引 言

隨著移動設備技術的日益發(fā)展，可穿戴設備愈加受到重視。可穿戴設備具有各種類的產品形態(tài)，可佩戴于人體的多個部位，比如服飾、手表、眼鏡、手環(huán)、飾品等。而可穿戴電子外套也正在研發(fā)，隨著日后研發(fā)的深入，嵌入到人體皮膚內的電子文身、佩戴的眼鏡都有機會用到可穿戴技術。得益于各種新技術的發(fā)展，可穿戴設備將愈發(fā)不被人感知，將以更加自然的狀態(tài)進行數據搜集，為用戶更好的提供服務。

智能手表是可穿戴設備最重要的發(fā)展方向之一，它是一種內置操作系統，具有手機來電、短信提醒、釋放音樂等功能， 并且可以配備各種傳感器的手表形態(tài)的智能穿戴設備。

1 系統設計

本系統包含硬件工作系統與軟件功能系統，其中硬件系統包含MCU(STM32) 主控模塊、電源供電充電模塊、藍牙模塊、陀螺儀MPU6050 模塊等。軟件系統則包含下位機嵌入式軟件程序與上位機( 安卓App) 軟件程序。圖1 所示為系統組成框圖。

2 功能實現

本次設計的智能手表主要實現以下幾個功能：

(1) 時間功能。具有 RTC實時時鐘功能，可以通過手表看時間。

(2) 手勢識別。加入手勢識別功能，當人的手臂抬起時屏幕會自動變亮，而放下時則自動熄滅。

(3) 計步器。通過陀螺儀MPU6050與濾波、計步算法得出較為準確的步數，同時算出距離與消耗的卡路里。

(4) 藍牙通信。手表與安卓手機通過藍牙進行雙向通信。在安卓手機上編寫App應用軟件，該 App軟件里包含 3個小功能單元，可以分別實現來電短信提醒的手機助手功能、防丟功能以及在發(fā)生危險情況時可通過按下手表按鍵的方式向指定的手機號發(fā)送實時更新的定位信息功能。

3 硬件設計

硬件框圖如圖 2 所示。硬件組成框圖主要介紹了智能手表的硬件系統基本構成，包括基于 Cortex_M3 架構的意法半導體的 CPU 芯片 STM32F103ZET6 的 STM32 最小系統、電源模塊、3.2 寸液晶觸摸屏、陀螺儀以及藍牙模塊。

4 嵌入式軟件設計

軟件設計包含了 C/OS-III 實時操作系統的移植、應用程序的界面設計、STM32 嵌入式軟件設計以及安卓 App 的相關設計等內容。其中還有系統運行流程、計步器算法、與手機藍牙通信以及手勢識別等部分。嵌入式軟件框圖如圖 3 所示。

5 安卓 App設計

App 界面運用WindowsPhone 的經典風格，整體以方塊形式出現，界面簡潔清爽，內含必要的提示信息。App 主要實現手機助手、防丟功能以及安全衛(wèi)士三種功能。

5.1 藍牙通信

利用 藍牙 技術能夠有效簡化移動通信終端設備之間的通信。從智能手表與手機終端通信的短距離和簡易性考慮， 我們選擇藍牙通信方式。主要處理以下內容：

(1) 藍牙連接線程。

(2) 藍牙連接與斷開廣播，在重寫的方法里做特定處理。

(3) 呼吸監(jiān)測 代碼，由于手表端較難檢測藍牙是否斷開，所以我們采用一種特殊的方式，一旦藍牙連接上，便向下位機以一定頻率發(fā)送特定字符，當下位機收到字符信息時代表藍牙連接，一旦無法接收到字符則代表藍牙斷開。

5.2 GPS定位

現在的安卓智能手機大多帶有GPS 模塊，通過 GPS 我們可以獲取當前位置。這個功能主要用于發(fā)生危情時能將帶有當前位置與地圖的信息發(fā)出，對于得到及時援救有重要作用。主要處理以下內容：

(1) 實例化 LocationManager打開 GPS。

(2) 獲得最佳搜索條件。

(3) 獲取最后獲得的位置。

(4) 請求實時更新 Location數據。

5.3 短信和來電提示

采用廣播方式檢測新的短信和來電，采用監(jiān)聽數據庫的方法來判斷短信和來電是否已讀。主要步驟如下：