2026电赛C题-小熊派解决方案

星闪数字钥匙智能门锁系统

> 电赛 C 题 | 星闪 SLE 身份识别 + UWB 四锚点定位 + 智能门锁
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> 本简介由AI辅助生成

项目简介

本项目实现了一套基于星闪(SLE)近距通信与 UWB 超宽带定位的数字钥匙门锁系统。钥匙端通过星闪广播身份 ID，门锁端识别 ID 后利用 4 个 UWB 锚点进行厘米级测距定位，在授权范围内自动解锁，实现无感身份验证与区域感知。

系统架构

                         星闪 SLE 通信
  ┌────────────┐     ID 广播 + Notify     ┌─────────────────────┐
  │  钥匙 KEY   │ ◄──────────────────────► │     门锁 LOCK        │
  │ (H3863)    │   UUID: 0x2828/0x2929   │     (H3863)          │
  │            │                          │  SLE / UART×2 / OLED │
  └────────────┘                          │  LED×3 / 蜂鸣器      │
                                          └─────────────────────┘
                                              ▲           ▲
                                     UART1    │           │  UART2
                                              ▼           ▼
                                    ┌──────────┐  ┌──────────┐
                                    │ 锚点 E   │  │ 锚点 G   │
                                    │ 锚点 F   │  │ 锚点 H   │
                                    │ STM32 +  │  │ STM32 +  │
                                    │ DW1000   │  │ DW1000   │
                                    └──────────┘  └──────────┘

核心功能

功能	实现方式
身份识别	星闪 SLE SSAP 协议，钥匙广播 4-bit ID，门锁接收校验
厘米级测距	4 × STM32+DW1000 UWB 锚点，DS-TWR 双向测距
定位解算	4 锚点差分平方算法计算 2D 坐标 + 方位角
滤波平滑	每锚点独立卡尔曼滤波 + 自适应野值剔除
区域感知	三级区域：感知 > 欢迎区(2m) > 解锁区(1m)
状态指示	OLED 实时显示 + LED 三色指示 + 蜂鸣器事件提示
ID 校验	拨码开关设置期望 ID，与接收 ID 比对

硬件方案

器件清单

器件	型号	数量	角色
主控板	BearPi-Pico H3863	2	钥匙 + 门锁
UWB 模组	DW1000 + STM32F103	4	测距锚点 E/F/G/H
显示屏	SSD1306 0.96" OLED	1	门锁状态显示
LED	红/绿/黄	3	锁定/解锁/欢迎
蜂鸣器	有源蜂鸣器	1	进出区域提示
拨码开关	4 位 DIP	2	ID 设置

主控芯片

Hi3863 -- 海思 RISC-V 32bit MCU，240MHz，集成 Wi-Fi6 / BLE / 星闪 SLE，606KB SRAM，4MB Flash。

UWB 锚点布局

       60cm
  E ┌──────────┐ G
    │          │
    │          │ 60cm
    │          │
  F └──────────┘ H

标签端轮询 4 个锚点（E->F->G->H），各锚点独立测距后通过串口输出 X D:距离 格式数据，门锁端双 UART 并行接收。

软件架构

任务结构

门锁端运行两个并行 RTOS 任务：

• Lock 任务（优先级 17）：SLE Client 扫描连接、ID 校验、OLED 刷新、LED/蜂鸣器控制、区域状态机
• Dist 任务（优先级 15）：双 UART 接收 4 锚点测距数据、卡尔曼滤波、野值剔除、位置解算

定位算法

径向距离:
  r = (avg - 61.0) / 1.105

坐标:
  x = (d_G² - d_E²) / 120
  y = (d_H² - d_F²) / 120

方位角:
  angle = -atan2(y, x) × (180/π) - 125°

区域状态机

区域	距离	LED	蜂鸣器
解锁区	< 1.0m	绿灯	短响 100ms
欢迎区	< 2.0m	黄灯	长响 200ms
感知区	>= 2.0m	红灯	-

接线参考

门锁端 (H3863)

外设	引脚	说明
LED Red	GPIO 4	锁定指示 (PIN_MODE_2)
LED Green	GPIO 5	解锁指示 (PIN_MODE_4)
LED Yellow	GPIO 14	欢迎指示
Buzzer	GPIO 6	有源蜂鸣器
OLED SCL	GPIO 13	软件 I2C
OLED SDA	GPIO 12	软件 I2C
DIP Switch ×4	GPIO 9/1/2/3	期望 ID 输入
UART1 TX/RX	GPIO 15/16	锚点 E/F 数据
UART2 TX/RX	GPIO 8/7	锚点 G/H 数据

钥匙端 (H3863)

外设	引脚	说明
DIP Switch ×4	GPIO 0/1/2/3	ID 输入

> 所有引脚均可通过 Kconfig 配置修改。

软件开源

完整源代码（H3863 固件 + STM32 UWB 锚点固件）已开源：

https://gitcode.com/gcw_rVSV2mp6/diansai-C

包含：

• diansai2/ -- H3863 钥匙端 + 门锁端固件（星闪通信、测距处理、OLED、状态机）
• stm32_uwb/ -- STM32 UWB 标签 + 4 锚点固件（DW1000 驱动、DS-TWR 测距）

编译烧录

H3863 固件

1. 获取 BearPi-Pico H3863 SDK
2. 将 diansai2/ 放入 application/samples/products/
3. menuconfig 选择 KEY 或 LOCK 角色
4. python build.py -c diansai2
5. BurnTool_H3863 烧录

STM32 UWB 固件

1. Keil MDK 打开 stm32_uwb/标签/USER/SPI.uvprojx 编译标签固件
2. 分别打开 基座/ ~ 基座4/ 编译 4 个锚点固件（BASE_ID 分别为 E/F/G/H）
3. ST-Link 烧录

创新点

1. 星闪 SLE 通信：采用新一代短距通信技术 SparkLink Edge，原生 SSAP 协议栈，低延迟低功耗
2. 4 锚点 UWB 定位：分布式测距 + 差分平方坐标解算 + 方位角计算
3. 多级滤波融合：独立卡尔曼 + 自适应野值剔除 + 角度指数平滑（含 360° 环绕处理）
4. 三级区域状态机：感知 -> 欢迎 -> 解锁，事件驱动蜂鸣器提示

许可证

CC BY-NC-SA 4.0（署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际）

• 允许学习、研究、修改、分享
• 禁止任何形式的商业使用
• 衍生作品须采用相同许可证

详情：https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

致谢

• BearPi-Pico H3863 SDK -- 海思 Hi3863 开发板
• LiteOS -- 华为轻量级实时操作系统
• Decawave DW1000 -- UWB 测距芯片