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由于智能门锁的便捷,智能等优势,越来越得到了市场的认可,也越来越普及,同时市场竞争也越来越激烈。据我所知,几乎所有的亲戚朋友和邻居,家家户户都换上了智能门锁。有些是比较低端的只有指纹识别和刷卡功能的智能锁,有些则是更高端的带人脸识别,猫眼,可视对讲等功能的智能锁。从我个人角度来讲,接受智能门锁的最大动力是解决了忘记带钥匙这一最重要的痛点需求,所以一个好的产品永远是需要解决至少一个痛点的。当然市场大,到了一定阶段,入局者也会增加,竞争也会越来越激烈,竞争的方式无非就是走价格路线比如低端的百来块钱就能包安装一把的门锁,或者走高端差异化路线,高端的一两千甚至更高。
我们就来拆解凯迪仕某款智能门锁,来学习借鉴下优秀厂家优秀产品的设计方案,我们的目标是尽可能的详细(本文全文200张左右图片,1万多字,200多页,花费一个多月时间完成),全方面360度,无死角的拆解分析,以期对整个系统整体和细节有一个全面的分析。
当然作为电子爱好者,作为玩家,我们不仅仅如此,我们更需要玩点有意思的,既然智能门锁体现在智能上面,那么他的硬件配置肯定不会低,我们就因地制宜,将其改造为可以玩NES游戏的游戏机: 坦克大战,魂斗罗......
本地玩,远程玩......, 这才是我们拆解分析学习,学以致乐的态度。
一. 前言
二. 拆解和方案分析
2.1 初体验-简约时尚不简单
2.1.1电池模块
2.1.2后面板
2.1.3 前面板
2.1.4 外观结构整体总结
2.2 详细拆机分析-抽丝剥茧,不漏过一个细节
2.2.1 前面板
2.2.2 后面板
2.2.3方案分析总结
三. APP体验
四. 改造-玩转NES游戏
4.1 方案设计
4.2分析猫眼和后屏UVC+UAC传输协议
4.2.1 抓包猫眼的枚举和通讯信息
4.3手柄设计
4.4移植NES游戏模拟器
4.4.1系统框图
4.4.2 UVC显示设计
4.3.3 UAC音频设计
4.4.4 按键获取
4.5玩起来
4.5.1 电脑上玩
4.5.2 门锁上玩
4.5.3 门锁远程可视对讲,远程玩
4.6 总结
五. 总结
六. 附录 视频和软硬件代码仓库
我们这里选择凯迪仕这个品牌的K20 Pro Max这个型号的智能门锁,属于较高端系列,带猫眼,人脸识别,可是对讲等功能。因为凯迪仕这个品牌在门锁领域的知名度较高,其产品也非常不错,也有较高端产品,所以就选他了。拆解借鉴肯定要参考优秀的厂家和优秀的产品。
拆解我们由整体到细节的思路进行。先初体验,然后详细拆解分析,最后APP体验也是重要一环,当然终极乐趣还是改造为NES游戏机,使用门锁玩游戏,甚至远程玩。
本篇重点在外观和结构等,先整体上体验,后面才是详细的拆解分析。
拆解前,还是先把玩一下整体,从外观设计,结构,APP使用体验等角度入手,后面才真正进入拆解阶段。一个好的产品,外观结构设计绝对是重要元素,毕竟现在产品不仅仅是看功能的,也是要看颜值的,尤其是门锁是装在入户门的,是一个门面担当产品,有时候颜值可能是用户买单的第一参考要素,所谓的第一眼心动是很重要的。
我这里包装什么的都丢了,就不来开箱了,直接上手。我这里只有前后面板,和锂电池、其他的锁体、导向片、开孔孔位及尺寸图、保修卡、说明书、机械钥匙等没有,也不是本文的重点,也无关紧要,略去无伤大雅。
首先来个三大件,前后面板,电池的全家福合照,然后再逐一把玩。初体验也先从这三大件的整体开始。
首先来看电池模块,电池采用一体模块化设计,具备轻便,体积小,防护好,成本低等优点。
磨砂的质感看起来是非常不错的,颗粒度都比较合适且均匀,手感也不错。好的磨砂的质感是需要好的模具加工设计的,说明在产品设计细节上,还是比较注意的,走的高端路线,所以该花的成本要花,虽然电池是位于内部的组件不会经常触碰到,看到,但是走高端路线也必须保证其质量,这是塑造高端品牌形象需要注意的细节。
再来看电池接口细节,铜触点,突出的颗粒能保证很好的接触,铜片也不薄。再来看,下面会有个突出的边缘,为什么要有这个设计呢?
电池安装后触点朝下卡在面板里,这个突出就是方便用手把电池抠出来的,这就是用户体验设计了,所以成熟的产品是需要不断地迭代的,尤其是用户体验,好的公司总是很关注用户体验和问题反馈然后不断迭代完善。
再来看电池前后端都有一部分没有磨砂,这是为什么呢?作为一个熟悉硬件的嵌入式软件开发工程师,一定是知道点模具设计知识的(狗头保护)。用我曾经第一份工作公司组织花了三个月的模具培训经历(有正经结业证书的那种),思考了一下,这里两个突出的地方注塑时需要用到顶针(应该不需要斜顶,角度不是斜的),这个光滑的地方就是顶针的接触面,其他磨砂的地方是模具内腔体做的,顶针这里一般就不做磨砂了,为什么不做呢,做了磨砂摩擦阻力大,顶针就不好脱模了(个人猜测,有专业的可以指出错误本人及时修改),另外猜测做了也不可能和其他表面一样,毕竟顶针边缘会有熔接线的,也不美观还增加成本所以没必要。
看到中间的细线,就是前后模的分界线,熔接线,整个电池是一体注塑的,这样电池作为一个独立的整体,模块化设计,减少了结构设计成本(如果可拆卸需要设计前后面板,卡扣结构,模具成本更高),体积更小,防潮性等防护性也比较好。
好评,新的产品肯定不能用Micro USB接口,要不太掉价了。旁边还有小的指示灯,细节也做的不错。实际充电看一下指示灯的效果。
总结下电池模块的设计就是,质感不错,模块化设计,体积小,防护性好,降低了成本。
电池上的使用提示,这也是用户体验的体现,日本的产品做得好的一个方面就是说明书做的非常好,非常详细,一步步指导使用,很注意细节。这也是产品用户体验改善的一个方面。
先来个前后的”证件照”,这里把PCB的螺钉已经拆掉了。
这里有个疑问?为什么OPEN和CLOSE按键的字体是反的?
整体属于塑料面板加金属外壳的形式,塑料面板磨砂,金属壳体,质感还是非常不错的。很多低成本的很可能是全部是塑料的,质量和安全性就没法比了。
然后是开锁和按键部分细节,旋钮操作下来手感不错,回弹跟手。
后屏部分,一体设计,感觉还是很高端的,有定酷黑的商务风格。
后面板控制部分,各PCB板,这个在后面的方案详细拆解分析中再分析,初步看到全部都做了三防处理,接插件也点胶做了加固,这也是细节和质量保证的体现。
前面板是金属壳体拉丝设计,后面板没有,前面板是在外面的,这也是给别人看的更高级点,也是差异化设计的体现,成本均衡设计的一个考量。给别人呈现好的颜值也是很重要的,自己看的就稍微差点没关系。
带补光双摄人脸识别部分,上面有标志的地方是把手触摸检测。
以上粗略的看了各个模块的外观和结构,整体上看到质感非常不错,也有设计感,属于时尚商务风,比较百搭点。也是有设计的,比如前后,内外配色质感上的差异化设计,整体风格沉稳,简约时尚但是不简单。磨砂塑壳和金属外壳结合的不错,缝隙较小,说明工艺控制的不错,金属拉丝体现高端,磨砂塑壳,手感质感不错。另外拿起来整个锁体是比较沉的,金属比较厚,和那种降成本全是塑料很薄的低成本款完全不一样。另外也有体现模块化的设计思想,整个设计,外观和结构都是不错的。
前面体验了整体的结构,外观,和风格,现在还是进入详细的拆解分析过程。还是按照前后面板分开进行。
这个按钮用于拆解告警,默认是压下的,拆开后释放,可以检测告警,有橡胶套保护,这也是体现设计细节的。
拆开这10个螺钉,揭开面板和橡胶套,橡胶套和面板都是一体的,面板还挺厚的,质量不错,一体冲压,说明厂家是没有在必要出省成本的。
Type-c临时供电部分,USB小板有个螺钉固定,有一个小的定位孔,涂了胶水防松动,可以看到后面所有PCB板和接插件都涂胶防松和防护,这也是不该省的都是没省的,质量还是不错的。
红色圈部分有定位槽防止板子晃动,细节满满。USB口晃动是导致USB口松动的最大原因,这个设计好评,相信很多人都有小家电由于碰到USB口线导致晃动,USB口松动的问题。
这个按钮的小板子,结构也是设计的刚刚好,该有的卡扣,定位都有,比较精细,整个看下来所以的结构设计都是比较精细的,不是那种随便卡卡就行的设计。
拆开这六个圆头螺钉,还有旁边的线束螺钉。就可以分开。
打开面板,里面是前面板的心脏,好好来研究下这部分的方案
下图上面两个小孔是TOF传感器,大的球是人体红外检测传感器。
下面的板子是红外人体检测,上面的排线是TOF接到主板,排线是织布的,可以承受一定拉扯,这也是细节的考虑。
用了好大劲用镊子才撬开,原来后面涂了胶,可以看到传感器。
来看猫眼摄像头部分,金属底板用于散热,有橡胶保护套,可见该有的都有。
主板堆叠式设计,先拆开主板,下面是双摄人脸识别模块
继续拆开摄像头,注意这里螺丝刀旁边的是把手触摸按键PAD。
FLASH用的GD的25Q128,16MB.旁边有串口调试接口。
SOC为WQ5007,WQ在智能门锁等AI市场领域IC占有比较大,是不错的选择。
再来看猫眼主控,可以看到后面板的SMA天线最终接到了这里,即猫眼的WIFI天线,接到了后面板室内。
主控是君正的SOCT21,WLAN是XR871,FLASH是FM25Q128
音频功放LN4891,旁边是三星的EMMC5.1 KLM4G1 4GB
可以看到NFC线圈和按键是做在一起的。橡胶垫用于触摸按键背光之间的光隔离。
主控用的赛普拉斯的cy8c6245azi-s3d42
提示音喇叭驱动用的PWM经过电机驱动LN8503做功放,这是一个降成本的方案,在低音质要求场景使用PWM+电机驱动,代替DAC+PA功放降低成本,这里应该是用来播放提示音。
这里2+1共3片74HC595做IO扩展,毕竟背光灯,按键这些需要比较多的IO。
这里丝印P8的应该是P-MOS,猜测是控制闪光灯或者电机之类的,作为大电流开关。
FM17580是复旦微的NFC控制芯片,话说复旦微在NFC领域的控制芯片用的还不少。
排线接把手,4p接CLOSE和OPEN按键,2p接喇叭
如图小孔是恢复密码按键,按两次恢复初始密码,密码默认是12345678,按提示设置密码.
这里有点小建议,有时候要找个小的细小的东西去戳还不方便,如果直接能开孔露出按键是不是好点,毕竟这里是电池舱内,不是外露的,也无需考虑美观。
Mcu为复旦微的Fm15l023,前面板还用了一颗复旦微的NFC控制芯片,看来复旦微占据了两席之地。
走线细节,卡扣束缚走线,这里排线是布织的,因为要接到把手里面,需要承受一定拉力。
这里的线束卡片也是用的金属片,这里有个建议,就是卡片最好有限位,因为只有一个螺钉固定,打螺钉时卡片会转动,当然转动会碰到金属壳,转动一点也没什么大关系。
后屏是后面板的重要部分,屏幕显示猫眼观察到的实时视频。视频通过前面板的猫眼控制模块的USB线传过来。
看到主控型号,是anyka安凯微电子的KY3179EE128