第2章：硬件平台选型——主控芯片与外设模块的博弈

做售货机嵌入式系统，第一步就是选主控芯片。很多人觉得这步简单，随便找个STM32就能干。嗯，我当年也这么想，结果踩了不少坑。

说白了，售货机是个典型的“多任务实时系统”。它要同时处理支付、出货、显示、通信。你想想看，如果主控选错了，后面所有工作都得推倒重来。我建议你花点时间，把这一步走稳。

2.1 主控芯片：MCU还是MPU？

先搞清楚一个概念：MCU（微控制器）和MPU（微处理器）的区别。MCU把CPU、内存、外设都集成在一块芯片上，适合控制密集型任务。MPU更像电脑的CPU，需要外挂内存和存储，适合计算密集型任务。

售货机用MCU就够了。为什么？因为售货机不需要跑Linux，不需要处理复杂的图形界面。一个Cortex-M4或M7内核的MCU，主频200MHz左右，完全能搞定。

我个人习惯用STM32F4系列。它在性能和功耗之间平衡得很好。当然，国产的GD32、AT32也是不错的选择，性价比更高。

2.2 外设模块选型：支付、出货、显示

售货机的三大核心外设：支付模块、出货模块、显示模块。每个模块的选型都有讲究。

2.2.1 支付模块

支付模块是售货机的“钱袋子”。现在主流的有三种：

• 扫码支付模块：支持微信、支付宝。通过UART接口通信，协议一般是自定义的。我建议选带“掉电保护”功能的，防止交易数据丢失。
• 现金支付模块：包括硬币器和纸币器。硬币器用MDB协议（Multi-Drop Bus），纸币器用串口或并行接口。MDB协议有点老，但稳定可靠。
• IC卡/NFC模块：支持公交卡、校园卡。通过I2C或SPI接口通信。注意选型时要确认卡片类型（Mifare、CPU卡等）。

2.2.2 出货模块

出货模块就是电机驱动部分。常见的有两种：

• 步进电机：用于弹簧货道。控制简单，成本低。用GPIO输出PWM信号驱动。
• 直流电机：用于履带货道或升降机。需要H桥驱动芯片（如L298N、DRV8833）。

我个人建议用步进电机。它控制精度高，不容易卡货。直流电机虽然便宜，但容易因为惯性导致出货不准。

2.2.3 显示模块

显示模块是售货机的“脸面”。现在主流的是LCD屏和OLED屏。

• LCD屏：成本低，显示效果好。常用的是128x64点阵屏，通过SPI或并行接口驱动。我建议用带中文字库的，省去字库存储的麻烦。
• OLED屏：对比度高，功耗低。但价格贵一些。适合高端机型。

你想想看，如果显示模块选错了，用户连商品价格都看不清，那还怎么卖？所以，显示模块的选型要优先考虑可视角度和亮度。

2.3 通信接口规划：UART、I2C、SPI

通信接口是连接主控和外设的“桥梁”。规划不好，后面调试会非常痛苦。

接口类型	速度	通信方式	典型应用
UART	最高1Mbps	异步串行	支付模块、蓝牙模块
I2C	最高3.4Mbps	同步串行	传感器、EEPROM
SPI	最高50Mbps	同步串行	显示模块、SD卡

我的规划原则是：

• UART：用于长距离通信（如支付模块、蓝牙）。每个UART分配一个独立的中断，避免数据丢失。
• I2C：用于短距离、低速设备（如温度传感器、RTC时钟）。注意上拉电阻的取值，我一般用4.7kΩ。
• SPI：用于高速设备（如LCD屏、SD卡）。注意时钟极性和相位的配置，搞错了显示会花屏。

2.4 实战案例：一个典型的售货机硬件架构

说了这么多，给你看一个我实际用过的硬件架构：

主控芯片：STM32F407VGT6（Cortex-M4，168MHz，1MB Flash，192KB RAM）
支付模块：扫码模块（UART1，115200bps）
         硬币器（UART2，9600bps，MDB协议）
出货模块：步进电机驱动（TIM1输出PWM，GPIO控制方向）
         货道检测（GPIO输入，中断触发）
显示模块：128x64 LCD屏（SPI1，10MHz）
通信接口：WiFi模块（UART3，115200bps）
         蓝牙模块（UART4，9600bps）
存储：    EEPROM（I2C1，400kHz）
          SD卡（SPI2，20MHz）

这个架构我用了三年，出货量超过5000台，稳定性很好。你如果刚开始做，可以直接参考这个方案。

好了，硬件平台选型就讲到这里。下一章我们聊聊软件架构设计，那才是真正考验功力的地方。