第一章：项目启动与需求分析

各位同学，咱们今天正式开课。做点钞机嵌入式软件，不是上来就写代码。我见过太多人，拿到项目就开干，结果做到一半发现硬件选错了，或者需求没搞清楚，推倒重来。那叫一个痛苦。

所以，第一章咱们先把地基打牢。说白了，就是搞清楚三件事：我们要做什么？用什么做？做到什么程度？

1.1 点钞机行业背景——这玩意儿到底有多刚需？

点钞机，听起来很传统对吧？其实它是个典型的嵌入式实时系统。我入行那会儿，点钞机还只能数张数，现在呢？冠字号码识别、鉴伪、清分，功能越来越复杂。

为什么？因为现金流通量其实没减少。银行网点、金库、大型商超，每天几百万的现金进出，人工数？不现实。点钞机的核心价值就两个字：效率和准确。

我个人习惯，做项目前先看市场。目前主流点钞机分三类：

• 小型商用机：超市、药店用，速度要求不高，但价格敏感
• 银行专用机：要求高速度、高精度，必须支持鉴伪和冠字号码
• 清分机：面向金库，能区分新旧钞、面额，甚至残损币

咱们这个课程，目标就是做一台银行级点钞机。为什么选这个？因为它的需求最全，学完这个，其他类型你都能降维打击。

1.2 功能需求梳理——数钱不是数数那么简单

你想想看，用户把一叠钞票放进去，按个启动键，机器就哗啦啦数完了。这背后有多少功能？

我列个清单，咱们一条条过：

1. 进钞与分张：把堆叠的钞票一张张分开，不能连张
2. 速度控制：通常要求每分钟1000张以上，银行级要1200-1500张
3. 计数与累加：实时显示当前张数，支持批次累加
4. 鉴伪功能：紫外、红外、磁性、厚度等多传感器融合
5. 冠字号码识别：OCR识别每张钞票的编号，用于溯源
6. 面额与版别识别：区分100元、50元，以及1999版、2005版等
7. 异常处理：半张、重张、连张、斜张，都要能检测并停机
8. 人机交互：LCD显示、按键操作、声音提示
9. 数据通信：USB或串口上传数据到PC

1.3 非功能需求——速度、精度、可靠性

功能需求是「做什么」，非功能需求是「做到什么程度」。我当年第一个点钞机项目，就是栽在非功能需求上。功能全实现了，但一跑起来就卡顿，客户直接退货。

咱们重点看三个指标：

指标	要求	我的经验
速度	≥1200张/分钟	相当于每张50ms，包括检测、识别、计数
精度	漏检率≤0.01%，误报率≤0.1%	一万张里最多错一张，否则银行不认
可靠性	MTBF≥5000小时，连续工作8小时无故障	电机、传感器、机械结构都要扛得住

还有一个容易被忽略的——实时性。点钞机是典型的硬实时系统。从传感器检测到钞票边缘，到电机调速、鉴伪算法执行，必须在几毫秒内完成。否则钞票就飞出去了。

1.4 硬件平台选型——MCU、传感器、电机

软件架构离不开硬件。我选型有个原则：够用就好，但别抠门。选太弱的MCU，后面优化到哭；选太强的，成本压不住。

1.4.1 MCU选型

点钞机需要什么？

• 主频：至少200MHz，最好带FPU（浮点运算单元）
• 内存：512KB Flash + 128KB RAM起步，冠字号码识别需要大缓存
• 外设：多路定时器、PWM、ADC、DMA、USB、UART
• 实时性：支持中断嵌套，响应时间<1μs

我个人习惯用STM32H7系列或者国产GD32F4系列。为什么？生态好，资料多，出了问题好找人问。你想想看，要是选个冷门芯片，遇到bug连个讨论的人都没有。

1.4.2 传感器选型

点钞机的传感器，说白了就是「眼睛」和「手」：

• 紫外传感器：检测钞票荧光反应，鉴伪用
• 红外传感器：检测红外透射特性，识别面额
• 磁性传感器：检测油墨磁性，真钞有特定磁分布
• 厚度传感器：检测钞票厚度，发现胶带、重张
• 图像传感器：CIS（接触式图像传感器），拍冠字号码

1.4.3 电机选型

电机是点钞机的「心脏」。常见方案：

• 步进电机：控制简单，但高速时扭矩下降快
• 直流无刷电机：效率高，寿命长，但控制复杂
• 伺服电机：精度最高，但成本也高

我推荐直流无刷电机+编码器的方案。为什么？步进电机在1200张/分钟的高速下容易丢步，伺服电机又太贵。无刷电机配合FOC（磁场定向控制），速度和精度都能满足。

嗯，这里要注意：电机驱动电路要加过流保护和温度检测。我曾经有一次，电机堵转了没检测到，直接把驱动芯片烧了。从那以后，我每个项目都加硬件保护。

小结

这一章咱们把需求理清楚了。说白了，就是：一台能高速、准确数钱，还能鉴伪和识别的嵌入式设备。硬件平台选型也定了：STM32H7 + 多传感器 + 无刷电机。

下一章，咱们开始搭软件架构。我会从任务划分开始，一步步带你建一个能跑起来的点钞机系统。

记住一句话：好的架构，是改出来的，不是设计出来的。先跑通，再优化。