स्मार्टवॉच कैसे बनाएं: चिप का चयन

 (ericmigi.com)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-05-16 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • Core Time 2 के लिए SiFli का SF32LB52J चुना गया
  • स्मार्टवॉच डिज़ाइन में सबसे महत्वपूर्ण फैसलों में से एक चिप का चयन है
  • सॉफ्टवेयर संगतता, बिजली की खपत और लागत जैसे कारक चिप चयन को बहुत प्रभावित करते हैं
  • SiFli चिप open source SDK, कम बिजली खपत और पर्याप्त मेमोरी प्रदान करती है
  • इस सीरीज़ में आगे डिस्प्ले जैसे अन्य प्रमुख कंपोनेंट्स चुनने के तरीके भी शामिल किए जाएंगे

अवलोकन

  • यह लेख खुद स्मार्टवॉच बनाने के तरीके पर आधारित श्रृंखला की पहली कड़ी है
  • लक्ष्य यह दिखाना है कि 2025 के आसपास उपयोगी स्मार्टवॉच कोई भी थोड़ा प्रयास करके बना सकता है
  • उम्मीद है कि PebbleOS के open source होने से और अधिक रचनात्मक स्मार्टवॉच डेवलपमेंट को बढ़ावा मिलेगा
  • स्मार्टवॉच मुख्य रूप से तीन बड़े हिस्सों से बनी होती है: hardware, software (firmware/operating system), mobile app

हार्डवेयर कंपोनेंट्स का विभाजन

  • स्मार्टवॉच हार्डवेयर को मोटे तौर पर पाँच सिस्टम कंपोनेंट्स में बाँटा जा सकता है
    • microcontroller chip (आमतौर पर Bluetooth radio सहित)
    • display
    • sensors और output devices (button, touch, microphone, accelerometer, speaker आदि)
    • अन्य electronic parts (chips, passive components, PCB, battery आदि)
    • mechanical structure (watch case, glass, buttons, strap, charging cable आदि)
  • sensors, battery, strap, microphone जैसी चीज़ों के लिए अलग-अलग कीमतों पर कई विकल्प उपलब्ध हैं, इसलिए इन्हें अभी चुनना अपेक्षाकृत आसान है
  • सबसे कठिन निर्णय microcontroller + Bluetooth radio और display का है

चिप (microcontroller) चयन का महत्व

  • MCU स्मार्टवॉच का 'दिल' है और यह CPU, RAM, flash storage, I/O, radio को एक ही चिप में समाहित करता है
  • सही MCU चुनना लागत, बिजली खपत, सॉफ्टवेयर संगतता जैसी कई बाधाओं के बीच संतुलन बनाना है
  • हर MCU का SDK, driver, build system अलग होता है, जिससे software development की कठिनाई बढ़ जाती है
  • PebbleOS केवल एक खास कंपनी (STM) के MCU के लिए अनुकूलित था, इसलिए किसी दूसरे MCU पर जाने के लिए drivers और build system बदलने पड़ते हैं
  • कुछ MCU पर PebbleOS के लिए ज़रूरी FreeRTOS सपोर्ट पाना मुश्किल होता है
  • बड़े पैमाने पर उत्पादन न होने के कारण software development cost का असर प्रति-यूनिट उत्पाद लागत पर काफी अधिक पड़ता है

पहले इस्तेमाल की गई चिप्स और चयन प्रक्रिया

  • पुराने Pebble watches में STM32F2 का उपयोग किया गया था, और शुरुआती दौर में अक्सर परिचय और आसपास की सलाह के आधार पर चिप चुनी जाती थी
  • हाल के समय में Nordic nRF52840 चिप का उपयोग करके Core 2 Duo स्मार्टवॉच prototype बनाया गया
    • development को open source BLE stack (nimBLE) पर स्विच करके आगे बढ़ाया गया
  • अधिक मेमोरी और performance की ज़रूरत वाले Core Time 2 के लिए nRF52840 की सीमाएँ सामने आईं
    • Nordic की नई low-cost chip (nRF54L15) में RAM कम है, और high-end chip (nRF54H) महंगी है
    • Core Time 2 के color display को चलाने के लिए special interface भी चाहिए

SiFli चिप की खोज और चयन

  • कई उम्मीदवारों (Apollo, BES, Dialog आदि) की समीक्षा की गई, लेकिन open source SDK न होने जैसी वजहों से वे संतोषजनक नहीं लगे

  • BES जैसी कुछ chips में NDA, sample code सार्वजनिक न होना जैसी समस्याओं के कारण development environment उपयुक्त नहीं था

  • संयोग से SiFli के CEO का ईमेल मिला, बातचीत के बाद यह स्पष्ट हुआ कि कंपनी open source ecosystem को लेकर सक्रिय है

  • SiFli चिप पहले से ही Redmi, Oppo, Noise जैसे ब्रांडों की करोड़ों स्मार्टवॉच में इस्तेमाल हो रही है

    • सबसे छोटे मॉडल (SF32LB52x) में 512K से अधिक SRAM, 16M PSRAM और समर्पित MIP display controller है
    • कम बिजली खपत (BLE कनेक्शन पर ~50uA), कीमत 2 डॉलर से कम
    • 1~2MB SRAM के अतिरिक्त विकल्प उपलब्ध
    • Github पर open source SDK उपलब्ध, और PebbleOS porting में सहायता का वादा

  • अंततः Core Time 2 के लिए SF32LB52J (1.8V version) चुना गया

निष्कर्ष और आगे की दिशा

  • Core Time 2 का development SiFli SF32LB52J चिप के साथ किया जाएगा
  • अगला लेख display चयन की प्रक्रिया पर होगा

संदर्भ लिंक

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-05-16
Hacker News टिप्पणियाँ
  • इस बात पर ज़ोर दिया गया कि PebbleOS ही इस क्षेत्र का एकमात्र खिलाड़ी नहीं है; Espruino, जो microcontroller के लिए एक छोटा Javascript implementation है, उसका भी परिचय दिया गया, और यह bangle.js तथा Fallout Pip boy जैसी चीज़ों में इस्तेमाल होता है; डिवाइस को real time में hack करना आसान बनाता है; Espruino के बारे में Github discussion लिंक भी साझा किया गया
    • bangle.js के बारे में पहली बार सुना, और यह बात पसंद आई कि पहले से जानने वाली भाषा में इसे खुलकर छेड़ा-छाड़ी किया जा सकता है; पहली पीढ़ी वाला version खरीदना चाहता था, लेकिन अब वह बिकता नहीं है, यह अफ़सोस की बात है
    • कम चर्चित competitors के शानदार काम का भी ज़िक्र करने के लिए धन्यवाद; Pebble बढ़िया है, लेकिन वे भी ध्यान पाने के हक़दार हैं; और Amazon Fallout शो काफ़ी मज़ेदार है, मौका मिले तो देखने लायक है
    • जानकारी के लिए, PineTime भी है
  • "SDK open source है" इस बात पर ध्यान गया; BLE MCU के साथ open source code SDK होने की बात दिलचस्प लगी; लेकिन असल में BLE code binary blob के रूप में है; अगर उसे open source कहा गया है, तो मेरा मानना है कि पूरा source code पढ़ा जा सकना चाहिए
    • BLE radio device firmware हमेशा IP और regulatory कारणों से binary blob के रूप में दिया जाता है
  • यह smartwatch आज के मानकों से बहुत ज़्यादा smart नहीं है; मैं जो smartwatch अभी इस्तेमाल करता हूँ, उसमें NFC payments, dual-band GPS, 4G LTE connectivity जैसी सुविधाएँ हैं, जिनकी काफ़ी कमी महसूस होगी; Pebble (और repebble) इसके बदले multi-week battery life देता है, लेकिन Galaxy Watch को हर दो दिन में charge करने की असुविधा इतनी बड़ी नहीं कि इन सारी powerful सुविधाओं को छोड़ दिया जाए
    • उल्टा, मुझे उन सभी सुविधाओं में कोई दिलचस्पी नहीं है और लंबी battery life ज़्यादा महत्वपूर्ण लगती है; अलग-अलग users के लिए अलग-अलग devices का होना अच्छी बात है; यह smartwatch किसी के लिए सही न हो, तो इसका मतलब यह नहीं कि यह “smart नहीं” है, बस किसी खास user के लिए उपयुक्त नहीं है
    • Garmin पहले से ही इनमें से ज़्यादातर सुविधाएँ और multi-week battery life देता है; बस 4G अभी नहीं है, और सुना है कि अगले साल के आसपास के devices में यह भी आ सकता है
    • मुझे भी GPS न हो तो कमी लगती है, लेकिन Pebble जैसा संतोष देने वाला device अब तक नहीं मिला; Garmin में दूसरे हिस्सों में समझौता करना पड़ता है (battery, widgets, calendar, display readability आदि); हर चीज़ tradeoff है
    • मेरे लिए वे सारी सुविधाएँ अनावश्यक हैं; notifications मिल जाएँ, साधारण heart-rate measurement हो जाए, और घड़ी थोड़ी बहुत customizable हो, इतना काफ़ी है; अगर उसे हफ़्ते में एक बार से ज़्यादा charge करना पड़े, तो मैं पहनना ही नहीं चाहूँगा
    • सिर्फ battery life के आधार पर भी यह काफ़ी प्रभावशाली है
  • उस chip के बारे में और जानकारी के लिए cnx-software article का लिंक साझा किया गया
  • मुख्य chip और BLE के लिए अलग chip न रखकर single-chip design चुनना दिलचस्प लगा; high-performance MCU में आम तौर पर RF नहीं होता, इसलिए कई बार 2-chip design ज़्यादा उपयुक्त होता है
    • नए high-end MCU में भी NRF या ESP32 जैसे chips हैं जिनमें Bluetooth और Wi-Fi दोनों साथ मिलते हैं; आज की स्थिति में मैं व्यक्तिगत रूप से ESP32 को पसंद करता हूँ; लगातार सुधार और अच्छी community support इसकी बड़ी ताकत है; मैं भी micropython आधारित smartwatch platform विकसित कर रहा हूँ
    • SiFli chip का Cortex-M33 core, पुराने Pebble में इस्तेमाल हुए M4 core से काफ़ी तेज़ है; इससे भी तेज़ MCU की ज़रूरत नहीं है; बल्कि battery life ज़्यादा महत्वपूर्ण है, और इस बार Bluetooth built-in MCU इस्तेमाल करने से लगभग 1 हफ़्ते से बढ़कर लगभग 1 महीने की battery life मिलना बड़ा upgrade है
    • अगर यह सिर्फ एक घड़ी है, तो ज़रूरी नहीं कि वह UNIX computer भी बने; समय दिखाना, heart-rate मापना, AWS से communication करना जैसी चीज़ों के लिए साधारण MCU काफ़ी है
    • chips की संख्या बढ़ने से project जटिल हो जाता है; हर chip के लिए passives, oscillator चाहिए, chips के बीच communication coordination, firmware updates, debugging तरीक़े जैसी चीज़ों पर भी सोचना पड़ता है; ऐसे में शायद थोड़ा battery life छोड़ देना बेहतर हो
  • low-power chip उद्योग में open source की ओर झुका हुआ product आखिरकार आया, यह देखकर खुशी हुई; rePebble की घोषणा देखते ही मैंने तुरंत registration कर लिया था; लेकिन बाद में समझ आया कि मुझे smartwatch नहीं, सिर्फ vibration notifications वाली “dumb” watch चाहिए थी; ऐसी माँग छोटी है, लेकिन बहुत रुचि रखने वाले लोगों का एक niche ज़रूर है; पिछले 2 साल से Casio F105 पहनने के बाद अब इससे बड़ी, भारी या मोटी चीज़ बर्दाश्त नहीं होती; अगर सिर्फ Bluetooth function हो, तो हफ़्ते में एक बार charge भी मंज़ूर है; इसलिए इन दिनों मैं iPhone की सारी notifications लेने वाला बहुत छोटा Bluetooth chip, vibration motor और छोटी lithium battery को watch strap के बीच लगाने की योजना बना रहा हूँ; Mi Band 1 पहली बार इस्तेमाल करने की याद अभी भी है; उसमें display भी नहीं था, सिर्फ 3 RGB LED थीं, और app के हिसाब से notification का रंग अलग होता था; तुरंत समझ आ जाता था कि कौन-सा संदेश आया है
    • Citizen के W770 का ज़िक्र किया गया; हाल ही में इसे second-hand बाज़ार से $200 से कम में खरीदा, और यह chronograph, BLE, alarm, vibration motor का काफ़ी अच्छा संयोजन है; display की जगह घड़ी की सुइयाँ ज़्यादातर जानकारी दिखाती हैं, इसलिए इसे चलाना सीखने के लिए manual ज़रूर पढ़ना पड़ता है; supercapacitor आधारित solar charging की वजह से पूरी तरह अंधेरे में भी कई महीनों तक battery की चिंता नहीं होती; supercapacitor 15~20 साल बाद बदला जा सकने वाला part है; यह बिना कुछ माँगे अपना काम लगातार करता रहता है; Citizen के BLE वाले और models भी हो सकते हैं; अगर कोई notification/Bluetooth protocol को reverse engineer करके open source app बना दे, तो hackers के लिए काफ़ी दिलचस्प संभावनाएँ खुल सकती हैं
    • मैं अब भी OG Pebble इस्तेमाल कर रहा हूँ, और इसके वापस आने की बात से उत्साहित हूँ, लेकिन upgrade की कोई योजना नहीं है; vibration alarm और notifications ही काफ़ी हैं; बस display ऐसा होना चाहिए जो तेज़ रोशनी में भी साफ़ दिखे और उम्र के साथ कमज़ोर होती नज़र के लिए भी अनुकूल हो; OG Pebble का eInk display यह काम बख़ूबी करता है; smartphone निकाले बिना text messages देखे जा सकते हैं; second-hand में $30, और नई battery भी $15 में मिल जाती है, इसलिए value for money बढ़िया है; Rebble.io community भी अच्छी तरह चल रही है
    • मैं भी चाहता हूँ कि किसी vintage Seiko watch में “smart” strap या buckle जोड़ा जा सके; बहुत खास परिस्थितियों में सिर्फ vibration notifications मिलें, इतना ही काफ़ी है; बाकी सारे functions या display उल्टा बाधा बनते हैं
    • Apple Watch का UX असुविधाजनक लगता है (1cm की उँगली से 2cm की स्क्रीन पर touch करना...); यह बहुत ज़्यादा काम करने की कोशिश भी करता है, जो पसंद नहीं; Pebble में सिर्फ call या text notifications मिल जाएँ, तो मैं अपने phone से काफ़ी दूर रह सकता हूँ; Pebble बहुत हल्की है; किसी खास watch face को लगाने पर घर लौटने जैसा एहसास होता है
    • मुझे भी बस एक “dumb” watch चाहिए जिसमें vibration notifications हों; ज़्यादातर notifications समय-संवेदी नहीं होतीं और बेवजह ध्यान भंग करती हैं; आख़िरकार मैं सारी notifications बंद कर देता हूँ और हर कुछ घंटों में खुद phone देख लेता हूँ; असल में जिस चीज़ की ज़रूरत है, वह vibration से alarm देने वाला function है; “bus का समय नज़दीक” या “break का समय” जैसे कामों के लिए वही काफ़ी है; अनावश्यक sensors की कोई ज़रूरत नहीं
    • Withings ScanWatch भी इस इस्तेमाल के लिए काफ़ी उपयुक्त product है; इसकी battery life लगभग एक महीना है
    • घड़ी नहीं बल्कि fitness tracker की मेरी इच्छा भी काफ़ी rare demand है; ring पसंद नहीं, bracelet form या आदर्श रूप से ankle band चाहिए; हालाँकि इससे heart-rate measurement या अतिरिक्त data collection मुश्किल हो सकता है
    • Mi Band जैसे devices उस niche को अच्छी तरह भरते हैं; छोटे और हल्के हैं, इसलिए परेशान नहीं करते, और display के साथ ठीक-ठाक battery life भी देते हैं
  • सस्ते चीनी Freqchip SOC को hack करना शुरू किया; Ali पर इस chip से बनी smartwatch 3 euro में मिल सकती है
    • उस chip वाली watch product का लिंक माँगा गया; कहा कि कई बार खोजने पर भी नहीं मिला
    • कुछ chips 3,000 MOQ पर 2.6 yuan ($0.36) में Arm Cortex m3, BLE और sig-mesh support तक देती हैं, यह देखकर हैरानी हुई; SDK की usability को लेकर जिज्ञासा है
  • PebbleOS पर चलने वाला कुछ हद तक open source hardware देखकर अच्छा लगा; इच्छा है कि 2025 तक left-aligned blog format ग़ायब हो जाए; wide-screen के ज़माने में जानबूझकर पढ़ना मुश्किल बनाना अफ़सोसजनक है
  • “सबसे दिलचस्प और कठिन constraint software compatibility है” इस बात पर, मेरा मानना है कि यह तो सूची में सबसे आख़िर में होना चाहिए, क्योंकि इसे हल करना अपेक्षाकृत आसान है
    • इस product के लिए software compatibility दो बड़े कारणों से बेहद महत्वपूर्ण है; पहला, मौजूदा team का आकार पुराने Pebble दौर की तुलना में बहुत छोटा है, इसलिए software पर काम कम करना सर्वोच्च प्राथमिकता है; दूसरा, सभी apps और watch faces ARM binaries के रूप में वितरित होते हैं, इसलिए MCU architecture बदलने पर पिछली compatibility खत्म हो जाएगी; ESP32 भी इसी श्रेणी में आता है
    • अगर सब कुछ proprietary हो, तो बहुत-सी रुकावटों में फँसना पड़ सकता है; यह standard PC hardware से काफ़ी अलग दुनिया है
  • यह लेख पढ़ना बहुत दिलचस्प लगा; nimBLE एक शानदार Bluetooth stack है, और Core Devices के भविष्य के विकास की संभावना खोलता है, यह उत्साहजनक है