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(fā)展背景下，智能門(mén)鎖也漸漸走入人們的生活。與傳統機械鑰匙門(mén)鎖相比，智能門(mén)鎖在安全性、便利性、功能性等方面有著(zhù)巨大的優(yōu)勢。智能門(mén)鎖具有多種開(kāi)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(huì )有忘記帶鑰匙的問(wèn)題出現了。智能門(mén)鎖以其復雜的門(mén)鎖結構和智能的防撬報警功能讓用戶(hù)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(mén)鎖市場(chǎng)，推出基于 NXP LPC54101 & NXP i.MX 7ULP 的 3D 人臉識別 E-Lock方案。此智能門(mén)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(kāi)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(shí)現更高精度、更高安全級別的真 3D 人臉?lè )纻魏腿四樧R別。

硬件設計說(shuō)明

1）主控選擇 LPC54101 高性?xún)r(jià)比 MCU，具有低功耗、易調試、高性能等多種優(yōu)勢，具體參數如下：

● ARM Cortex-M4 處理器，運行頻率可高達 100 MHz

● 5 個(gè) 32 位標準通用定時(shí)器/ 計數器

● 高達 512 kB 片內 flash 可編程存儲器，104KB 的 SRAM

● 四個(gè) USART 接口，兩個(gè) SPI 接口，三個(gè) I2C 總線(xiàn)接口

● 高達 50 個(gè)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(lǐng)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(shí)打開(kāi)，不需要時(shí)則是關(guān)閉狀態(tài)，極大的降低了功耗。

4）Touch 觸摸設計

各個(gè)按鍵的信號線(xiàn)之間間隔了一定距離，避免了用戶(hù)按鍵誤觸。

方案原理圖

PCB Layout

軟件設計說(shuō)明

1. 軟件開(kāi)發(fā)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(xiě)和調試。

2. 軟件框架

方案軟件架構分為驅動(dòng)層和應用層，現驅動(dòng)層和應用層代碼都已編寫(xiě)驗證無(wú)誤，客戶(hù)可根據自己需求來(lái)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(shù)優(yōu)勢

1）人臉開(kāi)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(kāi)鎖：讀寫(xiě)卡技術(shù)采用卡片數據塊進(jìn)行開(kāi)鎖驗簽，加密密鑰和鎖綁定

3）指紋開(kāi)鎖：響應時(shí)間極短，可存儲 100 個(gè)指紋數量

4）密碼開(kāi)鎖：虛位密碼，提高安全性

5）電量監測：實(shí)時(shí)監測門(mén)鎖剩余電量

6）防撬報警：防止暴力破解

7）OLED 顯示、語(yǔ)音播報、中英切換等

方案規格

1）多功能智能門(mén)鎖

2）支持人臉、指紋、刷卡、密碼四種開(kāi)鎖方式

3）支持500條開(kāi)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(chǎn)品會(huì )增加藍牙開(kāi)鎖功能