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[STM32L4]

STM32L4与华米运动手表

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楼主
netlhx|  楼主 | 2016-12-22 15:29 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

鲁讯先生曾经说过:悲剧将人生的有价值的东西毁灭给人看,喜剧将那无价值的撕破给人看。这句话有点沉重,不过今天不是沉重的日子。虽然笔者今天也要准备做类似的操作,将行为付诸暴力,然而估计会有人喜闻乐见!

今天的主角是华米运动手表,号称目前最具性价比的运动手表。华米AMZAFIT是小米旗下的华米公司推出的最新款运动手表,作为专业的运动智能手表,华米运动手表不仅拥有GPS定位、音乐播放、超长续航的运动专属功能,同时还支持消息推送、支付宝快捷支付等实用功能,更重要的是该运动手表支持IP67的防水功能,而799元的售价也在同类产品中拥有绝对的价格优势。


未开箱,已看到一抹骚红,于黑亮的背景之中,分外耀眼。


打开来看全家福。一块手表,一根数据线,一个充电底座,还有一张使用指南。整体感觉,产品比较精致。另手表表盘略大,适合男士佩戴。


来两张局部特写。腕带和表盘背面,AMAZFIT的**无处不在。

整块手表只有一个按键,看到上图中那个圆圆的小按键了么? 这个按键的功能主要有二:一是开/关机,长按可以实现开机/关机功能。第一次体验,长按了几次都没有反应,估计应该是电池耗尽了。该按键的另一个功能是待机唤醒,为了省电,手表平时都处于待机状态,要使用触屏操作的话,需要先按下该按钮,唤醒手表后方可操作。

将手表充满电后顺利开机。


这是开机画面,看起来有点晕,不过倒挺有科技感的。


冬日斜阳下的手表,慵懒中透出一丝活力,实际效果比这个图要更好看。


试戴一下,表盘稍大,更适合男性佩戴。实际体验来说,佩戴的舒适度一般,并未过多考虑人体工学原理。对比笔者目前佩戴的华为Watch,表盘背面的弧度更适合手腕的形状。


这是官方宣传的硬件配置。反射式低功耗彩色显示屏、GPS、心率传感器,WIFI/BLE,280mAH电池及IP67的防水标准。该有的基本都有了,另官方也提到了待机及耗电的问题,主要包括11.6天纯手表模式、5天续航时间及35个小时GPS连续跑步模式,真是这样的话,低功耗这一块的优化应该是做得非常不错的!实际使用中发现3到4天的时间还是没有问题的,也就跑跑步,看个天气预报什么的。

嗯,言归正传,接下来就是见证暴力的时刻!为什么需要暴力,一般来说防水级别的产品,都使用了防水胶来对产品进行防水处理。这种类型的产品,公认比较好的方法是合适热风台来处理,然后小心的操作可以顺利拆解。不过这种方法也有限制,因为这种方法一般只适当贴合式的封装方式,如果是嵌入式特别是那种凹槽结合防水胶来处理的话,则效果也不理想。从后面的拆解大家可以了解到,华米手表恰好使用的就是这种处理方式。


准备开拆前的手表,记得最好先关机。


先把表链给取下来。这个非常EASY。因为采用了快拆的表带设计,加上凭咱多年拆收音机的熟练程度,所以轻松就搞下来了。

摆个POSE,留点念想!


准备最基本的工具。预备了几个小东西来拆,只是不知道能不能派上用场,

华米手表号称IP67防水,推想里面一定使用了防水胶密封,因为不知道内部的结构,所以准备好了刀片,先环手表四周切割一次。接口封闭效果很好,手表背面的树脂塑料硬度也很高,很是费了一番力气,终于环四周切割了一次。这样看来IP67防水不是吹,密封效果确实很好。


割一圈后,试图撬开表盖,纹丝不动。先尝试上风枪,温度调到260度,吹了几分钟,准备再撬,还是没反应。

只好暴力了。先要打开一个口子,从手表一侧先暴力打开一个口子。


暴力的结果,看到里面的密封胶了,只是胶得太严实,从这个角度也可以看到,表盘绝对不是贴合到底座的,可以明显看到陶瓷表盘与后盖的嵌入式结合接口。慢慢沿边缘继续撬,撬开之后就可以结合拆机片来处理了。


拆开后的样子。看到里面设计得非常紧凑,最上面看到许多FPC软线路连接器,稍后再来庖丁解牛。


面目全非的后盖,可以看到大量的防水胶,中间部位是心率传感器的开孔。

到这里发现,表盘就是嵌入到后盖内的,然后辅以防水胶。这种嵌入式的密封方式与很多贴合式的密封方式有极大的差别。对于贴合式的密封方式,只要使用热风台适当加热后,就可以轻松取下密封圈而不用使用暴力方式来拆解。由此也可以推断,AMAZFIT的可维修性,至少对个人用户而言,是相当困难的。


用镊子小心的取下FPC接口。特别小心与LCD连接的FPC接头,千万别搞断了,这些小东西可是非常脆弱。


FPC与PCB的连接都是使用卡扣式连接,用小薄片沿接口四周轻轻向上撬,就可以取下来。现在表面的连接器基本都取下来了,核心电路板与表盘使用4颗螺丝钉固定在一起,得先取下来


拆螺丝钉,一共4颗,其中3颗都很容易看到,另一颗隐藏在电源FPC接口的下面,要先取下电源FPC连接器才可以看到。


取下螺丝钉后,小心的用撬棍撬开与表盘的连接,看起来就是这个样子了。表盘与LCD显示屏已可以分离。


分开了。


这是光线传感器及LCD与主板的连接接口。使用胶水粘在PCB表面的屏蔽罩上,要先把它取下来,然后才能拆除屏蔽罩。


华米手表电池,固定在底板内部。


电池取出来,看到容量是280mAh,与宣称一致。该电池遵循IEC62133-2012工业标准制造【即含碱性或其它非酸性电解质的二次电芯和电池(组);便携式密封二次单体电芯,由电芯组成的电池(组)以及应用于便携式设备的安全要求】,安全性能应该不错,网上没有找到该电池的产品资料。


心率传感器,为了更好的与主板连接,传感器除了直接焊接在PCB上,其它的都是使用的FPC柔性电路板。


主要的部件都来了。注意表盘上引出的接口一个是触摸屏用;另一个是光线传感器,收集光线强度用。


表盘下面的LCD,生产厂商应为日本JDI(Japan Display Inc),具体信息参见下表。


华米手表主板,上面使用的金属屏蔽罩,要看里面的内容,还得继续拆。


撬开,终于看到里面的主要功能部件了。这是位于存储器上面的屏蔽罩,采用卡扣式设计,沿四周撬动就可以取下来。



中间硕大的,原来以为是CPU,一看不是,啥,海力士的内存,4Gbit大小,也就是512MB的RAM,同时还包含4GB的EMMC存储器。实际上这东西另有玄机,AMAZFIT使用的CPU是君正M200S,这是一颗高度集成的CPU,远不止是CPU这么简单,下面是M200S的官方CPU框图。


实际上,君正对M200S的介绍是这样的:

M200S是一款低功耗、高性能、高集成度的处理器,主要应用于可穿戴设备上,例如智能手表及智能眼镜。除此外它也可以满足其它嵌入式产品的需求。

不要让封装的外观欺骗了您!

查阅M200S的数据手册,能看到其封装描述,如下图


该CPU由三层组成:第一层(最上层)是4GB的FLASH,其次是LPDDR2 SDRAM,最下层才是M200S的核心!这种形式的封装有个术语叫POP(Package on Package)。涨姿势了!

M200S CPU内包含 XBurst CPU双核 (1.2GHz/300MHz),实现可穿戴式设备级的超低功耗 (0.07mW/MHz),加上可穿戴设备级的超小封装 (7.7 x 8.9 x 0.76 mm),可谓完美!

除了M200S外,AMAZFIT手表内部还使用了一颗STM32 L476微控制器,是STM32 L4低功耗升列中的主流产品。





沙发
netlhx|  楼主 | 2016-12-22 15:29 | 只看该作者

前面提到AMAZFIT的待机功能及运行时间都相当可观。一者是M200S的低功耗,另外则是得益于STM32L476的低功耗特性。为什么还要加入STM32L476呢? 相信你也注意到了,AMAZFIT上集成了众多的外设,如SDRAM、EMMC及众多的传感器,M200S需要多少引脚才能与之连接啊。所以需要另外一颗MCU来连接其它外设,辅助M200S采集数据。

ST意法半导体一直是超低功耗MCU的领导者以及性能助推者。得益于意法半导体微控制器系列的高度灵活性,ST构建了新型架构,达到了同类最佳的超低功耗特性。此外,STM32L4系列在性能方面是所有超低功系列竞争对手的佼佼者。基于内置FPU的ARM Cortex-M4内核以及意法半导体ART Accelerator加速技术,STM32L4系列在80 MHz的CPU频率下性能可达到100 DMIPS。STM32L476的主要功耗指标如下:停机模式(Shutdown Mode)下只需消耗30nA电流;待机模式下最低只需消耗120nA电流。L476MCU还内置高安全性1 MB闪存以及128 KB SRAM、众多智能外设以及先进的低功耗模拟电路,封装小至3.8 x 4.4 mm。


STM32L4系列低功耗特性天梯图,从中可以看到停机及待机模式下的纳安级别的电流消耗,确实令人印象深刻!


前面介绍了AMAZFIT集成了丰富的传感器资源,其中很多都是连接到STM32L476上,从上面MCU功能框图上可以看到集成了众多的片上外设如I2C、SPI、RTC等设备,这些设备通过DMA或专用的数据总线与外高通信。

良好的软件及硬件兼容性,也是手表使用STM32L476的原因之一吧,我猜。


背面的BROADCOM BCM43438 WIFI/BLE芯片。芯片表面居然是镜面的,应该是激光防伪措施。为了找出其具体的型号,找了半天的角度才拍下来型号。


这是BCM43438的逻辑功能框图,该模块支持2.4G无线网络通信,包括IEEE802.11 B/G/N等。另外支持BLE 4.1标准。


还有几个芯片,见上面两张图,这些芯片或模块表面上只有简单的字符或数字标识,具体功能不详。

总算是拆解完了!其中的苦乐只有自己知道。

总体感觉,AMAZFIT的集成度非常之高。在这么小的体积里集成了这么多的设备及传感器,设计水平值得称道!AMAZFIT上的元器件的选用比较讲究,令我印象尤深的有三:M200S及封装;STM32L476的低功耗特性;BROADCOM的WIFI/BLE二合一。另外最后一张图可以看到,PCB的设计是非常精致!

最后,真正的悲剧,当把所有的元器件组装回去之后,仍然能开机,只是BLE连接不上了!

本文讨论帖地址:华米AMAZFIT运动手表体验之二:拆解

附参考资料:

华米主页:http://www.huami.com/

君正M200: http://www.ingenic.cn/?product/id/2.html

STM32L476

- STM32单片机中文官网

- STM32单片机官方开发工具

- STM32单片机参考设计


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板凳
fxwxh| | 2016-12-22 16:03 | 只看该作者
一般 这个是 厂家 的推销广告。

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地板
598330983| | 2016-12-22 18:56 | 只看该作者
广告吧?这表针是虚拟的吧

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5
598330983| | 2016-12-22 18:57 | 只看该作者
这年头,装逼再靠手表就落后了。

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6
mmuuss586| | 2016-12-22 21:52 | 只看该作者
不错;

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