下面以指纹挂锁产品为例，简单介绍一下硬件产品方案选型与设计过程。主要从低功耗方案、MCU选型、指纹Sensor选型几个方面来展开说明。

（1）低功耗方案

待机是核心指标，实现比较理想的待机，需要从电池选型和低功耗设计两个方面考虑。

1电池选型

由于挂锁的体积一般很小，所以电路板的长度一般不会超过30mm，于是电池更不能太大。

​ 干电池的尺寸无法满足要求，7号电池的长度是4.25cm，没办法放进挂锁中；

​ 纽扣电池的容量太小，购买和安装都不方便。

综上所述，锂电池是不二选择：

​ 锂电池可选尺寸：20x6x4mm（长×宽×高），实际尺寸根据结构做调整；

​ 容量：3.7V×100mAh~300mAh。

2元器件低功耗设计

待机主要涉及主控制器MCU、指纹Sensor、电机驱动、触摸检测、稳压五个部分：

​ MCU使用Standby模式，待机功耗在3~5uA。

​ 指纹Sensor直接断电，待机功耗为0；

​ 电机驱动使用集成的H桥或者用MOS管搭一个H桥，待机功耗都可以到1~2uA的级别；

​ 触摸检测可以使用TTP223做待机检测，待机功耗在3uA左右；

​ 稳压芯片选择LDO，如HT7533，待机功率大约2.5~5uA。

整机的待机功耗在8.5-15uA的范围。

（2）MCU选型

MCU可选的比较多，可以使用专用的芯片（比如，晟元、国芯等）或者通用的芯片（比如ST、国芯、NRF、GD等），两种MCU都可以完成指纹的一系列工作。

使用通用芯片的好处是可参考的资源更多，可以在网上找到比较成熟的固件Demo和PCBA Demo；缺点是需要把指纹算法移植到MCU中，对于没有相关技术资源的企业或者个人来说，是一件比较有难度的事情。

指纹算法本身的计算量不大，只要MCU的主频有50MHz就基本够用了，目前比较通用的MCU是GD32FFPR，别的MCU也是可行的。比如，你想用蓝牙和指纹的功能，就可以使用NRF52840这个MCU，可以一个IC集成蓝牙、指纹和NFC刷卡功能。

专用芯片的劣势就在于资料相对较少，也比较封闭，从0到1做起来，坑是挺多的。比如，笔者在负责保险柜项目时，使用的是国芯的一款专用芯片，配套资料很少，整个开发过程原厂不断在打补丁，如果没有原厂的大力支持，几乎寸步难行。

综上所述，MCU的选型方面，需要结合自己的技术和资源优势。

（3）Sensor选型

挂锁对指纹的安全级别要求不是很高，根据成本和供应商资源做考虑即可。与指纹相关的操作有三个，分别是录入、删除、开锁，其中删除和录入是超低频操作，开锁是超高频操作。所以在功能设计的时候，录入和删除操作麻烦一些也没关系，开锁速度一定要快。

（4）选型方案

最终确定的方案选择的都是非常通用的元器件，除了电机（电机价格在6元左右）和电池（4元左右），物料20元可以做下来。因为功能简单，开发相对很容易。

这里列举一下笔者使用的方案：

​ 电池：100mAh的3.7V锂电池；

​ MCU：GD32FFPR；

​ 指纹：晟元；

​ 电机驱动：L9110S；

​ 充电管理：TP4056（TP4056几乎没有什么外围电路，充电一个小时基本就能充满电池）；

​ 触摸IC：TTP223；

​ LDO：HT7533-7。

下面粗略计算一下上述方案的待机时长的理论值：

​ 待机期间电流：50mA；

​ 一天开锁5次；

​ 一次开锁耗时3s；

​ 一天耗电：3s×5×50mA+24h×11.5uA=0.6mAH；

​ 总计可用：100mAH/0.6mAH=170天；开锁次数：170×5=837次。