基于蓝牙的智能锁设计与实现

孙宪福

（深圳市航天华拓科技有限公司，深圳 518000）

近年来，基于蓝牙技术的共享单车锁大规模商用，极大的推动了蓝牙智能锁发展。本方案设计的智能锁是以蓝牙模式作为通信手段实现开锁的，具体指以手机为客户端，以蓝牙技术为传输手段，手机遥感控制锁具的开关，方便实用安全，无需钥匙。

本方案选择泰凌公司开发的低功耗蓝牙（BLE）芯片TLSR8267，其高度集成了MCU和蓝牙的功能。该芯片完全与蓝牙标准兼容，最高支持BLE规范4.2。支持BLE主从模式操作，包括广播、加密、连接更新与通道映射更新。

1 系统总体设计

本设计以TLSR8267 蓝牙芯片为核心，实现一个手机可以远程通过蓝牙控制蓝牙锁的开关功能，用户打开手机的蓝牙功能，通过手机APP实现开锁，设置、获取锁的工作模式和工作状态，还可以进行固件升级。TLSR8267中PA0和PA1引脚用来控制电机的转动而带动锁芯运动，实现锁的开启；TLSR8267蓝牙部分与手机端的蓝牙进行连接配对，接收从手机端发送过来的动作指令，并对指令进行解析，通知MCU控制相关引脚，完成相应的操作。

2 硬件电路设计

整个系统的智能控制部分有TLSR8267完成的。其中PAO、PA1作为输出端口控制电机转动。其中PA0为高电平，PA1为低电平电机开始转动，实现开锁；PA0为低电平，PA1为低电平电机停止转动，实现关锁。PE1作为输出端，控制蜂鸣器开启和关闭；PE3作为输入端口检测是否关锁。

3 软件设计

3.1 蓝牙通信整体架构设计

蓝牙通信整体架构设计主要包括蓝牙锁设备开机后的初始化以及初始化完成后的收发处理，蓝牙通信整体架构设计流程图如下：

示例代码如下：

3.2 蓝牙通信协议设计

为了方便叙述，iOS 和 Android 应用程序以及微信应用统称为主机，蓝牙锁简称为锁。主机和锁之间通过基本的通信帧进行通信，通信帧固定为 16 个字节，除有效的指令和数据之外，剩余部分可以填充任意数据。发送方需要先把通信帧加密后再发送，接收方收到数据需要解密还原通信帧。加密算法约定为 AES-128，它是蓝牙 BLE 通信时最常选用的加密方式。

4 功能验证

蓝牙锁整个功能实现后，将蓝牙锁命名为“SmartLock”，在Eclipse编译整个代码工程，生成固件8267_module.bin。通过EVB板连接PC与TLSR8267子板，硬件连接好后，打开wtcdb烧录工具，选择生成的固件bin，对TLSR8267子板复位并擦除已有固件，选择SWB下载。下载完成后，需要断电上电，蓝牙锁设备才会正常开机。打开蓝牙锁APP，扫描附近蓝牙设备，在扫描的蓝牙设备列表中选择“SmartLock”蓝牙锁。如下图进入蓝牙锁APP功能操作界面，在此界面可以执行开锁、查询锁状态、获取电量、同步时间等操作。

5 结束语

本设计使用蓝牙智能锁时用户只需打开App和手机的蓝牙功能，靠近车锁即可实现开锁，操作十分简单，值得推广。