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全民創(chuàng)客時代，自己DIY一個智能手表

發(fā)布時間：2015-12-21 來源：EDN電子技術(shù)設(shè)計責任編輯：wenwei

【導(dǎo)讀】說到可穿戴設(shè)備，我們一般首先想到的就是智能手表。買一個時尚的智能手表當然不錯，但作為一個創(chuàng)客，你也可以選擇和我一樣自己做一個！我給這個DIY的智能手表起名為Retro Watch，整個項目基于Android和Arduino開發(fā)板，項目的所有軟硬件設(shè)計都是開源的。你可以在Github下載源碼或貢獻自己的力量

第一步：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

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

第二步：組件準備

因為我們要做的是一個智能手表，確保各個組件的小巧也是關(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Uno R3的輕量級版本。上面甚至沒有USB接口芯片，所以還需要額外準備一個USB轉(zhuǎn)UART模塊。這款A(yù)rduino有兩個工作電壓不同的版本（3.3v/5v），我選擇的是3.3V的版本，因為藍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，其RAM為2KB；而只配置有1KB RAM的ATmega128的Arduino版本是不夠用的。

藍牙

HC~06藍牙模塊比較常見。其中有一款帶有一個接口板，上面包含一個重置按鈕和一個LED，但體積也相對較大。鑒于接口板對本項目沒多大意義，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進行連接。我這里選用的是I2C和SSD1306驅(qū)動芯片。

電池

我的選擇是3.7V LiPo電池，容量為140mAh。一般使用可堅持7小時。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

整個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)連接圖如下所示：

藍牙連接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10 kΩ電阻。

電池連接Arduino：

·正極 ~ RAW

·負極 ~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：

[page]

第四步：編譯Arduino代碼并上傳

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

安裝圖形驅(qū)動：

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

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

另外，本項目也支持u8glib了，你可以在其官方主頁下載支持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。如果沒有這樣的路徑，可以自己創(chuàng)建。

修改源代碼：

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

SoftwareSerial BTSerial(9, 8); //藍牙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)你選用的顯示屏進行修改

SoftwareSerialBTSerial(2,3); // 藍牙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，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顯示RetroWatch Arduino Logo和Adafruit Logo。Logo之后屏幕會顯示00:00，如下圖所示：

第五步：安卓軟件及其源代碼

因為Android 4.3之后的版本才支持從應(yīng)用讀取通知信息，所以請確保你的安卓設(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，可以使用另一個閹割版的應(yīng)用：能夠通過智能手表接收通知，但無法讀取內(nèi)容。應(yīng)用源代碼可以在GitHub上查看，也可以直接通過Google Play Store進行安裝（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。

接下來打開手機藍牙，將安卓手機和Arduino的藍牙進行配對。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。

點擊菜單，選擇Data transfer to Watch（傳輸數(shù)據(jù)到手表），然后設(shè)備會用過藍牙將時間和信息傳輸?shù)街悄苁直怼?/div>

因為手表硬件的性能有限，很多功能我們需要通過安卓應(yīng)用實現(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（手機電池電量和信號強度等）的類型，也可以推送應(yīng)用中訂閱的RSS（可以訂閱天氣RSS，用來在手表上顯示天氣）。更新每30分鐘同步一次。