2、系统总体方案设计：系统架构图、硬件模块划分、通信方式选择
好，咱们进入第二章。系统总体方案设计，说白了就是先把大框架搭起来。我见过不少新手，一上来就盯着某个芯片选型，结果做到一半发现通信接口对不上，或者功耗撑不住。嗯，这章咱们就把这事理顺。
2.1 系统架构图——先画出来再说
我个人习惯，做任何嵌入式产品，第一步不是翻datasheet，而是画一张系统架构图。你想想看，药盒这东西，核心任务就三个：定时提醒、正确出药、记录反馈。围绕这三个任务，架构自然就出来了。
我一般把智能药盒分成四层：
- 感知层：检测药盒状态。比如药仓有没有关好、药片有没有掉出来、用户有没有取药。
- 控制层：主控MCU，负责逻辑判断和调度。这是大脑。
- 执行层：电机、舵机、蜂鸣器、LED灯。负责物理动作。
- 通信层：Wi-Fi、蓝牙、4G模块。负责跟云端或手机App打交道。
我在项目中遇到过一种情况：有人把通信模块直接挂在MCU的UART上，结果MCU处理中断时，电机一启动，通信就丢包。后来我改了架构，把通信模块单独用一颗协处理器管理，问题就解决了。所以架构图里，模块之间的隔离和缓冲一定要画清楚。
核心思路：架构图不是画给领导看的，是给自己理清信号流向和电源分配的。每个箭头都要问一句：这条线走的是什么？I2C？SPI？还是GPIO电平？
2.2 硬件模块划分——别把鸡蛋放一个篮子里
硬件模块怎么切？我有个原则：按功能域切，按电源域分。
举个例子，智能药盒的典型模块划分如下：
| 模块名称 | 核心器件 | 供电电压 | 典型功耗 |
|---|---|---|---|
| 主控模块 | STM32 / ESP32 | 3.3V | ~50mA |
| 通信模块 | Wi-Fi (ESP8266) / 4G (SIM7000) | 3.3V / 3.8V | ~300mA（峰值） |
| 电机驱动模块 | L9110S / DRV8833 | 5V | ~500mA（启动瞬间） |
| 传感器模块 | 红外对管 / 霍尔传感器 | 3.3V | ~10mA |
| 人机交互模块 | OLED屏 + 按键 | 3.3V | ~20mA |
| 电源管理模块 | TP4056 + 升压芯片 | 锂电池 3.7V | 待机 < 1mA |
看到没？电机驱动和通信模块是功耗大头。我曾经犯过一个错：把电机和Wi-Fi共用一个LDO，结果Wi-Fi发射时电压被拉低，电机转不动。后来我学乖了，大功率模块单独供电，加个使能引脚，不用的时候直接关掉。
我的小技巧：每个模块的电源入口加一个0欧电阻或磁珠。调试时如果某个模块异常，直接断开电阻，方便定位问题。这招我在好几个项目里救过急。
2.3 通信方式选择——Wi-Fi、蓝牙还是4G？
这个问题，说白了就是看你的药盒在哪儿用、怎么用。
我直接给结论，再解释原因：
- 家用场景：首选Wi-Fi + 蓝牙双模。Wi-Fi负责数据上传，蓝牙负责近场配置和调试。
- 随身携带：纯蓝牙。省电，手机直连。
- 养老院/医院：4G Cat.1。不用配网，插卡即用，远程管理。
为什么会这样？我一个个说。
Wi-Fi
优点：带宽大，能传日志、固件OTA。缺点：功耗高，配网麻烦。我在做第一版药盒时，用户反馈说“连不上Wi-Fi”，后来发现是路由器5G频段不兼容。所以我现在强制用ESP32的2.4G单频模式，兼容性最好。
蓝牙
优点：功耗极低，手机配对方便。缺点：距离短，不能远程控制。适合做“药盒就在身边”的场景。我记得有个项目，用户要求药盒放在卧室，人在客厅就能收到提醒。蓝牙搞不定，最后还是加了Wi-Fi。
4G Cat.1
优点：无感联网，覆盖广。缺点：贵，需要SIM卡，功耗高。适合B端产品。我建议只在没有Wi-Fi覆盖的场所才用4G，比如独居老人的老房子。
避坑指南：我曾经选过一款4G模块，待机电流标称1mA，实际测下来有5mA。后来发现是模块的PSM模式没配置对。所以通信模块的功耗，一定要自己实测，别信datasheet上的理想值。
2.4 我的推荐方案
如果你现在让我做一个通用型智能药盒，我会这么选：
- 主控：ESP32-S3。自带Wi-Fi + 蓝牙，双核，性价比高。
- 通信：默认用Wi-Fi。如果客户要求远程管理，加一个4G Cat.1模块（比如Air724UG），通过UART跟ESP32通信。
- 备用方案：蓝牙低功耗（BLE）单独用一颗nRF52832，专门处理手机App的实时交互。ESP32只负责云端通信。
嗯，这样设计的好处是：通信链路分离，互不干扰。Wi-Fi断了，蓝牙还能用；蓝牙断了，4G还能顶上。冗余设计，在医疗产品里是必须的。
好，这章就到这里。下一章咱们聊具体的MCU选型，我会把STM32、ESP32、国产GD32挨个拉出来遛一遛。到时候见。