牙HID驅(qū)動(dòng)

藍(lán)牙HID基于BleKeyboard庫修改，原庫年久失修，由于安全協(xié)議問題會(huì)導(dǎo)致最新Windows及Android系統(tǒng)拒絕與其通訊。通過在原庫 void BleKeyboard::begin (void) 中添加以下兩行解決

pSecurity->setCapability(ESP_IO_CAP_NONE);//安全設(shè)置pSecurity->setInitEncryptionKey(ESP_BLE_ENC_KEY_MASK | ESP_BLE_ID_KEY_MASK);

指紋驅(qū)動(dòng)

指紋庫基于Hi-Link提供的例程修改，原例程缺少一些數(shù)據(jù)位判斷及適當(dāng)延時(shí)，導(dǎo)致接收到的數(shù)據(jù)包未過濾而返回通訊失敗。通過對(duì)原庫receiveResponse()函數(shù)改良，添加數(shù)據(jù)位判斷，以及init初始化添加等待延時(shí)解決。

boolreceiveResponse(){uint8_t response[64];uint8_tindex=0;uint32_t startTime = millis();//先等待包頭 EF01bool headerFound = false;while(millis() - startTime =9) {//包長(zhǎng)度在第7和8字節(jié)uint16_t packetLen = ((uint16_t)response[7] <=9+ packetLen) {//收到完整包break; } } } }}#if defined(HLK_DEBUG)Serial.println("Received response:");printResponse(response,index);#endif// 簡(jiǎn)單校驗(yàn)包頭和確認(rèn)碼if(index>=12&& response[0] ==0xEF&& response[1] ==0x01&& response[9] ==0x00) {returntrue;}returnfalse;}

固件燒錄

首次燒錄連接設(shè)備時(shí)，主控可能會(huì)不斷重啟導(dǎo)致端口不穩(wěn)定，這時(shí)候要先按住BOOT鍵，然后再按RST鍵，最后松開BOOT鍵進(jìn)入下載模式即可。

如果你通過源碼燒錄，不需要自己設(shè)置分區(qū)，platformio會(huì)自動(dòng)按照默認(rèn)分區(qū)表配置分區(qū)燒錄，你只需要點(diǎn)擊燒錄箭頭即可自動(dòng)編譯，自動(dòng)查找端口，自動(dòng)燒錄。

為了簡(jiǎn)化燒錄，附件中提供的固件是bootloader.bin + partitions.bin + firmware.bin 合并后的固件，所以如果你使用附件提供的合并固件，僅需設(shè)置燒錄地址為0即可。

如果你通過源碼編譯，則會(huì)在build目錄下產(chǎn)生bootloader.bin partitions.bin firmware.bin這三個(gè)bin文件，所以在燒錄時(shí)請(qǐng)按照下圖提供的分區(qū)地址燒錄。

原理圖

PCB板

Screen-Lock智能紋鎖成品