世平基于 NXP LPC54101 & Intel MA2155 的 3D 人脸识别 E-LOCK 方案

        在智能家居潮流的推动之下，越来越多的家庭开始选择智能产品，来换取更便捷的生活体验。作为家庭的一道安全保障，门锁是每个家庭都会用到的设备，智能门锁也是一种新潮流。智能门锁是指在传统机械锁的基础上改进的，在用户安全性、识别、管理性方面更加智能化简便化的锁具。智能门锁区别于传统机械锁, 是具有安全性, 便利性, 先进技术的复合型锁具。

        大联大世平集团针对智能门锁市场，推出基于 NXP LPC54101 & Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU 的 3D 人脸识别 E-LOCK 方案，支持人脸识别（3D 双目散斑结构光）、指纹、NFC、密码四种解锁方式。指纹算法集成于 MCU，进一步缩减成本。同时配备有触摸按键、OLED 显示、语音播报、电机驱动等实用功能。

1.     硬件设计

(1)   主控

主控采用 NXP LPC54101J512BD64，基本参数如下：

• ARM Cortex-M4 处理器，运行频率高达 150MHz。
• 高达 512KB 的片上 flash 编程存储器。
• 高达 104KB 的片上 SRAM。
• 串行接口包括四个 USART 接口，两个 SPI 接口，三个 I²C 接口。
• 5 个 32 位标准定时器/计数器。
• 最多 50 个通用 I/O (GPIO)引脚。
• 12 位 ADC，具有 12 个输入通道，采样速率高达 5MS/s。
• 62V 至 3.6V 电源供电。
• 采用 LQFP64 封装。

LPC5410x 功能框图如下：

(2)   人脸识别模组

        本方案采用小钴科技 AlphaLock 3D mini 人脸识别模组，模组内置Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU， 搭载面向门锁场景定制的 3D 双目散斑结构光摄像头， 内置 3D 人脸检测算法、3D 手势识别算法。3D 人脸活体算法可以针对硅胶级的面具实现活体防伪， 3D 人脸识别算法将深度信息训练成人脸特征，实现更高精度的人脸识别。更多特性如下：

• 定制 28nm 深度计算处理器，5 路 mipi 视频输入，实时计算深度信息。
• 采用先进的立体深度算法，能更准确、更长距离的实现深度感知。
• 图像分辨率和帧率可达 960 x 960@30FPS 。
• 支持全新跨平台及开源英特尔® 实感™ SDK 2.0。
• 采用专用的彩色图像处理器，支持图像校正和彩色数据缩放。
• 采用主动红外信号发射器，增强物体的深度数据。

不同身高兼容：

模组硬件参数如下：

(3)   方案原理图

(4)  PCB Layout


 

2.     软件设计

(1)   开发环境：Keil V5.23 及以上

(2)   软件架构

        软件架构可分为 BSP、驱动层、应用层。BSP 直接配置、读取外设寄存器并向驱动层提供 API ，驱动层通过这些 API 来对系统及外设进行配置、驱动并向应用层提供 API。

 

(3)   软件流程

        软件流程可分为在待机模式下和管理员模式下：待机模式下可实现密码、指纹、卡片、人脸解锁等功能；管理员模式下可实现用户的添加与删除、系统设置、查看开锁记录等相关功能。具体操作流程请参考附件《WPI E-LOCK 操作说明V1.0》。