【应用】高集成度低功耗的蓝牙SOC芯片CST92F30应用于智能门锁，功耗更低且系统稳定性更高

时间： 2019-09-04 来源：芯海科技

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智能门锁作为集智能性与安全性比较高的设备，其实现功能比较复杂，稳定性要求高。随着蓝牙技术的发展，特别是BLE5.0技术的成熟，凭借支持更高空中传输速率、更低功耗、更多有效数据及更多信道支持等新特性，BLE逐步成为智能家居领域的主流无线通信协议，在智能家居领域的应用也越来越广泛，特别适用于目前智能家居领域中比较火爆的智能门锁方案上。

而目前智能门锁由于受其无线传输蓝牙芯片硬件资源局限性，为了扩展门锁的功能，一般厂商方案都是采用主芯片与从芯片方案实现，主芯片主要是处理数据及设备状态管理，从芯片主要是实现无线数据的收发。智能门锁主要架构如下图1所示，MCU主要用于实现用户管理、密码开锁、指纹对比、屏幕显示，语音提示，矩阵键盘等功能，而无线传输蓝牙芯片主要用于网络维护，数据传输等功能，但是这样的架构难点一方面在于需要考虑主从芯片之间的通信（考虑到双向传输一般是用串口实现），由于涉及低功耗且数据同步等相关性能，通信的稳定性特别重要；另一方面双芯片，增加了一颗MCU，系统整机功耗势必会上升，因此会严重影响系统待机和用户体验。

图1.门锁系统框图

借助芯海科技的产品——高集成度低功耗的蓝牙SOC芯片CST92F30，可以优化其硬件方案。该芯片基于低功耗蓝牙5.0协议栈，其片内置32位Cortex-M0 CPU、512KB Flash、138KB SRAM，最多可支持34个GPIO，12位ADC，最多支持16*18的键盘扫描，其上述特性特别适用于智能门锁方案设计。具体如下图2所示：

图2. 改进型门锁系统框图

由上图所知，较原先方案比较，此方案省略掉了MCU与BLE之间的通信，同时节省了一颗Flash和一颗MCU芯片，方案整体性能和成本更具有竞争性。

CST92F30电气特性如下：

处理器：ARM Cortex-M0 32位处理器；

存储器：512KB Flash &138KB SRAM ；

RF特性：支持BLE 5.0，单端RFIO，支持2Mbps、1Mbps、500Kbps、125Kbps四种传输速率，发射功率支持-20~10dBm可调，3dBm步进为步进单位，接收灵敏度（-94dBm@BLE 2Mbps、-97dBm@BLE 1Mbps、-98dBm@BLE 500Kbps、-103dBm@BLE 125Kbps）；

功耗：发射模式8mA@0dBm Tx power、接收模式8mA、Sleep模式2uA、OFF模式0.7uA；

外设特性，根据封装大小可支持34或20个GPIO，其特性如下：数字外设可映射至任意IO口、所有GPIO支持唤醒输入、具有18个外部中断输入、6通道PWM、正交解码器、1路PDM接口、2路I2C接口、1路UART接口、2路SPI接口、支持16*18键盘扫描、12位ADC，支持6通道外部输入、8个24位Timer、WDT、RTC、随机数发生器等；

电压范围：VIN 1.8V~3.6V且内嵌1.35V BUCK DCDC转换器；

CST92F30封装特性：

（1）QFN32（4*4mm）

（2）QFN48（5*5mm）

芯海科技提供完整的方案设计，两种封装IC，其典型应用电路图如下所示：

（1）CST92F30-QFN48典型应用原理图

图3. CST92F30-QFN48典型应用原理图

（2）CST92F30-QFN32典型应用原理图

图4. CST92F30-QFN32典型应用原理图

综上，结合CST92F30完全满足智能家居领域智能门锁的设计需求，且此方案功耗更低、软件开发难度更低、系统稳定性更高，除此之外，CST92F30还适用于智能手环、Beacon、智能穿戴、IOT等领域。

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