开源地址:https://github.com/ART-Badge
关注 RT-Thread 的同学肯定知道,RT-Thread为了向众多开发者展示RT-Thread的最新开发和生态建设成果,每年都会举办一场开发者大会(简称:RDC — RT-Thread Developer Conference),在 2020 年度的开发者大会上,我们 RT-Thread 给到现场的每个开发者们都发放了一个电子胸牌,胸牌的名称起名为 ART-Bagde。
另外,特此感谢在本次电子胸牌制作过程中REALTEK、创凌对我们的支持!
ART-Badge正面图片
ART-Badge反面图片 功能设计篇
首先让我们看一下,今年的电子胸牌比较去年款有哪些升级,增加哪些功能?
先看一下 2020 款 ART-Badge 的主要功能:
今年,我们在去年的胸牌的基础上进行了大幅度的升级与优化,废话不多说,下面直接贴一张功能设计和拟用技术路线的导图↓
思维导图
开发流程图
概括一下,ART-Badge V2.0主要有以下新特点:
由于去年的电子胸牌并没有外壳,胸牌背面的电子元器件都是裸露在空气中的,拿到手上会有明显的突出感,同时暴漏在空气中容易对电容触摸芯片产生干扰,影响用户使用效果,再加上今年的锂电池电路进行了调整:将纽扣电池更新为了锂电池,不使用胶带粘在背后无法固定。
综上,今年的电子胸牌决定使用亚克力作为 ART-Badge V2.0 的外壳设计。
选择亚克力作为外壳结构有几个原因:
亚克力外壳成品
RTL8762D 作为主控芯片,MCU 主频为90MHZ,运行 RT-Thread 操作系统,并整体使用睿赛德科技的湃心穿戴OS,外扩了8M的PSRAM,以及16M 的片外 flash 。
ART-Badge 主要使用到串口(用于调试和控制台输出),GPIO(用于驱动按键、蜂鸣器和ADC采集),I2C接口(用于和板载的 SC7A20 三轴加速度传感器通信)。
底板的PCB采用2层Layout。板载的IC主要有:
补充一点:为了兼顾美观,正面是看不到走线的,(所以这是单面板?不)全部藏在屏幕背面了
PCB投板回来之后就是焊接技能施展阶段了,主要用到的工具有:热风枪、烙铁、镊子、锡浆、吸锡带、助焊剂等。与直插元件不同,贴片的器件由于焊盘太小(大部分的是 0402 阻容),器件分布太密集,手工焊接采用的方法主要是风枪吹焊。
pcb焊接
进行焊接的第一步是制作钢网,也就是器件焊盘的掩模,这个在设计好PCB之后把相关的加工文件发给厂家就可以进行激光切割制作了。
上一步贴片完成之后就需要用风枪进行吹焊回流了。吹焊温度大概控制在250-300度,风枪的吹嘴去掉以增大风口便于均匀加热。
硬件搞定之后就开始移植软件啦,ART-Badge 运行的是基于 RT-Thread 的湃心穿戴 OS。
这里科普一下 湃心穿戴OS,它是一个超轻量级、已量产的产品级穿戴操作系统平台。中间层的模块包括 GUI 引擎、通讯组件、NFC、存储类工具等。中上层是由 JavaScript 搭建的应用程序框架,最上层则是轻量级系列众多的小程序。
湃心OS
湃心穿戴 OS 有几大特色:
软件主要分为以下几个模块:
GUI 最上层的开发使用 JS 语法,这个就比较有意思了,使用过 Android Studio 的小伙伴们可能很熟悉,安卓UI的应用开发是可以进行拖拽式的,这里和柿饼UI的设计器十分相似,Persim Studio 和 Android Studio 一样也是通过 .xml 的方式对界面进行管理。所以熟悉或者有过安卓开发的小伙伴会有莫名的亲切感。
湃新os设计器
BLE 使用的是 RealTek 自带的蓝牙协议栈,通过 BSAL 抽象层进行管理,BSAL (Bluetooth Stack Abstract Layer)软件包是由 RT-Thread 针对不同 蓝牙协议栈接口实现的,目前支持的协议栈有:nimble,realtek 等协议栈。
Audio (音频)设备是嵌入式系统中非常重要的一个组成部分,负责音频数据的采样和输出。Audio 设备通常由数据总线接口、控制总线接口、音频编解码器(Codec)、扬声器和麦克风等组成。
嵌入式音频系统组成
RT-Thread Audio 设备驱动框架是 Audio 框架的底层部分,主要负责原生音频数据的采集和输出、音频流的控制、音频设备的管理、音量调节以及不同硬件和 Codec 的抽象等。在本系统中就将蜂鸣器设备注册到了 Audio 框架中,从而实现对蜂鸣器的开、关、音乐的解码、播放功能。
EMQ 消息队列具有以下功能:
EMQ 运作原理
DCM 数据缓存管理框架主要功能特性:
dcm_framework
在本项目中,像一些参数需要数据持久化存储、js 端对 adc 采集电量数据的监听、获取屏幕亮度,小程序推送的信息等等都是用到了 dcm 组件。