可穿戴式智能手表DIY

說(shuō)到可穿戴設(shè)備，我們一般首先想到的就是智能手表。買(mǎi)一個(gè)時(shí)尚的智能手表當(dāng)然不錯(cuò)，但作為一個(gè)創(chuàng)客，你也可以選擇和我一樣自己做一個(gè)！

我給這個(gè) DIY的智能手表起名為Retro Watch，整個(gè)項(xiàng)目基于Android和Arduino開(kāi)發(fā)板，項(xiàng)目的所有軟硬件設(shè)計(jì)都是開(kāi)源的。你可以在Github下載源碼或貢獻(xiàn)自己的力量。另外值得一提的是Retro Watch已經(jīng)支持u8glib了，它讓你可以選擇任何你想用的屏幕（包括OLED），而屏幕所占用的RAM也能變得更少。

第一步：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如上圖所示，Retro Watch的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單：硬件平臺(tái)基于Arduino，上面只有一個(gè)控制按鈕。另外，我還開(kāi)發(fā)了基于安卓系統(tǒng)的應(yīng)用，讓手表可以通過(guò)藍(lán)牙和安卓設(shè)備進(jìn)行連接，這樣我們就可以通過(guò)Retro Watch查看安卓設(shè)備上的RSS推送和系統(tǒng)通知了。

第二步：組件準(zhǔn)備

因?yàn)槲覀円龅氖且粋€(gè)智能手表，確保各個(gè)組件的小巧也是關(guān)鍵之一。

Arduino微控制器

我選擇的是最小巧的Arduino，Pro Mini，這是一個(gè)Uno R3的輕量級(jí)版本。上面甚至沒(méi)有USB接口芯片，所以還需要額外準(zhǔn)備一個(gè)USB轉(zhuǎn)UART模塊。這款A(yù)rduino有兩個(gè)工作電壓不同的版本（3.3v/5v），我選擇的是3.3V的版本，因?yàn)樗{(lán)牙模塊和顯示屏都支持3.3V，3.7V的LiPo電池也能正常使用。

3.3V版本的Arduino的工作頻率為8MHz，5V版本的工作頻率為16MHz，但8MHz足夠使用了。

一般Arduino Pro Mini的核心處理器件是ATmega328單片機(jī)，其RAM為2KB；而只配置有1KB RAM的ATmega128的Arduino版本是不夠用的。

藍(lán)牙

HC~06藍(lán)牙模塊比較常見(jiàn)。其中有一款帶有一個(gè)接口板，上面包含一個(gè)重置按鈕和一個(gè)LED，但體積也相對(duì)較大。鑒于接口板對(duì)本項(xiàng)目沒(méi)多大意義，還額外增加了成本，所以這里選擇的不帶接口板的HC~06。

顯示屏

我們需要一塊足夠小、功耗足夠低的顯示屏。我最后選擇了Adafruit的0.96英寸的128×64 OLED顯示屏，支持I2C，SPI，可以很方便地和Arduino進(jìn)行連接。我這里選用的是I2C和SSD1306驅(qū)動(dòng)芯片。

電池

我的選擇是3.7V LiPo電池，容量為140mAh。一般使用可堅(jiān)持7小時(shí)。同樣，選擇電池的尺寸很重要。

其它

除了線材等組件之外，還需要用到一顆10 kΩ電阻（用于按鈕連接）。

第三步：組裝

整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)連接圖如下所示：

藍(lán)牙連接Arduino：

·VCC ~ 3.3V

·GND ~ GND

·TX ~ D2

·RX ~ D3

OLED連接Arduino：

·GND ~ GND

·VCC ~ VCC

·SDA ~ A4（模擬引腳4）

·SCL ~ A5（模擬引腳5）

如果使用的是SPI接口，則可以參考Adafruit教程按如下方式連接：

·D1 ： MOSI ~ Arduino D11 （MOSI）

·D2 ： MISO ~ Arduino D12 （MISO）（可選）

·D0 ： CLK ~ Arduino D13 （SCK）

·DC ： DC（數(shù)據(jù)命令）~ Arduino D8（或其它）

·CS ： CS（芯片選擇） ~ Arduino D10 （SS）

·RES ： RESET ~ Arduino D9 （或其它）

按鈕：

連接方式如圖，注意這里要用到一個(gè)10 kΩ電阻。

電池連接Arduino：

·正極 ~ RAW

·負(fù)極 ~GND

USB轉(zhuǎn)UART模塊連接Arduino：

·3.3V ~ VCC

·TXD ~ RXD

·RXD ~ TXD

·GND ~ GND

安裝尺寸如下：

第四步：編譯Arduino代碼并上傳

已經(jīng)做好的Arduino項(xiàng)目可以在GitHub上下載。下載好了之后別急著編譯，還需要先配置一下開(kāi)發(fā)環(huán)境。

安裝圖形驅(qū)動(dòng)：

首先需要安裝圖形處理庫(kù) Adafruit_SSD1306和Adafruit-GFX-Library，這樣才能在OLED上顯示圖像。（在某些開(kāi)發(fā)環(huán)境下，Adafruit庫(kù)會(huì)與Robot_xxx庫(kù)產(chǎn)生沖突；如果發(fā)生了這種情況，備份Robot_xxx庫(kù)后將其從庫(kù)文件夾中刪除。）

警告：如果你使用的是帶SH1106驅(qū)動(dòng)的OLED，那就在GitHub上下載Adafruit_SH1106驅(qū)動(dòng)。

另外，本項(xiàng)目也支持u8glib了，你可以在其官方主頁(yè)下載支持Arduino的版本。

復(fù)制位圖圖像頭文件：

將RetroWatchArduino文件夾中的bitmap.h文件復(fù)制到路徑/Arduino安裝文件夾/Arduino/hardware/libraries/RetroWatch。如果沒(méi)有這樣的路徑，可以自己創(chuàng)建。

修改源代碼：

打開(kāi)Arduino IDE并載入RetroWtchArduino.ino。如果你使用的引腳和本教程不一樣，需要對(duì)引腳定義進(jìn)行修改：

SoftwareSerial BTSerial（9， 8）; //藍(lán)牙TX， RX連接引腳

int buttonPin = 5; // 按鈕引腳

display.begin（SSD1306_SWITCHCAPVCC， 0x3C）; // OLED I2C地址，使用你的地址替換Ox3D

如果你使用的是u8glib，那么就載入RetroWatchArduino_u8glib.ino文件，然后注意以下代碼：

U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g（U8G_I2C_OPT_NONE|U8G_I2C_OPT_DEV_0）; //根據(jù)你選用的顯示屏進(jìn)行修改

SoftwareSerialBTSerial（2，3）; // 藍(lán)牙TX， RX連接引腳

int buttonPin = 5; // 按鈕引腳

如果你使用的是Adafruit的圖形庫(kù)，并有使用到OLED的Reset引腳，那就將OLED的Reset和Arduino的D8引腳相連，當(dāng)然也可以自定義：

#define OLED_RESET 8

Adafruit_SSD1306 display（OLED_RESET）;

編譯和上傳：

以上步驟完成之后編譯上傳，成功之后顯示屏上面會(huì)顯示RetroWatch Arduino Logo和Adafruit Logo。Logo之后屏幕會(huì)顯示00:00，如下圖所示：

第五步：安卓軟件及其源代碼

因?yàn)锳ndroid 4.3之后的版本才支持從應(yīng)用讀取通知信息，所以請(qǐng)確保你的安卓設(shè)備安裝的是Android 4.3或更新的系統(tǒng)版本。但如果你使用的是低于4.3的版本，可以使用另一個(gè)閹割版的應(yīng)用：能夠通過(guò)智能手表接收通知，但無(wú)法讀取內(nèi)容。應(yīng)用源代碼可以在 GitHub上查看，也可以直接通過(guò)Google Play Store進(jìn)行安裝（RetroWatch或適合低版本系統(tǒng)的RetroWatch LE）。

安卓軟件安裝之后檢查一下系統(tǒng)是否授予了其讀取通知的權(quán)限。

接下來(lái)打開(kāi)手機(jī)藍(lán)牙，將安卓手機(jī)和Arduino的藍(lán)牙進(jìn)行配對(duì)。然后在RetroWatch軟件中選擇連接好的Arduino，界面上顯示“Connected”即表示連接成功。

點(diǎn)擊菜單，選擇Data transfer to Watch（傳輸數(shù)據(jù)到手表），然后設(shè)備會(huì)用過(guò)藍(lán)牙將時(shí)間和信息傳輸?shù)街悄苁直怼?/p>

因?yàn)槭直碛布男阅苡邢?，很多功能我們需要通過(guò)安卓應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，手表本身的主要功能是顯示。在安卓應(yīng)用中，你可以設(shè)置可推送消息（僅支持英文字符顯示）和狀態(tài)通知（手機(jī)電池電量和信號(hào)強(qiáng)度等）的類(lèi)型，也可以推送應(yīng)用中訂閱的RSS（可以訂閱天氣RSS，用來(lái)在手表上顯示天氣）。更新每30分鐘同步一次。

另外，應(yīng)用中還提供了65個(gè)不同的顯示圖標(biāo)，你可以自己定義設(shè)置。

第六步：手表功能介紹

安裝就緒之后就該探索一下我們的智能手表了。智能手表的系統(tǒng)按照以下模式工作：

啟動(dòng)顯示： 顯示Logo，手表啟動(dòng)。

時(shí)鐘顯示： 顯示與之相連的安卓手機(jī)上的時(shí)間。另外，時(shí)間的顯示還可以修改，目前提供了模擬顯示、數(shù)字顯示和混合顯示三種模式。如果你點(diǎn)擊一下按鈕，則手表進(jìn)入緊急信息顯示模式。如果10分鐘內(nèi)沒(méi)有什么數(shù)據(jù)更新和操作，則顯示界面會(huì)切換到待機(jī)界面。

緊急信息顯示： 當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊按鈕或有新的緊急信息輸入時(shí)，手表進(jìn)入這一模式。用戶(hù)可以再次點(diǎn)擊按鈕查看下一條信息，10秒不操作，手表也會(huì)自動(dòng)顯示下一條信息。信息顯示完成之后，手表切換到普通信息顯示。因?yàn)镽AM只有2KB，非常小。所以該智能手表最多存儲(chǔ)3條緊急信息，多于3條時(shí)則自動(dòng)刪除最舊的信息。

普通信息顯示： 緊急信息展示完成之后手表會(huì)繼續(xù)展示普通信息，點(diǎn)擊按鈕或5秒不操作就顯示下一條信息。信息顯示完成之后，手表切換回時(shí)鐘顯示。普通信息最多存儲(chǔ)7條。

待機(jī)顯示： 如果10分鐘內(nèi)沒(méi)有什么數(shù)據(jù)更新和操作，顯示界面會(huì)切換到待機(jī)界面。在這一模式下，手表界面僅顯示指示符（可在安卓應(yīng)用中選擇）和hh:mm模式的時(shí)間，其功耗也降低了。在待機(jī)模式下點(diǎn)擊按鈕或收到新信息，手表進(jìn)入時(shí)鐘顯示模式。

第七步：外部結(jié)構(gòu)制作

你可以自己手工制作一個(gè)簡(jiǎn)單的包裝：

也可以下載3D文件制作一個(gè)造型炫酷的手表：

當(dāng)然，你完全可以選擇不戴手表，做個(gè)桌面提醒器也不錯(cuò)：