第一章：项目概述与硬件选型

各位同学，大家好。我是你们这门课的老朋友。

做嵌入式开发这么多年，我越来越觉得，选对芯片和模块，项目就成功了一半。今天咱们要聊的充电宝租借终端，说白了就是个「无人值守的共享充电宝小卖部」。你想想看，用户扫码、借出、归还、扣费，这一套流程背后，硬件得扛得住7x24小时不间断运行。

1.1 功能需求分析

先别急着看芯片手册。咱们得把需求理清楚。

这个终端要干哪些活？我列了个清单：

• 用户交互：用户扫码后，终端要能识别订单，打开对应的锁。
• 通信能力：得跟云端服务器实时通信，上报状态、接收指令。
• 电量管理：每个充电宝的电量得实时检测，低于20%得提醒运维。
• 安全控制：电磁锁得可靠，不能误开，也不能打不开。
• 信息显示：屏幕上要显示二维码、设备状态、操作指引。

嗯，这里要注意。很多新手容易忽略「异常处理」需求。比如网络断了怎么办？锁卡住了怎么办？我在项目中遇到过，用户借了充电宝，锁死活弹不开，最后只能人工介入。所以设计时一定要考虑「掉线模式」和「手动复位」机制。

1.2 系统架构设计

整体架构其实不复杂。我习惯把它分成三层：

层级	组成	职责
应用层	云端服务器、手机APP	订单管理、支付、数据统计
通信层	4G模块、MQTT协议	数据上传、指令下发
控制层	STM32主控、外设驱动	锁控制、电量采集、显示驱动

说白了，STM32就是那个「大脑」。它负责接收云端的指令，然后指挥各个外设干活。同时，它也要把本地采集到的数据（比如电量、温度）打包上传。

1.3 主控芯片选型：STM32F103C8T6

为什么选这颗芯片？我给大家算笔账。

STM32F103C8T6，江湖人称「F103小蓝板」。它的优势很明显：

• 性价比高：零售价不到10块钱，批量更便宜。做产品嘛，成本是第一关。
• 性能够用：72MHz主频，64KB Flash，20KB RAM。跑个FreeRTOS、处理几个外设，绰绰有余。
• 生态成熟：库函数、HAL库、各种开源项目，网上资料一抓一大把。遇到问题好解决。
• 外设丰富：USART、I2C、SPI、ADC、GPIO，该有的都有。

当然，它也有短板。比如Flash只有64KB，如果你要跑复杂的GUI或者OTA升级，可能有点紧张。但咱们这个项目，64KB完全够用。

1.4 外设模块选型

接下来聊聊各个外设。我一个个说。

4G模块：Air724UG

通信是终端的生命线。我选的是Air724UG，原因有三：

• 支持4G全网通，移动、联通、电信都能用。
• 内置TCP/IP协议栈，AT指令操作，开发简单。
• 功耗控制不错，待机时电流能降到几毫安。

嗯，这里要提醒一下。4G模块的天线布局很重要。我在项目中遇到过，天线离金属外壳太近，信号直接掉了20dB。后来把天线引到外壳顶部，问题才解决。

读卡器：RC522

用户扫码后，终端怎么知道哪个充电宝被借走了？靠的是读卡器识别充电宝上的RFID标签。

RC522是13.56MHz的高频读卡器，支持Mifare卡。成本低、稳定性好。通过SPI接口跟STM32通信，读写距离大概3-5厘米。

电磁锁：推拉式电磁铁

充电宝的锁，说白了就是个电磁铁。通电吸合，断电释放。

我选的是12V推拉式电磁铁，吸力5N左右。驱动方式很简单：用MOS管控制通断。但要注意，电磁铁是感性负载，断电时会产生反向电动势。一定要加续流二极管，否则容易烧MOS管。

电量检测：电阻分压+ADC

充电宝的电量怎么测？最直接的方法就是测电池电压。

用两个精密电阻分压，把电池电压降到0-3.3V范围，然后送进STM32的ADC引脚。STM32的ADC是12位的，精度够用。

但要注意，锂电池的电压和电量不是线性关系。我一般会建一个查表，把电压值映射成百分比。这个表需要实际测试标定。

显示屏：0.96寸OLED

显示部分，我选了SSD1306驱动的OLED屏。128x64分辨率，I2C接口，功耗极低。

为什么不用LCD？因为OLED在户外阳光下看得更清楚。而且它不需要背光，省电。

好了，第一章的内容就到这里。下一章咱们聊聊「STM32开发环境搭建与工程模板创建」。到时候我会手把手教你怎么建一个干净、可复用的工程。