近期，一栋楼的楼宇对讲系统遭遇了不便，那就是它不支持远程通话和对讲功能。
对于这一情况，作为一位资深工程师，我深感责任重大。于是，我决定对楼宇对讲分机进行改造，以解决这一问题。
改造过程中，我花费时间拆开了分机的外壳，并使用万用表对数据通信部分的电路进行了详细检查，其电路图如下所展示。
数据通信电路
随后的日子里，我利用之前测试智能灌溉系统废的LoRA通信样品，进行了若干调整。
以下是远程的系统架构：
系统架构图
操作步骤如下：
- 智能灌溉主控与自建服务器建立长久的TCP连接。
- 为了省去布线的麻烦，主控与安装在分机附件的通信小板采用LoRA进行无线通信。
- 当用户走到门前时，只需打开手机上的某个应用，点击其中的链接。
- 随后，从自建云服务器上下载界面。
- 通过特定的API接口对用户身份进行验证，生成访问令牌。
- 采用websocket协议向云服务器发送请求及访问令牌。
- 通信小板接收到请求后，解析出信息，并通过楼宇对讲总线通知主机进行操作。
- 楼宇对讲主机收到指令后，执行动作。
关于通信小板的改造部分，我进行了如下操作：
如上图所示，阴影区域是由智能灌溉分控改造的通信小板电路，其余部分为对讲分机的通信相关电路。
通信小板通过SPI接口与LoRA模块连接。其单片机的UART模块输出的UART数据经过处理后，由PNP三极管发送到总线。
为了增强通信数据的传输距离和抗干扰能力，我在输出的PNP三极管Q9的E极串入了两个并联的电阻。
当串口数据位为0时，通信小板向总线提供一定电流；而当数据位为1时，则不提供电流。这样设计使得楼宇对讲分机在待机时也能定时向总线发送心跳数据。
在改造过程中，我遇到了几个问题并采取了相应的措施：
供电问题：最初打算通过对讲分机内部的12V电源为通信小板供电。但经计算，电流过大，功耗太高。最后改为使用9V电池供电。得益于通信小板的低功耗设计，其静态平均工作电流仅几十微安，一节电池使用一年应该没有问题。
串口通信的时钟精度问题：初期测试时，发现通信小板的命令发出后主机无反应。通过实测通信波形，发现波特率对应的脉宽存在较大误差。为解决此问题，我果断将预留的外部晶振焊上，改用外部晶振作为时钟源，此后分机便能愉快地与主机进行通信了。
分机待机状态问题：在分机未进入通话状态时，发送命令主机无动作。经查证，发现分机待机的功能被禁用。为此，我在通信小板上增加了简单的自动摘机、功能。
模拟按键操作的问题：因对讲分机采用触摸按键且由另一块小板上的专用芯片检测，模拟按键操作涉及专用芯片协议的实现及原按键操作的不影响，考虑到复杂度及实施难度，我选择了暂时放弃这一方案。
关于程序部分，智能灌溉分机已有完整的程序。我仅需在原有的LoRA通信及RS485通信基础上增加一个简单的状态机即可。
通过这些改造和调整，我成功地为这栋楼的楼宇对讲系统添加了远程通话和对讲功能，极大地提升了居民的出入便利性。