TI 智能门锁解决方案 (2)

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首先简单自我介绍一下那我叫Michael Michael Qian中文名钱堃 我是深圳区域负责无线技术的技术支持 我就based在深圳 OK 那我们首先来看一下就是 我们的智能门锁它的整个的一个框图 我想刚才Kevin的话也有介绍 我们整个在智能门锁上面的解决方案 那我想说的是 其实我们摊开来看 智能门锁的硬件 那它的整个设计其实并不复杂 我们可以看到的话 它其实主要由几个部分所组成 第一个部分就是中间的核心部分 也就是我们的无限的SOC 那也有客户在去做设计的时候 会去选择一颗MCU的平台 然后再搭配一颗无限的Module 然后来实现这个智能门锁 去连接端的功能 当我们整体来去看的话 这样一颗SOC也好 或是说一颗ARM-based的MCU也好 那它会在周边去搭配 一颗我们的touch key 也就是我们的触摸按键 那触摸按键的话 有专用的IC去做 或是说我们有专用的MCU 去完成这样触摸按键的功能 那触摸按键上面的话 会需要有背光 背光的话 其实我们会有专用的LED driver 来去做touch key上面的背光 那另外一块的话就是 我们会需要马达驱动 那马达驱动的话我们会有 专门这个马达驱动的IC 以及我们会有一些 这种I/O的扩展芯片 因为门锁上面 会有其他的一些功能 会需要更多的GPIO拐角 那如果在说I/O拐角不够的情况下 我们有专门的I/O扩展芯片 来去玩成这样的功能 另外一块就是说 我们在市场上去看 有一些智能门锁的话 它会有这种指纹 录制指纹的功能 以及指纹开门的功能 那这一块的话属于 比较传统的一块应用 那如果我们看市场上 比较老的智能门锁的话 它一般都是会带指纹 指纹的话更多的 适用于家庭门锁 那指纹这一块的话 相信大家会发现市面上 有很多这种指纹的模块供应商 大家可以去找这些模块供应商 那它通常的话是 通过一个SPI接口 或者窗口的IIC接口 接入到我们的主平台做一个链接 但是呢 其实我们去看 去年年底到今年的 一些智能门锁 我们可以看到 原来的门锁是比较复杂的 它有密码 它有NFC 或者说我们叫做RFID 那它也有指纹 它是一个功能非常强大 可能在一些豪宅里面 我们会看到这种智能门锁 但现在可能如果我们去一些 小区的一些锁匠的店里面 我们可以看到有非常多的智能门锁 它们的趋势就是说极致和简洁 就是非常简单的一款样式 就像我 在我右上角的PPT上 放的一个门锁的框图 非常简单 它们基本上什么都没有 除了可以用密码去开锁 也就是我们用触摸按键 密码去触碰开锁 然后以及我们可以 去用手机去开锁 但它并没有太多的附加功能 这样的话我们可以把 门锁成本控制得非常合理 可以在我们大众的消费范围之内 那这样的话 如果我们有需要 我们可以在自己的家里 去安装或者改造我们的机械 其实这个费用并不是难以接受 我想都是我们可以去接受的 那去年的共享单车 我们可以看到 其实共享单车我们传统在 去用的都是用GPRS去做开锁的动作 但是呢后来我们会慢慢发现 其实我们在去用[听不清] 或是用小蓝单车也好 但我们会发现 它会建议我们去开启蓝牙 那这样的话为什么会开启蓝牙 因为它里面都会有一个蓝牙的模块 那我们在GPRS信号不好的时候 我们可以通过蓝牙去开锁 通过这个共享单车 这个蓝牙开锁的体验 就带动了我们整个的智能门锁 无线连接可行性的验证 那随着共享经济然后再导入 我们家庭的这个应用当中 我们蓝牙以及其他的 无线也是非常适合的 那其他的硬件品牌就如 我刚才所说的其实并不复杂 那关键的点就在 我下一张要去介绍的这块 智能门锁它的一个关键和蓝点在哪里 那我想这一页PPT的话 大家可以有一个非常明显的感受 第一点就是首先 我们一定要用手机 去做开锁的动作 以及我们会去纪录谁开过 我们家的锁这样的一个应用 当然我们指的不只是 我们传统的家用 可能这个智能门锁 它可以适用于各种商用途径 以及办公自动化的一些打卡机上面 大家可以看到我们需要用手机去开锁 那手机去开锁最简洁的方式就是我们手机去配合蓝牙 如果我们用蓝牙去开锁的话那成本是最低廉的 那第三个的话我们可以看到就是说在我们没有带手机的情况下 我们在后台管理员以及家里的老人可能 不希望用手机去开锁的话我们也保留了传统开锁的方式 就是我们用密码去开锁但是呢这个密码 我们可能会去做修改那怎么去做修改 我们就去看最关键的两个地方 第一个地方就是说我们 这一套密码体系怎么去做管理就是说我们怎么去做授权管理 谁可以开我们家的门谁不能开我们家的门 以及什么时候他可以开我家的门什么时候他不能开我家的门 我们可以临时生成一把临时密钥供给访客去开一到两个小时的门 那过了这一到两个小时之后那它的密钥就可能失效 以及我们家里可能会有三个人或五个人 我们每个人分配一把密钥 当他没有带钥匙的情况之下 我可以临时分配一把密钥给他让它通过蓝牙去开锁 这样一套完整的后台服务的话会给我们的家用锁也好 或者说我们的商用锁也好带来一个非常好的用户体验 这也是我们智能门锁设计的非常大的一个蓝点和痛点 那我们今天后面的话就讲一讲我们怎么去考量 这个硬件软件上的设计怎么去从安全性能去保证 我们智能门锁是没有问题不会被破解以及我们这些软件 一些加密上面TI可以做什么 以及我觉得我们怎么样去做会比较合适 OK 那我们首先去看一下 从我们去做智能门锁的市场上 我们看到有三大痛点我们需要去解决的 第一大痛点就是说 我们到底要使用什么样的无线技术去做 智能门锁的开锁这样的一个动作 第二的话就是我们怎么样去保证安全性能 怎么样去保证安全性能因为我们共享单车 共享经济上我们可以说我们用无线技术去开锁 不需要特别的安全性因为这是属于共享经济 不是我们自己私人财产安全但是如果家里的大门 或者说一些商业的大门如果随便被开锁的话 那其实它的经济损失是非常大的 所以我们一定要保证它的安全那这个安全它也分为两个部分 一个是硬体的安全也就是我们IC[听不清]的安全 另外一个的话就是我们网络的安全 那第三个话就是说差异化我想这是一个非常好的时代 就是说大家都在去看智能门锁以及 智能家居loT物联网这样一个行业 那门锁是一个今年我们看起来非常不错的一块市场 那大家怎么在这个市场里面做一些差异化的产品 打一些差异化的终端客户然后抢占自己差异化的市场 然后怎么把自己公司的产品做大做强 那第三部分的话我就讲一讲在这一块的话TI做了什么事情 那大家可以在我们的平台上做一些想发挥的一些功能 OK好那这个我们言归正传 首先看一下那个小无限 小无限这样一个技术在智能门锁上面的应用 小无限用在哪里这样的最多那我们看其实在无限抄表上 我们的小无限是用得最多的因为它的传输距离够远 它的功耗足够低那我们就想这个小无限技术能不能 放在我们这个智能家居或者说我们的智能门锁上 答案是肯定的那这个的话取决于细分行业 那小无线在于它的功耗可以做得非常低 距离可以做到一公里或者两公里 穿墙性能会非常好 但是小无线在主网上面并没有一个标准 并没有一个标准所以说我们怎么样 把这个小无线组成一个网络然后通过集成器的方式 去跟端做成链接这个是设计的蓝点和痛点 那如果有这样的需求就是说我可能不去走 我们的ZigBee这样一个联盟 我需要在有一些场合走我的私有协议 那我需要低功耗的领域我需要自我去调节 这个上发和下发数据的这个频率和这个周期 那这个时候我需要用很多的自我去设定参数 那可能我们的小无线是一个非常好的选择 那大家可以看到这个图 这个图除了小无限和我们的路由器 和我们的集中器去做链接去传给手机信息之外 其实我们会发现它还是离不开蓝牙 就我们在智能门锁这个行业里面 蓝牙其实是一个标配后面我也会多次跟大家 强调这个蓝牙的作用好我们看下一张 就什么时候我们要去用这个小无线的技术 然后来去做智能门锁的应用比较好的应用方式是说 比如说我们在酒店的应用里面我们在一些酒店里面 它是以一层楼一层楼去布局的 那一层楼的话它的信号会需要去发给一个集中器 那如果说我们用2.4G或者用蓝牙用ZigBee的话 它的距离会极大的受到限制当然你可以加PI去加强它的距离 但是你牺牲的是功耗那小无线在保持功耗 低功耗的情况之下 它可以做到一到两公里的传输距离 这样的话就为我们的主网 提供了一个非常良好的契机那另外一个就如我刚才所说的 它不需要走这种公共网络它需要有一些私密性 那它就需要有自己的这种无线网络 需要有自己的协议 那TI是基于802.15.4的一个标准那开发了一套属于自己的 这种私有的无线网络那我们叫做TI15.4 stack 那通过这套stack的话大家可以去做一套简易的 新型网络的主网那这个主网的话 我用一张PPT大家可以非常容易去理解 这个可以适用于我们的智能门锁 那也可以用于其他的一些商用化的环境 比如说我们的这个传感器数据上报 这样一个应用大家可以看到这张图 我们有非常多的launch pad 那这个launch pad上面都有我们小无线的芯片 那通过去读这个版籍的sensor数据 去把它传到一个集中器也就是我们的Gateway 那Gateway通过以太网也可以通过我们的WiFi也可以 然后把信息传到我们的端来实现我可以通过 比如说我的手机我的电脑 端查询我所有家里的这些节点的状态 这是我们15.4协议栈一个非常经典的一个demo 那这套demo大家其实在我们TI的官网上 可以下载所有的源代码以及我们软硬件的这个PCB 那我们看一下就是说我们在这个E-lock领域里面 通过我们的15.4的协议栈然后我们去做一个测试 那这个测试的话是基于50个节点的一个测试 那我们通过我们每一个节点去上报数据 通过beacon的方式去上报数据然后每隔十分钟和我的 集中器去做一个数据的交付那这样的情况下 我们最后一个测试报告我们发现我们的这个1310的 智能门锁的解决方案在我们的这个 在我们的整个设计当中我们可以通过 干电池去供电可以让它连续工作四年以上 可以让它连续工作四年以上那这样的话是我们 整个15.3协议栈的一个简单介绍在智能门锁上面 那下一页我们就看一下我们这个WiFi和蓝牙去做一个结合 怎么样在智能门锁上的一个应用大家可以看到WiFi的话 会有一个非常好的优势就是说我们WiFi 其实是不需要有网关因为我们家里有很多WiFi的路由器的 那WiFi的门锁的话它会更适用于家庭 每个家庭里面因为都有一个Gateway 那这样的话我们可以直接通过WiFi去和网路去做链接 蓝牙的话可以去做近距离的开锁 那WiFi的话可以去做密钥的分配和管理 好 大家可以看一下TI的WiFi 因为刚才Kevin已经介绍过我们整个平台 那所以说我不会再去介绍产品 但我们就从应用的角度上去看一下 TI的WiFi它可以去做一些什么样的事情 以及它在不同模式下面它的功耗表现 那么首先可以看到第一种方式的话 就是我持续的去做链接什么叫我持续的去做链接 就是说我的WiFi一直是去连上路由器 去保持一定的心跳我的WiFi是没有断线的 那这种情况下我们用两节干电池去供电的话 我们可以看到它的平均average的功耗是115个微安 那所以这种情况下我们干电池两节干电池可以保持 这种智能门锁工作一年以上那这是第一种应用场景 就是我持续的去做链接 那另一个的话就是我们的WiFi可以就是在和我们的路由器 断开连接之后保持低功耗那通过我们近距离感应 或者说我们的手去触摸我们门锁的按键 然后去唤醒WiFi让WiFi快速去连接到 我们的网络上然后和网络保持连接 这样的话我们叫做间接链接 那间接链接的好处就在于它很长一段时间是我们整个系统 我们WiFi芯片它是处于一个低功耗模式 低功耗模式它的功耗肯定比持续功耗模式还要更低 那这样的情况下可以让我们WiFi芯片 持续工作八年以上那这样一个好处在于 我刚才强调的一点就是说我的这个WiFi 没有必要持续一直和我们的 这个门锁去保持链接当然我们可以设置 一秒钟或者十秒钟去定期的和我们的路由器 去保持一个沟通在我的一秒钟沟通完之后 我进入低功耗模式让我的整个WiFi处于休眠状况 那另外一个情况就是如果我们有接收到人体靠近 或者说我们有按键触发 那这个时候我们再唤醒我们的WiFi 另外一个WiFi好处在于它的连接时间 也就是连网时间会非常的短 在两百个毫秒以内为什么会这么短? 后面的话我会再加密这一块 去说明为什么我们可以做到两百个毫秒 通过SSL的方式然后去连接到 那第三个话我们的WiFi还有一个应用场景就是说 它并没有去做路网的链接 它只是去通过发beacon包的方式 然后休眠然后间接的 去发beacon包这样的周期性地去工作 使得我们的WiFi可以当一个性标的方式 一直去做广播 这样的话我们可以通过周边的路由 或者说我们可以通过大型的基站 去监控到周围是否有这样一个WiFi的信标 那我们可以把这个东西做成一个资产管理 或者说我们可以在门锁上面让它一直去广播 让周围的路由器去做这种监听周围是否有这样门锁的设备 ok 那我简单也做一个总结就是说我们的WiFi门锁的好处 第一个就是说我们可以直接把 通过WiFi的方式把WiFi芯片连接到 我们智能门锁就不需要其他集中器的方式 去连接到 那第二点的话就是说我们的WiFi的安全性能 其实是非常强大这个我待会在后面一章会去讲 第三个的话就是说我们的蓝牙 那WiFi和蓝牙配合在一起是智能家居门锁的一个标准 也是一个经典的搭配方式那WiFi通过远端去做一个连接 蓝牙通过近端去做手机开锁这样一个动作 那这是一个非常有意思的搭配方式 后面我也会去做一些简单的介绍 那除开WiFi跟我们刚才谈过的小无线 其实我们可以再看一下我们的智能家居ZigBee这一块 怎么样去和我们的智能门锁去结合到一起去 那ZigBee3.0推出来之后我想大家也都明白 我们智能家居的产品
可以通过ZigBee的方式 去做互联互通如果大家都支持ZigBee3.0 所以说那在这种情况之下 我想我们有很多做智能家居的客户之前有做过sensor 有做过PIR检测有做过网关 有做过各种各样的
和智能家居相关的产品 那这是一个非常好的契机通过ZigBee的方式 通过ZigBee3.0的方式让我们的智能门锁也可以融入到 我们自己的智能家居的一套系统当中那这个的话 我相信不管是小米不管是home kit还是谷歌 那它们都在做类似一样的产品通过ZigBee的方式 去把整套智能家居链路给打通 然后完成智能家居路口的一个布局 智能门锁的话 可以作为一个智能家居必不可少的部分 那加入到我们智能家居系统的产品当中 那这也是非常好的一个点所以在这一块的话 TI的ZigBee产品也是非常丰富的在业界非常领先 那不管是从硬件还是我们的软件支持上面来说的话 我们有完整的解决方案 去帮助大家去快速的连接到这个ZigBee3.0的网络当中 使得各家的产品可以做互联互通 所以说在ZigBee门锁上面的话我做了一个总结 那就是说我们ZigBee它是完整的去支持 MESH网络这块链接的那第二个就是说 我们ZigBee3.0可以连接到之前 已经是属于ZigBee3.0的smart home产品当中 但是呢 我们的ZigBee
需要有一个集中器 也就是说
我们ZigBee转WiFi 或是ZigBee转
以太网的一个链接 然后再上端那这一块的话 其实TI有相应的参考设计不管是我们的ZigBee CC1530 去转到我们的WiFi上去也就是我们的CC3100 以及我们的ZigBee
转到我们的以太网 也就是AM335x就是[听不清]上面去 那我们都有相应的参考设计可以在TI的官网上面找到 那另外一个的话
就是ZigBee的产品 非常适合于那种公租房因为公租房它可能 就是一家三室一厅的话它可能是租给三个不同的租客 那每个租客他可能有一把卧室房门的门锁 那这个门锁的话可以
通过ZigBee的家庭网络 分别发给不同的三个租户然后这样的话有便于租客的管理 包括以及我可以在家里布置
其他智能家居的一些产品 以及包括我的电表的信息用电信息和我的水表信息 我都可以通过ZigBee的网络上传到端集中器 最后通过端通过微信也好 或者通过智能宝也好直接在线去做支付 这样的话就完成了整个
公租房的智能家居的布局 这是非常好的不错的一个应用点 好 那讲到这里的话刚才讲了几种不同的技术 第一种的话就是我们的小无线 那小无线它的适用场景就是我需要安全 我需要私密我需要自己建一个小的主网 我需要远距离的传输我需要自定义 我自己的交互时间也就是说我数据上报的时间 我数据下发的时间以及我自己去定义这个 我们俩通信的延迟的时间所有这些参数如果要 自己去把握的话我相信TI的15.4协议栈 是一个不错的选择它的适用场景可能更多的在 大型的公租房或者超市或者说商业地产上 那我们可以通过ZigBee小无线远距离的去做 主网的链接 ok 那我们再看ZigBeeZigBee的话 更多的会适用于我们的公租房那公租房的话 因为一个家庭两室一厅三室一厅 那这样的话通过ZigBee 小型的网络去做链接然后通过我们的 这个端去做管理那这也是一个不错的选择 那WiFi的话是非常适用于我们的家庭 我们的住户我们自己的房子 我们可以用ZigBee的网络我们可以用WiFi的网络 去连上端去用密钥的分配去做管理 然后我们通过蓝牙近端的去开锁或者说 我们通过按键的方式去做开锁的一个动作 所以说在无线技术的话可能大家自己看 怎么样的行程市场使用怎么样的无线技术 然后去做无线连接但是我想说的一点 不管我们选择的是小无线也好选择ZigBee也好 或者说选择WiFi也好其中蓝牙一定是一个标配 为什么?因为我们要和手机去做互联互通 蓝牙是最方便也是我们目前看起来 最成熟的一个切入点当然我指的蓝牙 是指蓝牙BLE的部分
而不是指双目蓝牙 双目蓝牙也可以去用但是双目蓝牙存在的问题就是 它的功耗会比BLE高很多它的成本也会比BLE高很多 所以说在智能门锁上
我们看到蓝牙的标配 基本上还是处于一个选择低功耗蓝牙这样一个状态 好那下面的话我给大家去讲一讲 这是我们讲到的无线技术就是说哪些无线技术 适用于哪些无线场景当然这也只是一个讨论 大家可能有些其他的想法这个我觉得我们会后可以 去做一些交流和一些沟通那其实结合TI产品 我介绍的这几种无线技术适合的场景 那我们下面来看一看我们刚才关心的一个问题 不管这三种无线技术怎么去做的话 我们都必须关心一个问题就是说他是否安全 以及我怎么去保证安全所以说下面一个话题就是安全
课程介绍 共计4课时,1小时35分45秒

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