1.项目介绍
可视化智能门铃，在使用时，住户听到铃声，像接听可视电话一样，接受来访者通过门外主机的呼叫，进行对话，同时住户屋内的可视分机可通过门外主机摄像头接收视频影像，住户观察分机显示屏幕上的监控图像确认来访者的身份，最后决定是否按下室内分机的开锁按钮，打开连接门口主机的电控门锁，允许来访客人开门进入。
此次我借助了Fastbond2设计了一款可视化智能门铃，其有如下特点：
- 在有人靠近大门的时候开启视频摄像功能
- 当人在门外按下通话按钮时，屋内选择是否按下按钮接通语音与开锁
- 兼有解码器、保护器、视频放大器、信号中继器等基本结构
2.市场介绍
主要可以在高层住宅、公寓大厦开拓市场。市场方向就是可视化智能门铃，同时相比于普通门铃，具有别的功能，具有显著优势。
3.方案框图
4.主要元器件
- ESP32S3 乐鑫
- MAX98357AETE+T_(ADI(亚德诺)/MAXIM(美信))
- MAX44000: 环境光和红外接近检测传感器：https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/data-sheets/MAX44000_cn.pdf
- INMP441麦克风芯片--支持I2S
主控芯片：乐鑫ESP32S3
ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的 MCU 芯片，支持远距离模式 (Long Range)。ESP32-S3 搭载 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz，内置 512 KB SRAM (TCM)，具有 45 个可编程 GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3 支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM，支持用户配置数据缓存与指令缓存。
ESP32-S3芯片具有行业领先的低功耗性能和射频性能，支持 WiFi IEEE802.11b/g/n 协 议和 Bluetooth 5。该芯片搭载 Xtensa-R32 位 LX7 双核处 理器，工作频率高达 240 MHz。支持二次开发，无需使用其它微控制器或处理器。芯片内置 512 KB SRAM，384 KB ROM， 16KB RTC SRAM。芯片支持多种 低功耗工作状态，能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时钟门控功能、动态电压时钟频率调节功能、射频输出功率可调节功 能等特 性，可以实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。
模组提供丰富的外设接口，包括 UART，PWM，SPI，I2S，I2C，ADC，LCD， DVP,RMT(TX/RX)，脉冲计数器，USB OTG，USB Serial/JTAG，SDIO，DMA 控制器， TWAI 控制器，温度传感器，电容式传感器和多个IO 口。
模块具有多种特有的硬件安全机制。硬件加密加速器支持 AES、SHA 和 RSA 算法。其中的 RNG、HMAC 和数字签名(Digital Signature) 模块提供了更多安全性能。 其他安全特性还包括 Flash 加密和安全启动 (secure boot) 签名验证等。完善的安全机 制使芯片能够完美地应用于各种加密产品。模块支持低功耗蓝牙：Bluetooth5，Bluetooth mesh。蓝牙速率支持：125Kbps，500Kbps，1Mbps，2Mbps。支持广播扩展，多广播，信道选择。
支持蓝牙和WIFI，就意味着可以进行很多的无线连接；同时乐鑫提供了大量的开源库，包括语音识别Skainet，可以方便的进行后期扩展。
红外接近检测传感器：ADI MAX44000
MAX44000集成了宽动态范围环境光传感器和一个红外接近检测传感器，是便携式触摸屏控制产品的理想方案。
在环境光检测+接近检测应用中， IC仅消耗11μA (时间平均)电流(包括外部IR LED电流)。
片上环境光传感器能够测量0.03 lux至65,535 lux较宽的动态范围； 内部IR接近检测传感器与集成IR LED驱动器配合工作。通过I2C总线读取所有数据，可编程中断减轻器件
数据轮询的工作负荷，节省微控制器资源并减少系统软件开销，最终降低系统功耗。
IC设计用于驱动外部IR LED，工作在1.7V至3.6V VDD供电电源。只有环境光传感器工作时，器件消耗5μA电流，使能接近检测接收器和驱动器后，器件仅消耗7μA电流。
音频编解码芯片：ADI MAX98357
MAX98357A/MAX98357B是数字脉冲编码调制(PCM)输入D类功率放大器，可提供AB类音频性能，同时具有D类的效率。器件在I2S/左对齐模式下通过单个增益设置输入可提供5中可选择增益(3dB、6dB、9dB、12dB、15dB)，在TDM模式下为固定12dB增益。
数字音频接口高度灵活，MAX98357A支持I²S数据，MAX98357B支持左对齐数据。两种器件均支持8通道时分复用(TDM)数据。对于所有支持的数据格式，数字音频接口可接收8KHz至96KHz的指定采样速率。 IC通过配置可将立体声输入数据转换成左声道、右声道、(左声道/2 + 右声道/2)输出。对于I2S和左对齐模式，IC采用16/24/32位数据工作，对于TDM模式，器件采用16位或32位数据工作。IC无需PCM通讯应用中的外部MCLK信号。这有助于减小EMI以及电路板的耦合问题，另外，也可减小电路板尺寸以及IC引脚数。
IC在BCLK和LRCLK上具有很高的宽带抖动容限(12ns典型值)，能够可靠工作。
有源辐射抑制、边沿速率限制以及过冲控制电路大大减小EMI。无需滤波的扩谱调制机制可省去传统D类器件中的输出滤波器件，可减少方案中的器件数量。
IC采用9引脚WLP (1.345mm x 1.435mm x 0.64mm)和16引脚TQFN (3mm x 3mm x 0.75mm)封装，工作在-40°C至+85°C温度范围。
微信小程序开发：
微信小程序作为轻量级应用的载体，确实方便了很多的应用场景。传统的产品如果要和手机互联互通，那么必须要开发两套 APP，即 IOS 和安卓。十分的麻烦和成本巨高。但是微信小程序的出现大大的提升了效果。因为微信小程序有两个巨大的特点和优势
1、跨平台 --- 不用单独的去开发安卓和 IOS 的 APP，只用借助微信小程序的 API 即可
2、依托于微信 --- 微信这个常驻手机的核心 APP 之一
简单来说：
ESP32-S3是一款集成了2.4GHz Wi-Fi和Bluetooth 5(LE)功能的MCU芯片，支持远距离模式（Long Range）。搭载了Xtensa 32位LX7双核处理器，主频高达240MHz，内置512KB的SRAM（TCM），并拥有45个可编程GPIO管脚和多种通信接口。ESP32-S3支持更大容量的高速Octal SPI闪存和片外RAM，并支持用户配置数据缓存和指令缓存。
ESP32-S3芯片在低功耗性能和射频性能方面处于行业领先水平，支持WiFi IEEE802.11b/g/n协议和Bluetooth 5。该芯片搭载了Xtensa-R32 位LX7双核处理器，工作频率高达240MHz。它内置了512KB SRAM、384KB ROM和16KB RTC SRAM。芯片支持多种低功耗工作状态，能够满足各种应用场景的功耗需求。此外，芯片还具备精细时钟门控功能、动态电压时钟频率调节功能和可调节射频输出功率等特性，能够实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。
该模块提供丰富的外设接口，包括UART、PWM、SPI、I2S、I2C、ADC、LCD、DVP、RMT(TX/RX)、脉冲计数器、USB OTG、USB Serial/JTAG、SDIO、DMA控制器、TWAI控制器、温度传感器、电容式传感器和多个IO口。
该模块还具备多种特有的硬件安全机制，包括硬件加密加速器，支持AES、SHA和RSA算法。此外，芯片还提供了RNG、HMAC和数字签名等安全性能，并支持Flash加密和安全启动（secure boot）签名验证等功能。完善的安全机制使得该芯片可以广泛应用于各种加密产品。模块还支持低功耗蓝牙功能，包括Bluetooth 5和Bluetooth mesh。蓝牙速率支持125Kbps、500Kbps、1Mbps和2Mbps，并支持广播扩展和多广播功能。
乐鑫芯片同时支持蓝牙和Wi-Fi功能，这意味着可视化智能门铃可以进行多种无线连接。此外，乐鑫还提供了许多开源库，包括语音识别库Skainet，方便后期功能扩展和应用。
红外接近检测传感器部分采用ADI MAX44000芯片。MAX44000集成了宽动态范围环境光传感器和红外接近检测传感器，非常适用于便携式触摸屏控制产品。在环境光检测和接近检测应用中，该芯片仅消耗11μA的电流（平均值，包括外部红外LED电流）。它能够测量0.03 lux至65,535 lux的宽动态范围环境光，并与内置的红外接近检测传感器配合工作。通过I2C总线读取所有数据，可编程中断减轻了设备对数据轮询的负载，节省了微控制器资源并降低了系统软件开销，从而降低了系统功耗。
音频编解码芯片部分采用ADI MAX98357芯片。MAX98357A/MAX98357B是数字脉冲编码调制（PCM）输入D类功率放大器，能够同时提供AB类音频性能和D类效率。该芯片在I2S/左对齐模式下通过单个增益设置输入，提供5种可选择的增益（3dB、6dB、9dB、12dB、15dB），在TDM模式下为固定的12dB增益。
这两种芯片都通过配置灵活地支持数字音频接口，MAX98357A支持I²S数据，MAX98357B支持左对齐数据。两者都支持8通道时分复用（TDM）数据。无论所采用的数据格式如何，数字音频接口都可以接收8KHz至96KHz的指定采样速率，并通过配置将立体声输入数据转换为左声道、右声道或（左声道/2 + 右声道/2）输出。
5.总结
通过这次的fastbond2阶段一的项目经历，我新学了很多知识。我之前对数字电路及电路相关的知识了解甚浅，边学边做的过程令我受益匪浅。
skyyyy星辰iJoshua