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低功耗货架系统 ·
实战目录
30章 从需求到量产 完整知识体系
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30节 · 低功耗 · 嵌入式
01
项目概述与需求分析
低功耗货架系统的应用场景、核心功能需求、性能指标定义。
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02
系统总体架构设计
硬件架构选型（MCU、传感器、无线模块）、软件分层架构设计。
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03
主控芯片选型与介绍
STM32L0系列低功耗特性、选型对比、最小系统电路设计。
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04
电源管理方案设计
电池选型（锂亚电池/干电池）、DC-DC转换器选型、电源路径管理。
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05
低功耗传感器选型
重量传感器（HX711+应变片）、红外传感器、温湿度传感器选型与对比。
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06
无线通信模块选型
LoRa vs BLE vs Wi-Fi 功耗与距离对比、LoRa模块（SX1278）电路设计。
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07
硬件原理图设计（上）
MCU核心电路、晶振电路、复位电路、调试接口（SWD）设计。
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08
硬件原理图设计（下）
传感器接口电路、无线模块接口、电源管理电路、保护电路设计。
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09
PCB布局与布线要点
低功耗布局原则、模拟与数字分区、天线区域处理、散热设计。
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10
BOM清单与物料采购
关键物料选型、替代料建议、成本控制策略。
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11
软件开发环境搭建
Keil MDK / STM32CubeIDE 安装、STM32CubeMX 配置、LL库与HAL库选择。
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12
低功耗MCU初始化配置
时钟树配置（MSI低速时钟）、GPIO配置（推挽/开漏/模拟）、外设时钟门控。
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13
电源管理驱动开发
STM32L0的Stop模式、Standby模式、RTC唤醒、外部中断唤醒。
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14
ADC驱动与重量采集
HX711驱动开发、数据滤波算法（滑动平均/中值滤波）、校准流程。
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15
温湿度传感器驱动
SHT30/DHT22驱动开发、I2C通信协议实现、数据读取与校验。
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16
LoRa无线通信驱动
SX1278寄存器配置、CAD检测、发送与接收模式切换、FIFO管理。
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17
低功耗协议栈设计
自定义轻量级协议（帧头/命令/数据/校验）、数据压缩策略。
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18
传感器数据采集策略
定时采集 vs 事件触发采集、采集间隔动态调整、数据缓存机制。
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19
无线数据上报策略
上报周期自适应、ACK重传机制、冲突避免算法。
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20
本地数据存储方案
EEPROM vs Flash模拟EEPROM、磨损均衡算法、掉电保护。
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21
系统状态机设计
空闲态、采集态、上报态、休眠态的状态转换与功耗分析。
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22
低功耗调试与测量
万用表/示波器测量电流、Profiling工具使用、功耗瓶颈定位。
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23
固件升级方案
OTA升级 vs 有线升级、差分升级算法、升级失败回滚机制。
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24
系统测试方案
功能测试、功耗测试（μA级精度）、通信距离测试、环境适应性测试。
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25
电池寿命估算与验证
电池容量与放电曲线、理论计算模型、实际续航测试方法。
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26
产品可靠性设计
看门狗（IWDG/WWDG）、电源电压监测（BOR/PVD）、硬件加密。
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27
EMC与抗干扰设计
PCB布局优化、屏蔽与滤波、软件去抖与容错。
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28
生产与烧录
批量烧录方案（离线烧录器/在线烧录）、测试工装设计、产测流程。
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29
成本优化与量产经验
元器件选型降本、PCB拼板设计、SMT工艺注意事项。
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30
项目总结与未来展望
常见问题复盘、技术演进方向（AI边缘计算、能量采集）。
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