一种基于I2C总线的模块化智能手表的制作方法

本实用新型涉及嵌入式领域和可穿戴智能设备领域，尤其涉及一种基于I2C总线的模块化智能手表。

背景技术：

随着高性能低功耗处理芯片以及各种微型传感器的推出，可穿戴设备的功能逐渐丰富，在人们的生活中扮演越来越重要的角色。在日常生活中，常见的可穿戴设备包括智能手表或智能手环。

智能手表包含时间显示、智能提醒、运动监测、生理参数监测和支付等多种功能。但是在现阶段，智能手表的这些功能是与产品特定的硬件电路相结合的，一旦在产品成型后，就无法继续扩展，用户也无法根据自己的个人喜好组合不同模块。随着产品的升级换代，智能手表可以包含的模块越来越多。传统的升级换代方法需要对底层的硬件设计全部进行更新升级，这无疑会增加产品升级换代的成本以及更新换代的周期。

中国专利文献CN201520193923.3公开了一种可以进行个性化定制的模块化手环，通过一个手环带将手环功能组件镶嵌在里面，在手环带内设置电路，手环功能组件通过触点和手环带内的电路相连，但是该手环的尺寸偏大，电路实现复杂。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出一种基于I2C总线的模块化智能手表，有效地解决了模块化的智能手表各个模块之间的通信和控制问题，在实现智能手表的可扩展性和可定制性的基础上还缩小智能手表的尺寸、精简电路且控制简便。

本发明提供一种基于I2C总线的模块化智能手表，包括核心模块和至少一个功能模块，所述功能模块与所述功能模块之间或所述功能模块与所述核心模块之间通过I2C总线相连接，所述功能模块可以自由拆卸与组装。

优选地，所述功能模块和所述核心模块上分别设有至少一个连接单元，所述核心模块与所述功能模块之间或所述功能模块与所述功能模块之间通过所述连接单元固定连接；所述连接单元内设置电源线(VCC)、地线(GND)、串行时钟线(SCL)和串行数据线(SDA)的金属触点。

优选地，所述连接单元包括插接结构、卡扣结构和按扣结构。

优选地，所述连接单元上设有旋转轴和/或防水结构，所述旋转轴用于让相应的所述核心模块或所述功能模块绕所述智能手表的旋转轴旋转；所述防水结构用于所述核心模块和所述功能模块或所述功能模块与所述功能模块固定连接后的防水。

进一步地优选，所述连接单元还设有锁紧结构。

优选地，所述核心模块包括主处理器、电源模块、显示模块；所述显示模块和电源模块分别与所述主处理器连接，所述主处理器与至少一个功能模块通过I2C总线连接。

优选地，所述功能模块内包含具有I2C接口的第一传感器。

优选地，所述功能模块内包含不具有I2C接口的第二传感器和具有I2C接口的微处理器，所述第二传感器与所述微处理器连接。

优选地，所述功能模块包括能够实现心搏或脉搏检测的心电检测传感器功能模块、测量体温的体温传感器功能模块、运动检测功能模块、定位穿戴着智能手表的人的位置的定位功能模块、检测环境参数的环境检测传感器功能模块、用于完成支付功能的近场支付功能模块、显示所述检测结果的显示器功能模块、可进行无线传输的无线通信功能模块、辅助提供电能的副电池功能模块、测量步数的计步功能模块、测量卡路里的功能模块中的一种或多种。

进一步地优选，至少两节所述功能模块具有同一种功能。

本实用新型的有益效果为：利用I2C总线可以挂载多个从机的性能，采用I2C总线，使得功能模块可以在独立的电路板上实现，无需再将连接电路设置在模块之外的结构当中，就能实现各个功能模块之间或与核心模块之间的通信连接；直接将各个模块连接起来就构成智能手表，缩小智能手表的尺寸、精简电路且控制简便，提高了产品的可扩展性和灵活性。因各个功能模块的独立设计，使得用户可以根据自己的喜好选择不同的功能模块，大大提升了用户的使用体验；同时可以对单个功能模块进行重新设计，减小升级换代的成本以及周期。

附图说明

图1为本实用新型实施例的模块化智能手表整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的模块化智能手表的电路连接示意图。

图3为本实用新型实施例的核心模块具体结构示意图。

图4为本实用新型实施例的功能模块结构示意图。

图5为本实用新型实施例的连接单元为按扣结构示意图。

图6为本实用新型实施例连接单元为插接结构的功能模块示意图。

图7为本实用新型实施例插头结构的具体示意图。

图8为本实用新型实施例由具有I2C接口的传感器构成的功能模块示意图。

图9为本实用新型实施例由不具有I2C接口的传感器构成的功能模块示意图。

具体实施方式

以下对实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

如图1所示，一种基于I2C总线的模块化智能手表，包括核心模块1和至少一个功能模块2，功能模块2与功能模块2之间或功能模块2与核心模块1之间通过I2C总线相连接，功能模块可以自由拆卸与组装。

I2C总线(Inter-Integrated Circuit Bus)是一个双向的两线连续总线，用于连接微控制器及其外围设备，提供集成电路之间的通信线路。I2C总线具有接口线少、控制方式简单、器件封装形式小和通信速率较高等优点。

如图2所示，基于I2C总线的模块化智能手表的电路连接，各个功能模块与核心模块通过四根线路挂载到系统总线上，分别是电源线(VCC)、地线(GND)、串行时钟线(SCL)和串行数据线(SDA)；其中电源线和地线完成整个智能手表的供电工作，而串行时钟线和串行数据线完成通信任务。

核心模块1是整个智能手表运行的基础，核心模块的示意图如图3所示。核心模块包括主处理器11、电源模块12、显示模块13、按键模块14、震动模块15和存储模块16等。核心模块一方面为整个智能手表供电，另一方面与各个功能模块进行通信，获取各个功能模块采集到的原始数据，并对这些原始数据进行处理与分析，并将结果显示在OLED屏幕上。其中主处理器采用NRF52832，NRF52832是一颗具备低功耗蓝牙功能的SoC，采用Cortex-M4内核，非常适用于可穿戴设备；电源模块包含充电器121、锂电池122、稳压器123，充电器121采用BQ2404，锂电池采用IIR2032，稳压器123采用CTR2DG33；显示模块13采用TET392534-E有机发光二极管。

核心模块1或功能模块2上都设有连接单元，用于功能模块与核心模块或功能模块之间的连接，连接单元可以为卡扣结构或按扣结构。功能模块2结构示意图如图4所示，连接单元21内设置电源线、地线、串行时钟线和串行数据线的四个金属触点22。通过连接单元21，核心模块和各个功能模块2可以进行组合，连接组成一个完整的手表，并通过四个金属触点22的连接进行通信连接。连接单元21内设有锁紧结构23，以保证金属触点之间接触良好。当不需要使用智能手表时，核心模块和各个功能模块2可以拆卸，便于收纳。

连接单元21包括插扣结构、卡扣结构和按扣结构。

如图5所示，连接结构为按扣结构，包括连接公头211和连接母头212，连接公头211上设有金属针2111，连接母头212上设有金属孔2121和绝缘部件2122；其中在将连接公头211与连接母头212连接时，连接公头211的金属针2111插入到金属孔2121中实现电气连接，绝缘部件2122起到防止短路的作用。在连接公头211和/或连接母头212上设置旋转轴213，可以让各个功能模块和核心模块的端头实现旋转功能，即可以让各个功能模块和核心模块绕智能手表的宽度方向旋转，让用户佩戴时可以根据手型进行调整而更加舒适。在连接公头211和/或连接母头212上设置防水结构214，有效起到防水作用，使得在运动、洗澡时也能佩戴。

连接单元为插接结构的功能模块示意图如图6所示，功能模块2包含插头215和插座216，插头215和插座216上都设有旋转轴213。插头215具体结构如图7所示，其中导线2156一端口连接电源线(VCC)，另一端口引至区域2151处；导线2157一端口连接地线(GND)，另一端口引至区域2152处；导线2158一端口连接串行时钟线(SCL)，另一端口引至区域2153处；导线2159一端口连接串行数据线(SDA)，另一端口引至区域2154处；区域2151、2152、2153、2154为环状均匀导通区域，引线时可连接至任意区域。2155为绝缘环，其作用是防止不同的接线端口短路；防水环214的作用是防止水进入表链造成短路。

在另外的实施例中，功能模块和核心模块也可以采用柔性材料制成，也同样可以让用户佩戴时根据手型进行调整而更加舒适。

功能模块包含能够实现心搏或脉搏检测的心电检测传感器功能模块、测量体温的体温传感器功能模块、运动检测功能模块、定位穿戴着智能手表的人的位置的定位功能模块、检测环境参数的环境检测传感器功能模块、用于完成支付功能的近场支付功能模块、显示所述检测结果的显示器功能模块、可进行无线传输的无线通信功能模块、辅助提供电能的副电池功能模块、测量步数的计步功能模块、测量卡路里的功能模块中的一种或多种。用户可以根据自己的喜好选择不同的功能模块并将其组合，得到具有不同功能的智能手表。

各个功能模块包含不同的传感器来实现不同的功能，如体温传感器功能模块包含温度传感器；运动检测模块包含三轴陀螺仪加速度计的传感器。

传感器分为两种，一种为具有I2C接口的，另一种为不具有I2C接口的。

由具有I2C接口的传感器构成的功能模块示意图如图7所示。具有I2C接口的传感器24，只需要将相应的传感器24设计在单独的电路板上，并留有电源和I2C接口，即可以成为一个功能模块。如运动监测模块中包含的三轴陀螺仪加速度计采用MPU6050。MPU6050是全球首例9轴运动处理传感器，集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器，可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器。通过其I2C接口输出一个9轴的信号。该款芯片硬件带有I2C接口，只需要相应的I2C通信接口和供电电路即可以实现其数据采集的功能。

由不具有I2C接口的传感器构成的功能模块示意图如图8所示。对不具有I2C接口的传感器25，需要配置一个微处理器26，该微处理器26一方面读取传感器的数据，另一方面以遵循I2C总线协议的格式将数据发送给主处理器。优选地，采用LQFP32封装的微处理器，包含32个引脚，7mm×7mm。这种小型的微处理器可以满足要求。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。