世平集團基于 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。智能門鎖以其復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，推出基于 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梁、嘴唇等訓練成人臉特征，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。

硬件設計說明

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

● 并行攝像頭接口

● 通信端口 (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采用單獨端口控制，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

軟件設計說明

1. 軟件開發工具: Keil uVision5

方案采用 Keil Software 公司的 Keil uVision5軟件，具體軟件版本為 5.23，用于程序編寫和調試。

2. 軟件框架

方案軟件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：

展示版照片

方案方塊圖

核心技術優勢

1）人臉開鎖：3D 人臉攝像頭結合深度算法，提供安全性和準確性

2）NFC 開鎖：讀寫卡技術采用卡片數據塊進行開鎖驗簽，加密密鑰和鎖綁定

3）指紋開鎖：響應時間極短，可存儲 100 個指紋數量

4）密碼開鎖：虛位密碼，提高安全性

5）電量監測：實時監測門鎖剩余電量

6）防撬報警：防止暴力破解

7）OLED 顯示、語音播報、中英切換等

方案規格

1）多功能智能門鎖

2）支持人臉、指紋、刷卡、密碼四種開鎖方式

3）支持500條開鎖記錄存儲

4）可用 USB 或電池供電，供電范圍在5V~6V

5）低功耗，電池供電更持久

6）后續產品會增加藍牙開鎖功能