STM32智能窗帘系统：从零到一的开发实战

简介

智能窗帘控制系统是智能家居领域的经典应用，随着物联网技术的不断发展，其功能从简单的远程控制演变为具备环境感知、多设备联动和跨平台兼容的智能系统。本篇文章将全面解析基于STM32的智能窗帘系统开发方案，从硬件设计到软件实现，再到企业级扩展功能，提供完整的代码示例和详细解析，帮助读者掌握这一实用且具有挑战性的项目开发方法。

一、系统架构与硬件组成

智能窗帘系统的核心硬件架构包括主控单元、电机驱动模块、传感器模块、通信模块和电源管理模块。主控单元采用高性能STM32F4系列微控制器，支持复杂算法运行和多任务处理；电机驱动模块采用BLDC无刷直流电机搭配STSPIN系列驱动芯片，实现静音高效控制；传感器模块包括BH1750光照传感器、霍尔位置传感器和MQ-2烟雾传感器，用于环境感知；通信模块采用STM32WB55双核芯片支持Matter协议，实现跨平台智能联动；电源管理模块整合太阳能供电和锂电池保护电路，确保系统长时间稳定运行。

BLDC电机驱动电路是整个系统的关键部分，采用全桥驱动拓扑结构，由MCU生成PWM信号控制6个MOSFET的导通状态。电路设计需考虑多层PCB结构（信号层、电源层、地层），大电流路径与信号线隔离，去耦电容配置（电源入口处并联大容量电解电容和陶瓷电容），以及霍尔传感器的信号隔离处理。下图展示了典型的BLDC驱动电路框图：

二、环境配置与工具链准备

开发STM32智能窗帘系统前，需配置完整的开发环境和工具链。首先安装STM32CubeIDE（基于Eclipse/CDT框架），确保Java环境已正确配置；然后安装STM32CubeMX（图形化配置工具）用于硬件初始化；最后下载并安装X-Cube-MCSDK（电机控制软件开发套件）和X-Cube-Matter（Matter协议栈）。

// 安装STM32CubeIDE示例代码
#include "stm32f4xx.h"
#include "main.h"
#include "bh1750.h"

// 初始化I2C接口
void I2C_Init(void) {
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;
    I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 100000;
    I2C_InitStruc