在智慧家居潮流的推動之下，越來越多的家庭開始選擇智慧產品，來換取更便捷的生活體驗。作為家庭的一道安全保障，門鎖是每個家庭都會用到的設備，智慧門鎖也是一種新潮流。智慧門鎖是指在傳統機械鎖的基礎上改進的，在用戶安全性、識別、管理性方面更加智慧化簡便化的鎖具。智慧門鎖區別于傳統機械鎖, 是具有安全性, 便利性, 先進技術的複合型鎖具。

        大聯大世平集團針對智慧門鎖市場，推出基於 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 雙目散斑結構光）、指紋、NFC、密碼四種解鎖方式。指紋演算法集成於 MCU，進一步縮減成本。同時配備有觸摸按鍵、OLED 顯示、語音播報、電機驅動等實用功能。

1.     硬體設計

(1)   主控

主控採用 NXP LPC54101J512BD64，基本參數如下：

• ARM Cortex-M4 處理器，運行頻率高達 150MHz。
• 高達 512KB 的片上 flash 程式設計記憶體。
• 高達 104KB 的片上 SRAM。
• 序列介面包括四個 USART 介面，兩個 SPI 介面，三個 I²C 介面。
• 5 個 32 位標準計時器/計數器。
• 最多 50 個通用 I/O (GPIO)引腳。
• 12 位 ADC，具有 12 個輸入通道，採樣速率高達 5MS/s。
• 62V 至 3.6V 電源供電。
• 採用 LQFP64 封裝。

LPC5410x 功能框圖如下：

(2)   人臉識別模組

        本方案採用小鈷科技 AlphaLock 3D mini 人臉識別模組，模組內置Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU， 搭載面向門鎖場景定制的 3D 雙目散斑結構光攝像頭， 內置 3D 人臉檢測演算法、3D 手勢識別演算法。3D 人臉活體演算法可以針對矽膠級的面具實現活體防偽， 3D 人臉識別演算法將深度資訊訓練成人臉特徵，實現更高精度的人臉識別。更多特性如下：

• 定制 28nm 深度計算處理器，5 路 mipi 視頻輸入，即時計算深度資訊。
• 採用先進的立體深度演算法，能更準確、更長距離的實現深度感知。
• 圖像解析度和幀率可達 960 x 960@30FPS 。
• 支援全新跨平臺及開源英特爾® 實感™ SDK 2.0。
• 採用專用的彩色影像處理器，支援圖像校正和彩色資料縮放。
• 採用主動紅外信號發射器，增強物體的深度資料。

不同身高相容：

模組硬體參數如下：

(3)   方案原理圖

(4)  PCB Layout


 

2.     軟體設計

(1)   開發環境：Keil V5.23 及以上

(2)   軟體架構

        軟體架構可分為 BSP、驅動層、應用層。BSP 直接配置、讀取外設寄存器並向驅動層提供 API ，驅動層通過這些 API 來對系統及外設進行配置、驅動並向應用層提供 API。

 

(3)   軟體流程

        軟體流程可分為在待機模式下和管理員模式下：待機模式下可實現密碼、指紋、卡片、人臉解鎖等功能；管理員模式下可實現使用者的添加與刪除、系統設置、查看開鎖記錄等相關功能。具體操作流程請參考附件《WPI E-LOCK 操作說明V1.0》。