智能手表制作步骤及方法

[导读] 说到可穿戴设备，我们一般首先想到的就是智能手表。买一个时尚的智能手表当然不错，但作为一个创客，你也可以选择和我一样自己做一个！我给这个DIY

说到可穿戴设备，我们一般首先想到的就是智能手表。买一个时尚的智能手表当然不错，但作为一个创客，你也可以选择和我一样自己做一个！

我给这个DIY的智能手表起名为RetroWatch，整个项目基于Android和Arduino开发板，项目的所有软硬件设计都是开源的。你可以在GitHub下载源码或贡献自己的力量。另外值得一提的是RetroWatch已经支持u8glib了，它让你可以选择任何你想用的屏幕（包括OLED），而屏幕所占用的RAM也能变得更少。

第一步：系统结构设计

如上图所示，RetroWatch的结构比较简单：硬件平台基于Arduino，上面只有一个控制按钮。另外，我还开发了基于安卓系统的应用，让手表可以通过蓝牙和安卓设备进行连接，这样我们就可以通过RetroWatch查看安卓设备上的RSS推送和系统通知了。

第二步：组件准备

因为我们要做的是一个智能手表，确保各个组件的小巧也是关键之一。

Arduino微控制器

我选择的是最小巧的Arduino，ProMini，这是一个UnoR3的轻量级版本。上面甚至没有USB接口芯片，所以还需要额外准备一个USB转UART模块。这款Arduino有两个工作电压不同的版本（3.3v/5v），我选择的是3.3V的版本，因为蓝牙模块和显示屏都支持3.3V，3.7V的LiPo电池也能正常使用。

3.3V版本的Arduino的工作频率为8MHz，5V版本的工作频率为16MHz，但8MHz足够使用了。

一般ArduinoProMini的核心处理器件是ATmega328单片机，其RAM为2KB；而只配置有1KBRAM的ATmega128的Arduino版本是不够用的。

蓝牙

HC~06蓝牙模块比较常见。其中有一款带有一个接口板，上面包含一个重置按钮和一个LED，但体积也相对较大。鉴于接口板对本项目没多大意义，还额外增加了成本，所以这里选择的不带接口板的HC~06。

显示屏

我们需要一块足够小、功耗足够低的显示屏。我最后选择了Adafruit的0.96英寸的128&TImes;64OLED显示屏，支持I2C，SPI，可以很方便地和Arduino进行连接。我这里选用的是I2C和SSD1306驱动芯片。

电池

我的选择是3.7VLiPo电池，容量为140mAh。一般使用可坚持7小时。同样，选择电池的尺寸很重要。

其它

除了线材等组件之外，还需要用到一颗10kΩ电阻（用于按钮连接）。

第三步：组装

整个系统的硬件结构连接图如下所示：

蓝牙连接Arduino：

VCC~3.3V

GND~GND

TX~D2

RX~D3

OLED连接Arduino：

GND~GND

VCC~VCC

SDA~A4（模拟引脚4）

SCL~A5（模拟引脚5）

如果使用的是SPI接口，则可以参考Adafruit教程按如下方式连接：

D1:MOSI~ArduinoD11（MOSI）

D2:MISO~ArduinoD12（MISO）（可选）

D0:CLK~ArduinoD13（SCK）

DC:DC（数据命令）~ArduinoD8（或其它）

CS:CS（芯片选择）~ArduinoD10（SS）

RES:RESET~ArduinoD9（或其它）

按钮：

连接方式如图，注意这里要用到一个10kΩ电阻。

电池连接Arduino：

正极~RAW

负极~GND

USB转UART模块连接Arduino：

3.3V~VCC

TXD~RXD

RXD~TXD

GND~GND

安装尺寸如下：

第四步：编译Arduino代码并上传

已经做好的Arduino项目可以在GitHub上下载。下载好了之后别急着编译，还需要先配置一下开发环境。

安装图形驱动：

首先需要安装图形处理库Adafruit_SSD1306和Adafruit-GFX-Library，这样才能在OLED上显示图像。（在某些开发环境下，Adafruit库会与Robot_xxx库产生冲突；如果发生了这种情况，备份Robot_xxx库后将其从库文件夹中删除。）

警告：如果你使用的是带SH1106驱动的OLED，那就在GitHub上下载Adafruit_SH1106驱动。

另外，本项目也支持u8glib了，你可以在其官方主页下载支持Arduino的版本。

复制位图图像头文件：

将RetroWatchArduino文件夹中的bitmap.h文件复制到路径/Arduino安装文件夹/Arduino/hardware/libraries/RetroWatch。如果没有这样的路径，可以自己创建。

修改源代码：

打开ArduinoIDE并载入RetroWtchArduino.ino。如果你使用的引脚和本教程不一样，需要对引脚定义进行修改：

SoftwareSerialBTSerial（9，8）;//蓝牙TX，RX连接引脚

intbuttonPin=5;//按钮引脚

display.begin（SSD1306_SWITCHCAPVCC，0x3C）;//OLEDI2C地址，使用你的地址替换Ox3D

如果你使用的是u8glib，那么就载入RetroWatchArduino_u8glib.ino文件，然后注意以下代码：

U8GLIB_SSD1306_128X64u8g（U8G_I2C_OPT_NONE|U8G_I2C_OPT_DEV_0）;//根据你选用的显示屏进行修改

SoftwareSerialBTSerial（2，3）;//蓝牙TX，RX连接引脚

intbuttonPin=5;//按钮引脚

如果你使用的是Adafruit的图形库，并有使用到OLED的Reset引脚，那就将OLED的Reset和Arduino的D8引脚相连，当然也可以自定义：

#defineOLED_RESET8

Adafruit_SSD1306display（OLED_RESET）;

编译和上传：

以上步骤完成之后编译上传，成功之后显示屏上面会显示RetroWatchArduinoLogo和AdafruitLogo。Logo之后屏幕会显示00:00，如下图所示：

第五步：安卓软件及其源代码

因为Android4.3之后的版本才支持从应用读取通知信息，所以请确保你的安卓设备安装的是Android4.3或更新的系统版本。但如果你使用的是低于4.3的版本，可以使用另一个阉割版的应用：能够通过智能手表接收通知，但无法读取内容。应用源代码可以在GitHub上查看，也可以直接通过GooglePlayStore进行安装（RetroWatch或适合低版本系统的RetroWatchLE）。

安卓软件安装之后检查一下系统是否授予了其读取通知的权限。

接下来打开手机蓝牙，将安卓手机和Arduino的蓝牙进行配对。然后在RetroWatch软件中选择连接好的Arduino，界面上显示“Connected”即表示连接成功。

点击菜单，选择DatatransfertoWatch（传输数据到手表），然后设备会用过蓝牙将时间和信息传输到智能手表。

因为手表硬件的性能有限，很多功能我们需要通过安卓应用实现，手表本身的主要功能是显示。在安卓应用中，你可以设置可推送消息（仅支持英文字符显示）和状态通知（手机电池电量和信号强度等）的类型，也可以推送应用中订阅的RSS（可以订阅天气RSS，用来在手表上显示天气）。更新每30分钟同步一次。

另外，应用中还提供了65个不同的显示图标，你可以自己定义设置。

第六步：手表功能介绍

安装就绪之后就该探索一下我们的智能手表了。智能手表的系统按照以下模式工作：

启动显示：显示Logo，手表启动。

时钟显示：显示与之相连的安卓手机上的时间。另外，时间的显示还可以修改，目前提供了模拟显示、数字显示和混合显示三种模式。如果你点击一下按钮，则手表进入紧急信息显示模式。如果10分钟内没有什么数据更新和操作，则显示界面会切换到待机界面。

紧急信息显示：当用户点击按钮或有新的紧急信息输入时，手表进入这一模式。用户可以再次点击按钮查看下一条信息，10秒不操作，手表也会自动显示下一条信息。信息显示完成之后，手表切换到普通信息显示。因为RAM只有2KB，非常小。所以该智能手表最多存储3条紧急信息，多于3条时则自动删除最旧的信息。

普通信息显示：紧急信息展示完成之后手表会继续展示普通信息，点击按钮或5秒不操作就显示下一条信息。信息显示完成之后，手表切换回时钟显示。普通信息最多存储7条。

待机显示：如果10分钟内没有什么数据更新和操作，显示界面会切换到待机界面。在这一模式下，手表界面仅显示指示符（可在安卓应用中选择）和hh:mm模式的时间，其功耗也降低了。在待机模式下点击按钮或收到新信息，手表进入时钟显示模式。