【应用】以优化成本和性能切入，智能门锁触手可及

传统门锁的套路是一把钥匙配一把锁。门锁了，别人就懂了。而随着物联网应用逐渐落地，门锁设计也找到了属于自己的智能套路。智能门锁的出现意味着以往生活场景的改变。门锁了，别人未必懂。虽然目前仍处于前期阶段，但由于其具有智能化、耐用化、便捷化以及安全性更高等特点，加上房子在国人心目中的地位以及智能家居的带动，智能门锁是未来智能生活的一大趋势。

智能门锁包括接触/非接触锁、遥控钥/卡锁、密码锁、指纹锁、虹膜锁等，是利用指纹、人脸识别、NFC或者无线传输等技术，通过手机APP远程控制，实现自动开、锁门。识别、记忆、学习等是智能门锁在技术和功能上的表现套路。世强提供的安全加密智能门锁方案主控单元采用超低功耗MCU EFM32J/PG，电池使用时间得以延长，同时使用可编程线性霍尔传感器，精准检测门栓位移，保障智能门锁安全可靠。该方案由存储单元、通信单元、处理运算单元、执行单元、数据采集单元、人机交互单元和电源管理单元组成，如下图所示。这款基于EFM32JG/PG的智能门锁方案，可通过蓝牙、WiFi、ZigBee等无线传输技术实现与终端和云服务器的对接。

图：世强智能门锁方案框图

拼能效、拼安全，MCU打破传统应用边界
智能安防设备的功耗、安全、成本、速度在不同的应用场景中有着各自的天然需求，比如有些应用强调超低功耗，有些应用注重安全性，而有些应用同时提出两项或者三项需求。目前智能门锁主要以电池供电为主，对功耗使用更智能的管理可减少不少损失。SILICON LABS推出的EFM32 Gecko MCU的超低功耗特性完全契合智能门锁严苛的功耗需求，其授权代理商世强的市场经理袁灵表示：“EFM32位系列MCU兼顾优异的性价比、超低功耗、高可靠性，强调在实际应用中的安全性，使计算/处理能力和低功耗之间做到了有效结合与平衡。”该系列产品采用创新低能耗技术，节能模式唤醒时间缩短，可搭配各种外围设备，是电池驱动应用及其他需要高性能和低功耗系统的理想选择之一。

功耗是某一应用场景下瞬间电流值的反映，整机功耗直接影响智能门锁的电池使用寿命。MCU所具有的高计算/处理能力可使其在短时间内高效率完成复杂的运算处理，其余时间则处于休眠状态，也就是在这段时间内功耗更低，一定程度上达到了延长电池使用寿命的目的。全球最节能友好的EFM32 Gecko MCU分为EFM32 Jade Gecko系列MCU和EFM32 Pearl Gecko系列MCU，分别采用ARM Cortex-M3/4内核设计，可在超低电流工作模式（63μA/MHz）和节能模式下（1.4μA低睡眠电流）之间快速切换唤醒及休眠状态，更进一步降低了系统整体能耗，对智能门锁这种能源敏感的电池供电产品来说，可有效延长电池续航时间。 

EFM32JG/PG集成了提供200mA电流、实现超低功耗操作的降压型DC-DC转换器，在为MCU供电的同时，还能向其他系统提供电源。另外，EFM32JG/PG可使CPU介入最小化，加上其增强的外设反射系统，在MCU内核处于休眠状态下仍可自主运行，更进一步延长了电池使用寿命。

除了满足设备电池使用寿命的先进电源管理架构，EFM32PG/JG MCU还具备提升物联网节点应用安全的新一代加密技术以阻止黑客攻击，广泛支持网络安全和加密协议。其先进的片上加密引擎支持快速、高能效、自主实现随机数据发生器、TLS、SSL互联网安全协议提供的自治化加/解密操作，同时还带有128位或者256位密钥高级AES算法、椭圆曲线加密ECC、SHA-1及SHA-224/256，可从根本上解决智能门锁对能效和安全的两大硬性需求。

EFM32 Gecko MCU系列产品强调可扩展的性能、能源效率和高产出率，具备高性价比配备优势，包括运算处理速率最大可扩展至40MHz、8通道DMA控制器、12位1Msps模数转换器、12通道外设反射系统（PRS）并有可配置的逻辑功能、支持1.8-5V组件的独立I/0电源。

线性霍尔传感器的使命：无精准，不智能
智能门锁在实现智能控制时，对门栓控制有严格的可靠性要求，即智能门锁开关必须精确控制门栓的位移。实现位置检测的传统方式有光电开关、机械限位开关等等，其缺点是精确性差、体积偏大。针对上述问题，MELEXIS线性霍尔传感器能轻松应对，不但体积非常小，而且安装方便，可实现精确至毫米级的位置检测。Melexis推出的MLX90251是一款通过CMOS技术生产的可编程线性霍尔效应传感器芯片，其动态误差纠正电路可消除与模拟霍尔效应装置相关的偏置误差。

MLX90251内部集成了数字信号处理器、可编程滤波器、温度补偿等功能模块，其静态电压VOQ敏感度、正负斜率、输出钳位电压、敏感度温度漂移、内部偏置点等特性参数都是可编程的。此外，对于敏感度和静态电压，MLX90251有非常稳定的温度补偿。

根据需要，MLX90251的输出电压可以设置钳位到某个值。当设置芯片的增益为某一个值时，MLX90251输出一个正比于磁场强度的模拟量，输出电压随着垂直于芯片表面的南极磁场强度的增强而上升，同时，随着垂直于芯片表面的北极磁场强度的增强而下降。当使用供电电压作为模数转换器的参考电压时，MLX90251 ±10%的供电电压的变化对精度不会产生任何影响。

时间要准，品质要帅，舍RTC其谁？
RTC是一类比较成熟的通用电子元器件，不但为各类电子系统提供精准的实时时间，而且能提供精确的时间基准。由于市场需求量偏大，市场竞争激烈，因此厂商必须以高标准的品质和利用价值来增添产品的竞争力。智能门锁在处理开门、关门、正常、异常等事件时都会生成一个时标信号，这个信号须通过实时时钟RTC进行管理判断。

小型化、高精度、高可靠性已是RTC的硬性指标，在降低生产成本的同时也要降低产品设计复杂性。EPSON是全球唯一一家既可生产晶体，又能制作IC的供应商，其推出的内置32.768KHz晶体的时钟芯片RX-8010SJ广泛应用于各类需要时间保持要求的工业和消费品中。在智能门锁方案中，RX-8010SJ可独立完成计时、事件记录功能。

RX-8010SJ采用IC和晶体一体化封装，尺寸仅为7.0mm*6.0mm*2.4mm，大幅降低了电路板占用面积；内置32.768KHz晶体提高了产品的稳定度、可靠性和一致性，且无需匹配电路，减轻用户对电路匹配负担和环境对晶体电路的影响，同时每一芯片在出厂时均做调整以保证精度要求。更值得一提的是，RX-8010SJ的功耗仅为160nA，能够满足长期时钟保持要求且只采用小容量电池或者电容。比如在0.47F电容作为后备电源供电的情况下，RX-8010SJ可支持实现工作3个月时间，具有持久的断电续航能力。

结语

针对本方案，除了产品供应充足之外，世强同样把对客户提供出色的设计链增值服务放在重要位置，为供应商创造更多的市场需求，同时安排专业的技术团队帮助客户处理使用中出现的任何问题。