开源地址：https://github.com/ART-Badge

前言

关注 RT-Thread 学生一定知道，RT-Thread向许多开发者展示RT-Thread每年都会举行开发者大会(以下简称:RDC — RT-Thread Developer Conference），在 2020 在年度开发者大会上，我们 RT-Thread 给现场的每开发者都发放了一个电子胸牌，名字叫胸牌 ART-Bagde。

此外，特此感谢在电子胸牌制作过程中REALTEK、创凌对我们的支持！

ART-Badge是什么？

首先附上两张渲染图↓

再来看视频↓

功能设计篇

首先，让我们来看看今年的电子胸牌比去年的升级和么，增加了什么功能？

先看一下 2020 款ART-Badge主要功能：

• 微信小程序使用蓝牙推送开发者信息（姓名、公司职称）

• 软件 RTC 同步时间

• 第一界面显示时间 手机推送信息

• 两个app demo：蓝牙传输助手 使用说明

今年，我们在去年胸牌的基础上进行了很大的升级和优化。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↓

概括一下，ART-Badge V2.主要有以下新特点：

• 独立设计的电路硬件，PSRAM 扩大为8M，电池换用300mAh锂电池，可反复充电。

• 使用体积较小的 SC7A20 替换原有的 mpu6050。

• 添加了ADC采样电路可以收集电池电量信息。

• 整个界面焕然一新，默认采用暗黑色主题背景。

• 使用最新发布的 湃心OS V4.基于开发工具的新升级VSCode插件模式的Persim Studio。
  

• 增加游戏、音乐播放器、电子相册…等等，丰富小程序 app。

• 新升级的小程序：蓝牙推送用户 、城市天气信息。

• 支持使用最新湃心OS二次开发小程序。
  

结构设计篇

由于去年的电子胸罩没有外壳，胸罩背面的电子元件暴露在空气中，手会有明显的突出感，同时泄漏在空气中容易干扰电容器触摸芯片，影响用户的使用效果，加上今年的锂电池电路调整：纽扣电池更新为锂电池，没有胶带粘在后面不能固定。

综上所述，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：

• 一是该方案的视觉极客感最强，因为直接使用透明盖板会PCB电路显示，外观水平简化，符合审美哲学

• 其次，如果使用封闭式设计，按钮误触，锂电池的插拔将成为需要考虑的因素，而夹层开放式设计在这方面根本不用担心

• 最后一个原因是，高性价比

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，瑞赛德科技的派心整体穿戴OS，外扩了8M的PSRAM，以及16M 的片外 flash 。

ART-Badge 主要用于串口(用于调试和控制台输出)，GPIO(用于驱动按钮、蜂鸣器和ADC采集），I2C接口(用于和板载 SC7A20 三轴加速传感器通信)。

底板的PCB采用2层Layout。板载的IC主要有：

• 半反半透明屏，分辨率 240 X 240，颜色格式 RGB565，在关闭背光的情况下依旧能有出色的可视度。

• APS6404L-3SQR，PSRAM(动态随机访问存储器)动态加载图形资源，8M容量很丰富。

• ch340e，USB通过转串口芯片，也很常用 USB 线把 ART-Badge 连接电脑后，可直接使用串口控制台shell后续的二次开发也使用了串口工具 UDB 下载。

• BS814A-1，电容触摸 IC，用于 ART-Badge 正按钮交互。

• SC7A20.士兰微型高精度12bit内置功能丰富、功耗低、体积小、测量准确的数字三轴加速传感器芯片。

---

补充一点:为了兼顾美观，前面看不到走线(所以这是单面板？不)都藏在屏幕背面。

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 阻力)，设备分布过密，手工焊接主要采用风枪吹焊。

焊接的第一步是制作钢网，即设备焊盘的掩模，设计良好PCB然后将相关加工文件发送给制造商进行激光切割。

上一步贴片完成后，需要用风枪吹焊回流。吹焊温度控制在250-300度左右，去除风枪吹口，增加风口，便于均匀加热。

软件实现篇

硬件完成后，软件开始移植，ART-Badge 基于操作 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、量产的产品级穿戴操作系统平台。中间层的模块包括 GUI 发动机、通信组件、NFC、存储工具等。中上层由 JavaScript 构建的应用程序框架，顶层是许多轻量级系列的小程序。

湃心穿戴 OS 有几个特点:

• GUI采用可用于MCU第四代柿饼 GUI，具备类 Android 界面交互，支持多点触摸，效果更酷，支持矢量图形库，具有较强的图形处理能力。

• 小程序开发模式。采用微信小程序开发模式，启动快，应用轻量级，支持应用商店，快速安装体验，支持多国语音。

• 提供 MVVM 应用开发框架。界面开发和业务逻辑的应用是相互解耦的，符合前端工程师的习惯。

• 跨平台能力。软件可以在任何硬件中一次开发 CPU、MCU 及 MPU 平台运行；

• 湃心穿戴 OS 还有一些创新组件，比如新闻管理引擎（EMQ）、数据管理组件（DCM）、KVDB 及 TSDB 数据库、DIY 开发套件。

---

软件主要分为以下模块：

• GUI模块（Graphical User Interface，图形用户界面)用于人与设备的交互

• BLE模块（Bluetooh Low Energy，语音合成)通过广播与小程序连接接收信息

• AUDIO(音频播放解码模块)用于解码和播放无源蜂鸣器的音乐

• EMQ（Enhance Message Queue，发布订阅式的消息队列组件），能够打通 C 到 JS ，JS 到 JS ，C 到 C 的消息链路，能够很方便的将消息发到任意一个地方

• DCM（Data Cache Management，数据管理组件），主要用于 JS 与 C 之前数据的交互，统一管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。

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。

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：

• 支持一发多收。一个生产者生产消息可被多个消费者使用

• 支持多个消息绑定。一个消费者可以绑定多个不同的通道，接收不同生产者发送的消息。

• 发布消息系统开销小，效率高。

• 不同模块间低耦合。

• 超轻量级的整数类型消息

• 全链路可达

DCM 数据缓存管理框架主要功能特性：

• 支持 Value Change 模型

• 支持存取任意类型数据

• 支持多实例功能，解耦不同模块间数据处理；

• 全链路打通，JS 与 C 均能访问同一内存池

• 支持订阅发布模型，可用于消息推送和通知

• 支持数据持久化保存功能；

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。

结束语

看到这里你是不是对今年的电子胸牌产生了更多的期待呢？那么告诉大家一个好消息，到场参会人人都可以领取电子胸牌哦~

不论风云变幻，RT-Thread通过不断迭代和生态的完善，与开发者共成长。Beyond.RDC 2021，我们在深圳等你！

快来报名参会领取属于你的电子胸牌 V2.0 吧！

↓↓↓↓↓↓

报名二维码

👇 阅读原文报名开发者大会