成本低至8美元：百度云智能手环开源方案

方案介绍

智能运动手环是可穿戴设备的一个主要发展方向，国内外均有产品面世。其使用方式为腕部佩戴（可以有其它变种佩戴形式），基本功能为运动记录、睡眠质量检测、时间显示和静音闹钟、与智能手机的配合产生的实用功能（如来电提醒、手机防丢、一键拍照和解锁等）。

基于此方案，您可以快速、免费和低成本的打造出自己的智能手环产品。

经过不断的演进和上市考验，方案非常成熟；基于百度的强大的云计算技术优势，百度的手环方案运动模型的算法精确度高达90%；百度不仅免费开源，还将提供免费的技术支持。


功能及亮点

功能

运动记录

睡眠记录检测

时间显示

来电提醒

百度健康云服务

亮点

8美元的低成本

开放电路原理图

开放元器件清单

开放硬件设计文档

开放ROM源代码以及文档

开放手环与手机的蓝牙通信协议

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硬件原理

硬件方案总体介绍

百度智能手环基于Nordic公司nRF51822芯片开发，芯片集成BLE蓝牙4.0协议。使用LIS3DH作为加速度传感器，进行运动和睡眠监测。

开源遵循Apache License, Version 2.0，详情参见：http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

手环硬件电路设计部分，包括一颗集成BLE功能的MCU（nrf51822），和由MCU控制的各种外设：

蓝牙射频电路；
   
使用SPI接口的G-sensor；
   
使用I2C接口的线性马达驱动电路；
   
使用I2C接口的LED点阵驱动，与线性马达共用总线；
   
使用GPIO的按键输入；
   
使用GPIO的LED灯；
   
使用GPIO的普通马达驱动电路；
   
外部复位电路。

下图是百度智能手环公版的结构图： 在公版基础上，各家厂商可以根据自己的需求自定义版本，比如LED显示模块以及马达控制模块的选择。

除了上述公版结构图涉及的功能模块以外，手环电源部分的总体设计方案：

充电电路完成5V到电池电压的转换，不充电时保持低功耗；
   
DCDC完成高效率的电池电压到系统电压（2.8V）的转换；
   
电池保护电路用于完成过流关断、欠压保护等功能； 电路原理图

ROM

智能手环有两种工作模式：正常模式和升级模式。

正常模式下，手环提供产品定义中的所有功能；

升级模式下，手环等待手机端把要升级的ROM通过蓝牙发过来，然后进行升级。空中升级模式（Over--‐the--‐Air）给手环的bug修复、产品优化提供了实现的途径，这也是智能设备必备的功能。

正常模式

智能手环从软件结构上分为应用层、中间件、硬件抽象层，如图所示： 其中闹钟、时间、提醒、计步、睡眠等用户可以直接接触的功能属于应用层。中间件为应用层提供支撑，从底层获取数据和事件，然后进行处理分发给不同的应用模块。

硬件抽象层包含了底层硬件的驱动和暴露给中间件的调用接口，抽象层的目的硬件设备可以比较容易的更换厂家和型号，只要传递给上层的数据格式不变即可。

蓝牙部分硬件抽象层封装在Nordic提供的softdevice中，在此之上，我们使用了两个标准profile：Battery profile来传递电池信息给手机客户端，Device info profile传递设备信息给客户端；其他自定义的数据，如步数、睡眠信息，我们按照数据通信私有协议组帧后，通过串口协议发送给手机客户端，手机客户端再依据数据通信私有协议进行解析。
升级模式（OTA模式）

升级过程如下图所示： 要了解OTA模式需要知道ROM的内存分布，如下图所示，我们使用256KB Flash的51822芯片，分为四个区。 进入OTA后，系统运行在DFU BootLoader中，它从手机端收到新的ROM放在Swap区，接收完毕、校验成功后，将新的ROM从Swap区复制到Application 区，然后重新启动进入Application。

OTA的工程单独提供，编译出来一个bootloader。其工作流程图如下，具体可以参看Nordic SDK的文档。 资料下载

获取源码：https://github.com/baiduwearable/duband


资料清单

APP：
        dulife_2_beta.apk
        dulife_ios.htm
        百度智能手环App定制化指南.pdf
ROM：
        ROM烧写工具.rar
测试：
        BaiduWristbandTester-v1.apk
        BaiduWristbandTester-v2.apk
        百度智能手环工厂测试软件使用说明.pdf
通讯协议：
        百度智能手环蓝牙私有通信协议.pdf
硬件原理：
        百度智能手环ROM设计.pdf
        百度智能手环硬件设计.pdf
        电路原理图（简约版）.pdf
        元器件清单（简约版）.xls