开源地址：https://github.com/ART-Badge

前言

关注 RT-Thread 的同学必定晓得，RT-Thread为了向泛滥开发者展现RT-Thread的最新开发和生态建设成绩，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，咱们 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，特此感激在电子胸牌制作过程中REALTEK、创凌对咱们的反对！

ART-Badge是什么？

首先附上两张渲染图↓


ART-Badge侧面图片

ART-Badge背面图片

再来看视频↓

功能设计篇

首先让咱们看一下，往年的电子胸牌比拟去年款有哪些降级，减少哪些性能？

先看一下 2020 款 ART-Badge 的次要性能：

  • 微信小程序应用蓝牙推送开发者信息（姓名、公司职称）
  • 软件 RTC 同步工夫
  • 首界面展现工夫+手机推送的信息
  • 两个app demo：蓝牙传输助手+应用阐明

往年，咱们在去年的胸牌的根底上进行了大幅度的降级与优化，废话不多说，上面间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次要有以下新特点：

  • 自主设计的电路硬件，PSRAM 扩充为8M，电池换用300mAh锂电池，可重复充电。
  • 应用体积更玲珑的 SC7A20 替换原有的 mpu6050。
  • 增加了ADC采样电路，能够采集电池电量信息。
  • 整体界面面目一新，默认采纳暗彩色主题背景。
  • 应用最新公布的 湃心OS V4.1开发，开发工具全新降级为基于VSCode插件模式的Persim Studio。
  • 减少游戏、音乐播放器、电子相册…等等丰盛小程序 app。
  • 小程序全新降级：蓝牙推送用户 、城市天气信息。
  • 反对应用最新湃心OS小程序进行二次开发。

结构设计篇

因为去年的电子胸牌并没有外壳，胸牌反面的电子元器件都是袒露在空气中的，拿到手上会有显著的突出感，同时暴漏在空气中容易对电容触摸芯片产生烦扰，影响用户应用成果，再加上往年的锂电池电路进行了调整：将纽扣电池更新为了锂电池，不应用胶带粘在背地无奈固定。

综上，往年的电子胸牌决定应用亚克力作为 ART-Badge V2.0 的外壳设计。

抉择亚克力作为外壳构造有几个起因：

  • 其一是该计划的“视觉极客感”最强，因为间接应用通明盖板将PCB电路展示进去，颜值方面化繁为简，合乎审美哲学
  • 其次是如果应用封闭式设计的话按键误触，锂电池的插拔就变成须要考量的因素了，而夹层式的凋谢设计则在这方面齐全无需放心
  • 最初一个起因是，高性价比


亚克力外壳成品

电路设计篇

RTL8762D 作为主控芯片，MCU 主频为90MHZ，运行 RT-Thread 操作系统，并整体应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 次要应用到串口（用于调试和控制台输入），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采纳2层Layout。板载的IC次要有：

  • 半反半透明屏幕，分辨率 240 X 240，色彩格局 RGB565，在敞开背光的状况下仍旧能有杰出的可视度。
  • APS6404L-3SQR，PSRAM（动静随机存取存储器），用于动静加载图形资源，8M的容量非常富裕。
  • ch340e，USB转串口芯片，也很罕用，通过 USB 线把 ART-Badge 连贯电脑之后，就能够间接用串口控制台应用shell了，前面的二次开发也是应用到了串口工具 UDB 下载。
  • BS814A-1，电容触摸 IC，用于 ART-Badge 侧面的按键交互。
  • SC7A20，士兰微出的一款高精度12bit数字三轴加速度传感器芯片，内置功能丰富，功耗低，体积小，测量准确。

（补充一点：为了兼顾好看，侧面是看不到走线的，（所以这是单面板？不）全副藏在屏幕反面了）

PCB投板回来之后就是焊接技能施展阶段了，次要用到的工具有：热风枪、烙铁、镊子、锡浆、吸锡带、助焊剂等。与直插元件不同，贴片的器件因为焊盘太小（大部分的是 0402 阻容），器件散布太密集，手工焊接采纳的办法次要是风枪吹焊。


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之后把相干的加工文件发给厂家就能够进行激光切割制作了。

上一步贴片实现之后就须要用风枪进行吹焊回流了。吹焊温度大略管制在250-300度，风枪的吹嘴去掉以增大风口便于平均加热。

软件实现篇

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。中间层的模块包含 GUI 引擎、通信组件、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泛滥的小程序。


湃心OS

湃心穿戴 OS 有几大特色：

  • GUI采纳可用于MCU上的第四代柿饼 GUI，具备类 Android 界面交互，反对多点触摸，成果更加炫酷，同时反对矢量图形库，具备加强的图形处理能力。
  • 小程序的开发模式。采纳类微信小程序开发模式，上手极快，利用轻量级，反对利用商店，极速装置体验，反对多国语音。
  • 提供 MVVM 利用开发框架。利用的界面开发和业务逻辑是相互解耦的，贴合前端工程师习惯。
  • 跨平台能力。软件一次开发，即可在任一硬件 CPU、MCU 及 MPU 平台上运行；
  • 湃心穿戴 OS 还具备一些创新性的组件，如音讯治理引擎（EMQ）、数据管理组件（DCM）、KVDB 及 TSDB 数据库、DIY 开发套件。

软件次要分为以下几个模块：

  • GUI模块（Graphical User Interface，图形用户界面），用于人与设施进行交互
  • BLE模块（Bluetooh Low Energy，语音合成），通过播送形式与小程序连贯接管信息
  • AUDIO（音频播放解码模块），用于无源蜂鸣器对音乐的解码、播放
  • EMQ（Enhance Message Queue，公布订阅式的音讯队列组件），可能买通 C 到 JS ，JS 到 JS ，C 到 C 的音讯链路，可能很不便的将音讯发到任意一个中央
  • DCM（Data Cache Management，数据管理组件），次要用于 JS 与 C 之前数据的交互，对立治理和控制系统中的数据统，确保各模块间数据传输的性能

GUI 最上层的开发应用 JS 语法，这个就比拟有意思了，应用过 Android Studio 的小伙伴们可能很相熟，安卓UI的利用开发是能够进行拖拽式的，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 的形式对界面进行治理。所以相熟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 应用的是 RealTek 自带的蓝牙协定栈，通过 BSAL 形象层进行治理，BSAL （Bluetooth Stack Abstract Layer）软件包是由 RT-Thread 针对不同 蓝牙协定栈接口实现的，目前反对的协定栈有：nimble，realtek 等协定栈。

Audio （音频）设施是嵌入式零碎中十分重要的一个组成部分，负责音频数据的采样和输入。Audio 设施通常由数据总线接口、管制总线接口、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 设施驱动框架是 Audio 框架的底层局部，次要负责原生音频数据的采集和输入、音频流的管制、音频设备的治理、音量调节以及不同硬件和 Codec 的形象等。在本零碎中就将蜂鸣器设施注册到了 Audio 框架中，从而实现对蜂鸣器的开、关、音乐的解码、播放性能。

EMQ 音讯队列具备以下性能：

  • 反对一发多收。一个生产者生产音讯可被多个消费者应用
  • 反对多个音讯绑定。一个消费者能够绑定多个不同的通道，接管不同生产者发送的音讯。
  • 公布音讯零碎开销小，效率高。
  • 不同模块间低耦合。
  • 超轻量级的整数类型音讯
  • 全链路可达


EMQ 运作原理

DCM 数据缓存治理框架次要性能个性：

  • 反对 Value Change 模型
  • 反对存取任意类型数据
  • 反对多实例性能，解耦不同模块间数据处理；
  • 全链路买通，JS 与 C 能均能拜访同一内存池
  • 反对订阅公布模型，可用于音讯推送和告诉
  • 反对数据长久化保留性能；


dcm_framework

在本我的项目中，像一些参数须要数据长久化存储、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。

结束语

看到这里你是不是对往年的电子胸牌产生了更多的期待呢？那么通知大家一个好消息，到场参会人人都能够支付电子胸牌哦~

不管风云变幻，RT-Thread通过一直迭代和生态的欠缺，与开发者共成长。Beyond.RDC 2021，咱们在深圳等你！

快来报名参会支付属于你的电子胸牌 V2.0 吧！

立刻报名开发者大会：https://www.bagevent.com/even...

说两句，以下内容来自咱们胸牌团队的工程师：
往年给大家带来了外壳，尽管简略，但也是用心设计的。
新增了紫色版本的阻焊层，沉金工艺，搭配起来我称它为湖人紫……
软件搭载了全新一代湃心OS，是RTThread+PersimUI的究极产物，穿戴畛域佼佼者，开机的demo会开源，GitHub见
引出了SWD和串口，反对二次开发，即是极客味儿十足的集体胸牌，也能做开发板，想怎么玩都行
侧面无任何走线，这可不是单面板，是把侧面的走线全副暗藏在屏幕背地了，这点破费了不少心理，最终最进去艺术性不错，作为摆件也挺难看的，这是硬件设计的特色之一。
☹️原本想把熊大的签名作为 Solder 层刻在胸牌上，能够最终计划没有驳回，比拟遗憾
️软硬件的全副开发人员昵称都用丝印刻在屏幕的前面了，被屏幕盖住（没事儿别扣开屏幕哈……强力胶粘住屏幕会坏），算是一个小彩蛋，这是给参加这个小我的项目开发的小伙伴一个必定和纪念，这个做法灵感来自于晚期乔布斯时代的 Macintosh 电脑机箱外面会有工程师的签名。想让这些名字能随同在来加入开发者大会的各位身上。（去年的那款也有）