स्मार्टवॉच कैसे बनाएं: चिप का चयन
(ericmigi.com)- 2025 में एक अच्छी स्मार्टवॉच बनाने के लिए पहले लक्षित अनुभव तय करना होगा, और फिर उसे MCU·डिस्प्ले·बैटरी·सॉफ़्टवेयर की सीमाओं के भीतर फिट करना होगा
- चिप का चयन सिर्फ़ performance की तुलना नहीं है, बल्कि यह software compatibility, power consumption, और component cost से जुड़ा एक product design निर्णय है
- Core 2 Duo के लिए परिचित Nordic nRF52840 चुना गया ताकि PebbleOS को जल्दी port किया जा सके, लेकिन Core Time 2 को बड़े color display के कारण अधिक RAM और processing performance चाहिए थी
- SiFli SF32LB52x सीरीज़ 512KB से अधिक SRAM, 16MB PSRAM, MIP display peripheral, लगभग 50µA BLE connection power, 2 डॉलर से कम कीमत, और open source SDK देती है
- Core Time 2 में SF32LB527 के 1.8V variant SF32LB52J का उपयोग होने वाला है, जो open source PebbleOS को बनाए रखते हुए power, cost, और display requirements के बीच संतुलन बनाता है
स्मार्टवॉच डिज़ाइन करना मतलब सीमाओं के बीच संतुलन बनाना
- स्मार्टवॉच को मोटे तौर पर तीन हिस्सों में बांटा जा सकता है
- असली घड़ी यानी watch hardware
- firmware या operating system कहलाने वाला watch software
- notification भेजने, watchface download कराने आदि के लिए iOS·Android mobile companion app
- स्मार्टवॉच ऐसा device नहीं है जिसमें एक ही form factor सब पर फिट बैठे, और उम्मीद है कि PebbleOS के open source होने से लोग अपनी ज़रूरत के हिसाब से स्मार्टवॉच बना पाएंगे
- consumer electronics design में पहले target experience तय किया जाता है, फिर उसे implement करने लायक specs और components में तोड़ा जाता है
- उदाहरण: “ऐसी स्मार्टवॉच जो हमेशा on रहे, धूप में पढ़ी जा सके, और 30 दिन चले”
- spec उदाहरण: e-paper display, Bluetooth LE, water resistance, 150 डॉलर retail price
- component उदाहरण: Sharp Memory LCD, 150mAh lithium polymer battery, FreeRTOS
वॉच हार्डवेयर के पाँच सिस्टम
- वॉच हार्डवेयर पाँच मुख्य सिस्टम में बंटा होता है
- microcontroller chip, जिसमें अक्सर Bluetooth radio भी शामिल होता है
- display
- tact switch, touch, mic, accelerometer, speaker जैसे sensor और output devices
- chip, passive components, PCB, battery जैसे अन्य electronic parts
- case, glass, buttons, strap, charging cable जैसी mechanical structure
- sensor, battery, strap, case, mic आदि वाले पीछे के तीन सिस्टम के लिए आजकल कई price range में अच्छे विकल्प मिल जाते हैं, इसलिए इन्हें चुनना अपेक्षाकृत आसान है
- स्मार्टवॉच design में सबसे मुश्किल component decision MCU/Bluetooth radio और display का selection होता है
Pebble दौर की MCU और Bluetooth सीमाएँ
- शुरुआती Pebble में STM32F2 MCU इस्तेमाल किया गया था
- Pebble से पहले के product inPulse में 8KB RAM वाला LPC2103 इस्तेमाल हुआ था
- पुराने Pebble MCU specs लगभग 64~144MHz और 128~256KB RAM के स्तर के थे
- उस समय MCU में Bluetooth radio integrated नहीं होता था, इसलिए TI CC2564 जैसे अलग chip लगाने पड़ते थे
- MCU स्मार्टवॉच की मुख्य चिप होती है, जिसमें CPU, RAM, आम तौर पर flash storage, I/O peripherals, और कभी-कभी radio भी एक छोटे integrated circuit में होते हैं
MCU का चयन पूरे product को क्यों प्रभावित करता है
- MCU स्मार्टवॉच की सबसे कड़ी शर्तों, यानी software compatibility, power consumption, और cost का केंद्र है
- embedded software, computer operating systems की तुलना में कहीं अधिक fragmented होता है और hardware requirements से काफ़ी मज़बूती से बंधा होता है
- Linux में hard disk space की पाबंदी कम होने से 17,000 से अधिक device drivers शामिल किए जा सकते हैं
- PebbleOS को व्यावहारिक रूप से सिर्फ़ STM family MCU को support करने के लिए hard-code किया गया था
- किसी दूसरे brand के MCU पर जाने के लिए I2C, SPI, DMA जैसे peripheral drivers फिर से लिखने पड़ते हैं, दूसरा SDK अपनाना पड़ता है, और कुछ मामलों में build system भी बदलना पड़ता है
- ऐसे बदलाव बहुत जोखिम भरे नहीं होते, लेकिन implementation और testing समय लेते हैं
- कुछ MCU FreeRTOS को आसानी से support नहीं करते
- जब तक production scale कई लाख से लेकर millions of units तक न हो, software engineering cost को बड़े sales volume में spread करना मुश्किल होता है, और इसका असर हर घड़ी की total cost पर पड़ता है
- स्मार्टवॉच को 24x7 Bluetooth के ज़रिए phone से connected रहना होता है, इसलिए connected state की average power consumption, display के साथ मिलकर, सबसे बड़े power drain में से एक बनती है
Core 2 Duo और Core Time 2 के chip candidates
- Core 2 Duo के लिए Nordic nRF52840 चुनने का निर्णय लिया गया
- यह पुरानी chip है, लेकिन टीम पहले से इससे परिचित थी और लगा कि PebbleOS को इस पर काफ़ी जल्दी चलाया जा सकेगा
- शुरुआत में Nordic SoftDevice BLE stack इस्तेमाल करने की योजना थी, लेकिन बाद में open source BLE stack nimBLE पर स्विच किया गया
- Core Time 2 को nRF52840 से ज़्यादा RAM और processing performance चाहिए थी
- बड़े color display के लिए ज़्यादा RAM चाहिए
- नए features के लिए भी कुछ headroom चाहिए था
- टीम Nordic के साथ बने रहना चाहती थी, लेकिन उसका BLE MCU roadmap ज़रूरतों से अच्छी तरह मेल नहीं खा रहा था
- nRF54L15 में सिर्फ़ 256KB RAM है और यह हाल ही में mass production में गया है, इसलिए इसके उपयोग के अनुभव कम हैं
- 1MB RAM वाली 54H series की कीमत 4~5 डॉलर या उससे अधिक है, यानी लगभग दोगुनी, और 512KB RAM का विकल्प नहीं था
- Core Time 2 के 64-color MIP display को एक special interface चाहिए था, और 2015 वाले Pebble में इसके लिए अलग FPGA इस्तेमाल किया गया था
SiFli SF32LB52J क्यों चुना गया
- Apollo, BES, Dialog आदि कई candidates देखे गए, लेकिन ऐसा chip ढूंढना मुश्किल था जो requirements पर ठीक-ठीक फिट बैठे
- सबसे बड़ी अड़चनों में से एक open source SDK की कमी थी
- BES की एक chip अच्छी लग रही थी, लेकिन उसका SDK और sample code public नहीं था, सब कुछ NDA के पीछे था
- PebbleOS को open source होना है, इसलिए यह तरीका उपयुक्त नहीं था
- SiFli ऐसे Bluetooth chips देता है जिन्हें smartwatches के main chip के रूप में इस्तेमाल करने के लिए बनाया गया है
- Redmi, Oppo, Noise जैसे कई brands की करोड़ों स्मार्टवॉच में इनका उपयोग पहले से हो रहा है
- सबसे छोटी SF32LB52x chip भी 512KB से अधिक SRAM और 16MB PSRAM देती है
- इसमें dedicated MIP peripheral है, इसलिए अलग FPGA या Epson जैसी महंगी dedicated display interface chip की ज़रूरत नहीं पड़ती
- BLE connected state में power consumption लगभग 50µA है और कीमत 2 डॉलर से कम है
- ज़रूरत पड़ने पर 1~2MB SRAM वाले दूसरे SiFli chips पर भी स्विच किया जा सकता है
- SiFli SDK GitHub के OpenSiFli पर open source के रूप में उपलब्ध है, और SiFli ने PebbleOS porting में मदद की पेशकश भी की है
- Core Time 2 में SF32LB527 के 1.8V variant SF32LB52J का उपयोग किया जाएगा
संबंधित SiFli लिंक
- SF32LB52x reference guide: SF32LB52x reference guide
- OpenSiFli: SiFli open source SDK GitHub
- Buy Devkit on Taobao: Taobao development kit खरीद लिंक, Aliexpress लिंक बाद में दिया जाएगा
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
इस क्षेत्र में सिर्फ PebbleOS ही नहीं है, https://www.espruino.com/ भी है, जो https://banglejs.com/ को चलाता है
यह माइक्रोकंट्रोलर के लिए बहुत छोटा JavaScript implementation है, इसलिए डिवाइस को real time में hack करना आसान है
लगता है इसका इस्तेमाल Fallout Pip-Boy और The Wand Company के दूसरे products में भी होता है: https://www.thewandcompany.com/fallout-pip-boy/
संदर्भ: https://github.com/orgs/espruino/discussions/7577
मुझे square design पसंद नहीं है, इसलिए पहली generation वाला model खरीदना चाहूँगा/चाहूँगी, लेकिन लगता है अब वह बिकता नहीं है
Pebble भी शानदार है, लेकिन ये projects भी ध्यान पाने लायक हैं
और मौका मिले तो Amazon की Fallout drama series भी देखने लायक है
कहा गया है कि “SDK open source है”, लेकिन इसका मतलब यह नहीं लगता कि BLE माइक्रोकंट्रोलर के लिए open source code SDK मौजूद है
देखने में BLE code binary blob के रूप में दिया गया है
https://github.com/OpenSiFli/SiFli-SDK/tree/6c82a9b15db49871...
यह अपने-आप में समस्या नहीं है, लेकिन अगर इसे “open source” कहा जा रहा है, तो source code पढ़ने को मिलना अच्छा होगा
यह smartwatch आज के standards से देखें तो बहुत smart नहीं है
अपनी मौजूदा smartwatch के NFC payments, dual-band GPS tracking, 4G LTE connectivity जैसी सुविधाएँ काफी miss होंगी
Pebble और rePebble ने इसके बदले कई हफ्तों की battery चुनी है, लेकिन Galaxy Watch को दो दिन में एक बार charge करने जैसी छोटी असुविधा के लिए मैं इतनी powerful features छोड़ना नहीं चाहूँगा/चाहूँगी
अलग-अलग users को target करने वाले devices का होना अच्छी बात है
target user अलग है, इसलिए उसे “smart नहीं” कहने के बजाय, यह बस मेरे use-case के लिए सही device नहीं है
मुझे वे features ज्यादा चाहिए नहीं; थोड़ी customization, notifications और basic heart-rate measurement करने वाली watch काफी है
अगर उसे हफ्ते में एक बार से ज्यादा charge करना पड़े, तो शायद मैं उसे पहनूँगा/पहनूँगी ही नहीं
अभी 4G नहीं है, लेकिन मेरी जानकारी में reports थीं कि अगले साल के devices में यह आएगा
Garmin में battery, widgets, calendar, screen readability जैसी दूसरी चीजों में compromises हैं
आखिर में सब कुछ trade-off ही है
chip के बारे में अतिरिक्त जानकारी यहाँ है:
https://www.cnx-software.com/2025/05/14/sifli-sf32lb52j-big-...
main application के लिए एक और BLE के लिए एक, इस तरह 2-chip design न चुनना दिलचस्प है
high-performance माइक्रोकंट्रोलर में आमतौर पर RF नहीं होता, इसलिए कभी-कभी ऐसा design समझ में आता है
NRF series भी है, और ESP32 जैसे products भी हैं जिनमें Bluetooth और Wi‑Fi एक ही package में हैं
निजी तौर पर मैं आजकल ESP32 की तरफ झुकूँगा/झुकूँगी; यह लगातार अच्छी तरह improve हो रहा है और community support भी अच्छा है
अभी मैं MicroPython-based smartwatch platform develop कर रहा/रही हूँ
bill of materials तो समस्या है ही, हर chip के लिए auxiliary passive components और oscillator चाहिए, chips के बीच communication coordinate करना पड़ता है, और firmware updates व debugging access के तरीके दोनों sides के लिए design करने पड़ते हैं
battery life का थोड़ा sacrifice करके simple रहना बेहतर हो सकता है
इसके बजाय battery life में बढ़ोतरी बहुत स्वागतयोग्य है, और इस बार integrated Bluetooth माइक्रोकंट्रोलर इस्तेमाल करना लगभग 1 week battery से लगभग 1 month battery तक improvement का बड़ा कारण लगता है
time दिखाने, heart rate record करने और AWS को signal भेजने जैसे कामों के लिए पूरा UNIX computer चाहिए नहीं
लो-पावर chip इंडस्ट्री में आखिरकार open source दिशा में कोशिश दिख रही है, यह देखकर अच्छा लगा
rePebble की घोषणा देखते ही मैंने तुरंत आवेदन कर दिया था, लेकिन बाद में एहसास हुआ कि असल में मुझे smartwatch नहीं, बल्कि vibration notification वाली एक साधारण घड़ी चाहिए
पता है यह थोड़ी niche पसंद है, लेकिन इस niche में काफी उत्साही लोग हैं [0] [1] [2]
पिछले 2 सालों से Casio F105 पहनने के बाद, इससे बड़े, भारी या मोटे product पर लौटना मुश्किल है
अगर थोड़ी Bluetooth functionality मिल जाए, तो हफ्ते में 1 बार charging स्वीकार है
इन दिनों मैं ऐसा बहुत छोटा Bluetooth chip ढूंढ रहा हूं जो छोटा vibration motor चला सके और iPhone की सारी notifications ले सके
टेस्ट करके देखा तो F105 के दोनों straps के बीच chip, motor और छोटी lithium battery लगाने पर भी उस जगह थोड़ा वजन बढ़ना ज्यादा महसूस नहीं हुआ
पहले इस्तेमाल किए गए Mi Band 1 की याद अब भी है
वह बिना screen वाला, सिर्फ 3 RGB LEDs वाला भुला दिया गया fitness band था, और notification भेजने वाले app के हिसाब से खास रंग दिखा सकता था, जिससे तुरंत पता चल जाता था कि नीले रंग वाली Messenger chat का तुरंत जवाब देना है, या पीले रंग वाली Google Keep notification को computer पर लौटने तक ignore किया जा सकता है
[0] https://www.reddit.com/r/pebble/comments/9xw2j2/im_looking_f...
[1] https://www.reddit.com/r/smartwatch/comments/174hq9x/need_a_...
[2] https://tildes.net/~tech/18nf/smartwatch_primarily_for_notif...
हाल ही में अच्छी हालत में used वाली 200 डॉलर से कम में खरीदी, और यह काफी अच्छी chronograph है; इसमें BLE, alarm, vibration motor है और थोड़ा उपेक्षित-सा अजीब scriptable notification ecosystem भी है
घड़ी के तौर पर, अलग-अलग interface तरीकों को समझने के लिए manual पूरा पढ़ना पड़ता है, लेकिन यह देखते हुए कि display के बिना सिर्फ hands से सारी जानकारी दिखानी है, यह समझ में आता है
पहली बार setup करते समय hand synchronization करनी पड़ सकती है, जो शुरुआत में काफी उलझाने वाली लगी
supercapacitor इस्तेमाल करने वाली efficient solar-powered व्यवस्था है, इसलिए अंधेरे में रखने पर भी कई महीने चलती है, और अगर पहनते हैं तो battery की चिंता लगभग नहीं रहती
supercapacitor घिस जाने पर बदला जा सकता है, और दूसरी Citizen watches के उदाहरणों को देखें तो लगता है कि यह लगभग 15–20 साल तक भरोसेमंद चल जाता है
यह अच्छी तरह बनी असली घड़ी है, इसलिए मुझे काफी पसंद है, और चाहें तो पहनकर भूल जाएं, फिर भी हर साल अपना काम करती रहेगी
Citizen में BLE वाले दूसरे विकल्प भी हो सकते हैं
अगर कोई notifications और BLE communication protocol को reverse-engineer करके open source companion app बना दे, तो hacker mindset वाले लोगों के लिए काफी दिलचस्प संभावनाएं खुल सकती हैं
मेरी requirements भी simple हैं
vibration alarm, notifications, और सबसे अहम, तेज धूप में भी readable और farsighted आंखों के लिए आरामदेह display चाहिए
OG Pebble का eInk display बिल्कुल सही बैठता है
phone निकाले बिना text messages पढ़ पाना भी अच्छा है
ऊपर से eBay पर यह लगभग 30 डॉलर में मिल जाता है और नई battery भी करीब 15 डॉलर की है, इसलिए बोझ ज्यादा नहीं
Rebble.io community का काम भी मेरे use case के लिए अब तक काफी अच्छी तरह काम कर रहा है
vintage Seiko watch के लिए कोई “smart” watch strap या buckle ढूंढ रहा था
phone पर कोई बहुत specific चीज होने पर, जैसे सिर्फ पत्नी का call आने पर, vibration notification मिल जाए, बस इतना चाहिए
आम smartwatch की सारी features या screen नहीं चाहिए, वे बहुत distracting हैं
Apple Watch का UX भयानक है
2cm screen पर 1cm fingertip, यह बहुत ज्यादा कुछ करने की कोशिश करती है और मेरी पसंद भी नहीं
Pebble phone से दूर होने पर भी texts या calls की notifications लेने और यह तय करने लायक देखने देता है कि react करना है या नहीं
Pebble काफी हल्का है, और यह watchface डालने पर familiar feel आएगी:
https://store-beta.rebble.io/app/52f0939b1ac7948708001fc9
notifications आम तौर पर time-sensitive नहीं होतीं
कुछ साल पहले एहसास हुआ कि phone बिना खास मतलब वाली notifications बजाकर लगातार ध्यान खींच रहा है, तो मैंने सारी notifications बंद कर दीं
हर कुछ घंटों में सिर्फ एक बार check करता हूं और आए messages का जवाब देता हूं
आम smartwatch मेरे लिए लगभग बेकार है, और कलाई पर message notifications आना तो बड़ी dysfunctionality जैसा है
हालांकि alarm आसानी से set करने और समय होने पर कलाई पर vibration मिलने की सुविधा अच्छी लगेगी
“bus पकड़नी है तो अभी निकलो” या “अब break लो” जैसी notifications काफी हैं
उससे ज्यादा कुछ नहीं चाहिए, और fancy sensors भी नहीं चाहिए
सस्ते चीनी Freqchip SoC के साथ काम करना शुरू किया है:
https://github.com/zoobab/FR801xH
Ali पर इस chip वाली smartwatch 3 यूरो में खरीद सकता था
सच में अविश्वसनीय रूप से सस्ते हैं
SDK कितना usable है?
दो बार जल्दी search किया, लेकिन मिल नहीं पाया
लेख अच्छा था, और कुछ हद तक open source hardware पर PebbleOS चलते देखना शानदार है
लेकिन क्या 2025 में भी हमें left-aligned blogs देखते रहना होगा?
wide screens तो काफी पहले से हैं, और यह बेवजह पढ़ना मुश्किल बना देता है
कहा गया था कि “सबसे दिलचस्प और मुश्किल constraint असल में software compatibility है”, लेकिन शायद यह bypass करने में सबसे आसान constraint होगा
मैं इसे list में और पीछे रखता
पहला, मौजूदा team पुराने Pebble team की तुलना में निश्चित रूप से छोटी है, इसलिए software work जितना कम हो उतना बेहतर
दूसरा, मूल Pebble के apps और watchfaces compiled ARM binaries के रूप में distribute किए गए थे, इसलिए अगर पूरी तरह अलग instruction set वाला microcontroller चुना जाए, तो backward compatibility खत्म हो जाएगी
उदाहरण के लिए ESP32 इसी category में आता है, हालांकि शायद वह शुरुआत से ही अच्छा विकल्प नहीं होता
जब सब कुछ proprietary हो, तो कई dead ends मिलते हैं
यह standard PC hardware जैसे मामलों से बिल्कुल अलग है
यह लेख मुझे पसंद आया
nimBLE एक बेहतरीन Bluetooth stack है, और लगता है कि यह आगे Core Devices के लिए दिलचस्प opportunities खोलेगा