第一章：项目全景与硬件选型

各位同学好，我是老李。做嵌入式这行十几年了，从最早的8051一路做到现在的Cortex-M系列。今天咱们聊的窗帘电机项目，说实话是个很典型的低成本嵌入式方案。你别看它结构简单，里面门道可不少。

我刚开始接这个项目时，客户就一句话：「成本压到最低，功能一个不能少。」嗯，这种要求我听得太多了。但窗帘电机这东西，涉及到电机控制、无线通信、电池管理，还真不是随便找个单片机就能糊弄过去的。

1.1 项目需求分析

先说说这个项目到底要干什么。说白了，就是做一个能远程控制、能定时开关的窗帘电机。用户可以用手机APP或者语音助手来控制窗帘的开合。

具体需求我列一下：

• 电机控制：正反转、速度调节、堵转保护
• 无线通信：支持Wi-Fi或蓝牙，能接入智能家居平台
• 低功耗：电池供电时待机电流要低于50μA
• 位置检测：知道窗帘开到哪了，支持百分比控制
• 安全保护：过流保护、过热保护、遇阻停止
• 成本目标：BOM成本控制在15元以内

你想想看，15块钱要搞定这么多功能，是不是有点挑战？我当年做第一个版本时，光电机驱动芯片就花了8块钱，后来硬是换方案才把成本压下来。

1.2 系统架构概览

整个系统的架构其实不复杂。我习惯把它分成三层：

1. 控制层：主控MCU，负责逻辑处理、通信协议、电机控制算法
2. 驱动层：电机驱动芯片，把MCU的控制信号转换成电机需要的电流
3. 电源层：电池管理、电压转换、充电电路

这三层之间怎么配合？举个例子：手机发来一条「打开50%」的指令，Wi-Fi模块收到后传给MCU，MCU根据当前位置计算出需要转多少圈，然后给驱动芯片发PWM信号，电机开始转。同时MCU还在监测电流，一旦发现堵转就立刻停止。

我记得第一次画这个架构图时，把通信模块和MCU之间的接口画错了，结果打样回来发现SPI引脚不够用。嗯，这种低级错误犯过一次就够了。

1.3 低成本MCU选型

MCU是整个系统的核心。选型时我主要看这几个指标：

参数	STM32F030	AT32F403	GD32F103
内核	Cortex-M0	Cortex-M4	Cortex-M3
主频	48MHz	240MHz	108MHz
Flash	32KB	64KB	64KB
SRAM	4KB	16KB	20KB
单价(1K)	¥2.5	¥3.8	¥3.2

我个人习惯用STM32F030。为什么？便宜、够用、资料多。你可能会问，AT32F403性能那么好，为什么不用？我告诉你，窗帘电机不需要240MHz的主频，48MHz绰绰有余。多出来的性能用不上，还多花钱，何必呢？

不过要注意一点：STM32F030的SRAM只有4KB。如果你要用RTOS，或者要处理复杂的通信协议，4KB可能不够。我建议裸机跑，或者用状态机，4KB完全够用。

1.4 电机驱动芯片选型

电机驱动芯片这块，我踩过不少坑。先说两个常见的方案：

• DRV8833：TI的，双H桥，最大驱动电流1.5A，带过流保护
• L9110S：国产的，单H桥，最大驱动电流800mA，没有保护

DRV8833贵一些，大概3块钱，但功能全。L9110S便宜，不到1块钱，但功能简陋。

我建议用DRV8833。为什么？因为窗帘电机经常遇到堵转的情况——比如窗帘卡住了。DRV8833有内置的过流保护，电流超过阈值会自动关断。L9110S没有这个功能，你得自己在MCU里做电流检测，麻烦不说，响应速度还慢。

驱动电路的设计也不复杂。MCU输出两路PWM信号，一路控制正转，一路控制反转。再加上一个使能引脚，用来控制电机的启停。嗯，这里要注意：PWM频率别太高，我一般用1kHz到10kHz之间。太高了电机噪音大，太低了电机抖动。

// 电机控制代码示例
void motor_control(uint8_t direction, uint8_t speed) {
    if(direction == FORWARD) {
        TIM1->CCR1 = speed;  // 正转PWM
        TIM1->CCR2 = 0;      // 反转关闭
    } else if(direction == REVERSE) {
        TIM1->CCR1 = 0;      // 正转关闭
        TIM1->CCR2 = speed;  // 反转PWM
    } else {
        TIM1->CCR1 = 0;      // 停止
        TIM1->CCR2 = 0;
    }
}

1.5 电源方案对比

电源方案是窗帘电机项目里最让人头疼的部分。三种方案各有优劣：

方案	优点	缺点	适用场景
锂电池	电压稳定、可充电、容量大	成本高、需要充电管理、有安全隐患	高端产品、无插座场景
干电池	成本低、更换方便	电压下降快、容量有限、不环保	低成本方案、使用频率低
DC适配器	供电稳定、无需考虑功耗	需要插座、布线麻烦	有插座场景、商用项目

我个人最推荐锂电池方案。虽然成本高一些，但用户体验好。你想，用户装个窗帘电机，还得隔三差五换电池，多烦人？

锂电池方案里，我习惯用18650电芯，单节3.7V，容量2600mAh左右。配上TP4056充电芯片，成本也就多两块钱。电机工作电流大概500mA，满电能用5个小时左右。每天开关两次，一次30秒，充一次电能用好几个月。

嗯，电源这块还有一个容易被忽略的点：待机功耗。窗帘电机大部分时间都在待机，等着接收指令。如果待机电流太大，电池很快就耗光了。我一般要求待机电流低于50μA。怎么做到？MCU进入休眠模式，Wi-Fi模块也进入低功耗模式，只有蓝牙模块保持监听状态。

好了，第一章的内容就这些。说白了，窗帘电机项目就是个典型的低成本嵌入式方案，选型时记住三个字：够、用、好。MCU够用就行，驱动芯片选带保护的，电源方案看场景。下一章咱们聊聊具体的电路设计，到时候我会把原理图拿出来，一行一行地讲。