【嵌入式实践】【芝麻】【设计篇-1】从0到1给电动车添加指纹锁：项目设计思路

0. 前言

该项目是基于stm32F103和指纹模块做了一个通过指纹锁控制电动车的小工具。支持添加指纹、删除指纹，电动车进入P档等待时计时，计时超过5min则自动锁车，计时过程中按刹车可中断P档状态，同时中断锁车计时。改项目我称之为“芝麻”，取自芝麻开门（明明是车，哪里来的“门”，因为插钥匙的地方被修车师傅称之为“电门锁”）。

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软件、硬件、机械原件存放位置：https://gitee.com/sunkai64/zhima

1. 项目背景

这个项目的idea起源于一个夏天。我在公司附近住，骑电动车也就十几分钟，所以一直骑电动车上下班，但是停车的地方距离我上班的工位，走过去也差不多5-10min，这是前提。在23年6月份的上海，正是天气比较热的时候，夏天穿着比较清凉，兜里有个任何东西都会觉得，贴身，难受。所以身上不会随身装着车钥匙什么的。

有一天，因为家里有事，我就打算趁着中午午休的时间回去一趟，直到快走到停车场我才发现我忘记带钥匙了，当时真的是一整个无语住了，回去取一趟钥匙，又得白白耽搁十几分钟的时间。这个时候我就想能否在不带钥匙的情况下给开自己的小电车？

能达到这个目的的想法看似很多，其实一点也不少。市面上就有现成的解决方案，比如用NFC卡或者NFC信息录入手机后，用手机开锁。我的小电车类似下图，功能比较简单，界面上只能显示电量、P档和大灯开关信息。电门锁功能也比较简单，只有关闭、打开电车、打开大灯者三个功能。为了这个小需求，换一个电动车，有点不值得，不如自己做一个。

2. 初步想法

如果我要引入指纹模块，那么我还需要引入一个MCU用来处理指纹模块的信息，MCU供电基本就在5V以下，解决MCU供电问题由2种思路，一种是加一个额外的电源，比如加锂电池（同时需要加充电电路），另一种就是直接从电瓶供电。考虑到易用性，我pass掉了第一个方案。既然我都引入了单片机，我是不是就能够做更复杂的功能了？答案是肯定的。就功能上，我列了如下3点，如果大家有自己的想法，还可以继续扩展。

最基本的功能就是能够通过指纹模块来打开电动车，在使用过程中，要能够添加指纹和删除指纹，这样能够确保同一台电动车，可以给多个人使用。第2个功能就是把电动车的电瓶当做一个大的充电宝，毕竟按照计划，我已经能够获取5V的电源了。这个功能的灵感来自于外卖小哥，每次走在上班的路上看到外卖小哥，他们都会抱着个手机和大的移动电源，如果电动车能当做移动电源，那么他们是不是更方便了一些？（在zhima version 1版本中我添加了这个方案，不过version 2版本中去掉了，因为想给电路板节省一些空间，这个后面再聊。）。

第3个功能就是电动车能够自动关机。灵感就来源于地铁口一台忘记拔掉车钥匙的车主，还有外卖小哥。外卖小哥为了赶时间，在送上楼送外卖时一般都不会锁车，也不会拔掉钥匙，这个行为是基于对大家的信任做出的，大家也没有辜负这份信任。但是如果电动车能够在进入P档后，等待一段时间自动关机，那不更好了。

3. 如果【芝麻】是个产品，我应该怎么做？

1）产品定位：从第2章将的产品灵感来源，大家也能看出来我设想的目标群体是“外卖小哥”。（以下纯属个人推测，因为不是想真正做出产品，所以也未做市场调研）经常骑电动车的群体应该有：外卖小哥，工作不久的打工人。针对这些群体，他们有一个共同点，都期望产品成本低，产品“耐造”。所以控制成本，提高产品稳定性是做【芝麻】时贯穿始终的意思。

2）控制成本：就我有限的知识来看，我大概能识别到这些需要计算到成本里的事项：元器件选型、电路板制作、电路板焊接、外壳制作、物流、产品组装、产品手册，除了这些有形的成本，还需要考虑软件设计、机械设计、整体设计思考时花费的时间成本。其中对产品成本影响比较大的就是元器件选项和外壳的制作，而外壳制作这块，成本不太好压缩，所以后面控制成本的主要发力点就是精简电路设计，做好元器件选型。

3）易用性：如果【芝麻】做成产品后，销售点应该就只能选在修车店，需要修车师傅拆开点车头安装。所以这里的易用性就需要考虑两个群体，第一个群体就是修车师傅侧的易用性，产品应该好拆卸、安装和维修，涉及到的知识点越少，越容易推广；第二个群体就是客户，产品应该能够满足客户的基本诉求。