世平集團基於 NXP LPC54101 & i.MX 7ULP 的 3D 人臉識別 E-Lock方案

 在智能家居的蓬勃發展背景下，智能門鎖也漸漸走入人們的生活。與傳統機械鑰匙門鎖相比，智能門鎖在安全性、便利性、功能性等方面有著巨大的優勢。智能門鎖具有多種開鎖方式，如密碼、指紋識別、刷卡、藍牙、人臉識別等多種方式，再也不會有忘記帶鑰匙的問題出現了。智能門鎖以其複雜的門鎖結構和智能的防撬報警功能讓用戶的安全性得到了大大的提升，讓犯罪分子再也興不起入室偷竊的念頭。

世平集團針對新興智能門鎖市場，推出基於 NXP LPC54101 & NXP i.MX 7ULP 的 3D 人臉識別 E-Lock方案。此智能門鎖方案以 NXP LPC54101 為主控 MCU，具有密碼、刷卡、指紋、人臉識別四種開鎖方式，其中 i.MX 7ULP 人臉模塊支持 3D 結構光攝像頭，結合 3D 人臉識別算法，將人臉的深度信息如鼻樑、嘴唇等訓練成人臉特徵，能實現更高精度、更高安全級別的真 3D 人臉防偽和人臉識別。

 

硬體設計說明：

 

1. 主控選擇 LPC54101 高性價比 MCU，具有低功耗、易調試、高性能等多種優勢，具體參數如下：

• ARM Cortex-M4 處理器，運行頻率可高達 100 MHz
• 5 個 32 位標準通用定時器/ 計數器
• 高達 512 kB 片內 flash 可編程存儲器，104KB 的 SRAM
• 四個 USART 接口，兩個 SPI 接口，三個 I2C 總線接口
• 高達 50 個通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳

 

LPC5410X 框圖如下

2. MX 7ULP系列處理器代表了恩智浦在超低功耗處理領域的最新成就，具體參數如下：

• 異構多核處理架構，Cortex-A7 和 Cortex-M4 雙配置
• 2D 和 3D 圖形處理單元 (GPU)
• 外部存儲器支持： LPDDR2/LPDDR3
• 512KB 的 SRAM
• MIPI DSI 顯示器接口
• 並行攝像頭接口
• 通信埠 (I2C、 SAI、 UART、SPI、SDIO、 USB)
• Flash 存儲器支持：管理型 NAND (eMMC，eSD)

 

i.MX 7ULP 框圖如下

3. 電源設計

該方案人臉模塊的電源控制採用單獨埠控制，需要使用人臉模塊時打開，不需要時則是關閉狀態，極大的降低了功耗。

 

4. Touch 觸摸設計

    各個按鍵的信號線之間間隔了一定距離，避免了用戶按鍵誤觸。

 

 

方案原理圖

PCB Layout

軟體設計說明

1. 軟體開發工具: Keil uVision5

 

方案採用 Keil Software 公司的 Keil uVision5軟體，具體軟體版本為 5.23，用於程序編寫和調試。

 

2. 軟體框架

 

  方案軟體架構分為驅動層和應用層，現驅動層和應用層代碼都已編寫驗證無誤，客戶可根據自己需求來調整應用層代碼。

  主流程代碼：



人臉模塊代碼：