Akıllı saat nasıl yapılır: Çip seçimi

 (ericmigi.com)
1 puan yazan GN⁺ 2025-05-16 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • 2025’te iyi bir akıllı saat yapmak için önce hedef deneyimi belirleyip bunu MCU·ekran·batarya·yazılım kısıtları içinde karşılamak gerekir
  • Çip seçimi yalnızca basit bir performans karşılaştırması değil; yazılım uyumluluğu, güç tüketimi ve parça maliyetinin aynı anda devreye girdiği bir ürün tasarımı kararıdır
  • Core 2 Duo, hızlı bir PebbleOS portu hedefiyle aşina olunan Nordic nRF52840’ı seçti; ancak Core Time 2, daha büyük renkli ekran nedeniyle daha fazla RAM ve işlem gücü gerektiriyordu
  • SiFli SF32LB52x ailesi 512KB ve üzeri SRAM, 16MB PSRAM, MIP ekran çevre birimi, yaklaşık 50µA BLE bağlantı gücü, 2 doların altında fiyat ve açık kaynak SDK sunuyor
  • Core Time 2’de SF32LB527’nin 1.8V varyantı olan SF32LB52J’nin kullanılması planlanıyor; bu, açık kaynak PebbleOS’i korurken güç, maliyet ve ekran gereksinimlerini karşılayan bir tercih

Akıllı saat tasarımı kısıtları dengeleme işidir

  • Akıllı saatler genel olarak üç bölüme ayrılır
    • Asıl saat olan saat donanımı
    • Firmware veya işletim sistemi olarak adlandırılan saat yazılımı
    • Bildirim gönderme, saat yüzü indirme vb. işlerden sorumlu iOS·Android mobil eşlikçi uygulama
  • Akıllı saat, herkes için tek bir formun uygun olduğu bir cihaz değildir; PebbleOS’in açık kaynak hâline gelmesinin, herkesin kendi ihtiyacına uygun akıllı saatler üretmesine yol açması umuluyor
  • Tüketici elektroniği tasarımı, hedef deneyimi belirledikten sonra bunu uygulanabilir teknik özelliklere ve parçalara ayırma sürecidir
    • Örnek: “Her zaman açık, güneş altında okunabilir ve 30 gün dayanan bir akıllı saat”
    • Teknik özellik örneği: e-paper ekran, Bluetooth LE, su geçirmezlik, 150 dolar perakende fiyat
    • Parça örneği: Sharp Memory LCD, 150mAh lityum-polimer batarya, FreeRTOS

Saat donanımını oluşturan beş sistem

  • Saat donanımı beş temel sisteme ayrılır
    • Genellikle Bluetooth radyosunu da içeren mikrodenetleyici çipi
    • Ekran
    • Tact switch, dokunmatik, mikrofon, ivmeölçer, hoparlör gibi sensörler ve çıkış cihazları
    • Çip, pasif bileşenler, PCB, batarya gibi diğer elektronik parçalar
    • Kasa, cam, düğmeler, kayış, şarj kablosu gibi mekanik yapı
  • Sensörler, batarya, kayış, kasa, mikrofon gibi son üç sistem için günümüzde farklı fiyat seviyelerinde çok sayıda iyi seçenek bulunduğundan seçim yapmak görece kolaydır
  • Akıllı saat tasarımında en zor parça kararları MCU/Bluetooth radyosu ve ekran seçimidir

Pebble döneminde MCU ve Bluetooth kısıtları

  • İlk Pebble döneminde STM32F2 MCU kullanıldı
    • Pebble’dan önceki ürün inPulse, 8KB RAM’e sahip LPC2103 kullanıyordu
    • Eski Pebble MCU özellikleri 64~144MHz, 128~256KB RAM seviyesindeydi
  • O dönemde MCU’larda Bluetooth radyosu entegre olmadığı için TI CC2564 gibi ayrı bir çipin de eklenmesi gerekiyordu
  • MCU; CPU, RAM, tipik flash depolama, giriş/çıkış çevre birimleri ve bazen radyoyu tek bir küçük entegre devrede barındıran akıllı saatin ana çipidir

MCU seçiminin tüm ürünü etkilemesinin nedeni

  • MCU, akıllı saatin en sıkı koşulları olan yazılım uyumluluğu, güç tüketimi ve maliyetin merkezindedir
  • Gömülü yazılım, bilgisayar işletim sistemlerine göre daha parçalıdır ve donanım gereksinimlerine güçlü biçimde bağlıdır
    • Linux, sabit disk alanı kısıtları düşük olduğundan 17.000’den fazla cihaz sürücüsü içerebilir
    • PebbleOS fiilen yalnızca STM ailesi MCU’ları destekleyecek şekilde hardcoded durumdaydı
  • Başka marka bir MCU’ya geçmek için I2C, SPI, DMA gibi çevre birimi sürücülerini yeniden yazmak, farklı bir SDK benimsemek ve bazı durumlarda build sistemini de değiştirmek gerekir
    • Bu tür değişiklikler riskli işler değildir, ancak uygulama ve test zamanı gerektirir
    • Bazı MCU’lar FreeRTOS’u kolayca desteklemez
  • Yüz binlerce ila milyonlarca adet ölçeğinde üretim yapılmadıkça yazılım mühendisliği maliyetini yüksek satış hacmine yaymak zordur ve bu, saat başına toplam maliyeti önemli ölçüde etkiler
  • Akıllı saatlerin 24 saat boyunca Bluetooth ile telefona bağlı kalması gerektiğinden, bağlı durumdaki ortalama güç tüketimi ekranla birlikte en büyük güç tüketimi etkenlerinden biri olur

Core 2 Duo ve Core Time 2 için çip adayları

  • Core 2 Duo’da Nordic nRF52840 kullanmaya karar verildi
    • Eski bir çip olmasına rağmen zaten tanınıyordu ve PebbleOS’in görece hızlı biçimde çalıştırılabileceği düşünüldü
    • Başta Nordic SoftDevice BLE stack’inin kullanılması planlanıyordu; ancak daha sonra açık kaynak BLE stack’i nimBLE’a geçildi
  • Core Time 2, nRF52840’tan daha fazla RAM ve işlem gücüne ihtiyaç duyuyordu
    • Daha büyük renkli ekran daha fazla RAM gerektiriyordu
    • Yeni özellikler için de pay bırakılmak istendi
  • Nordic kullanılmaya devam edilmek istense de BLE MCU yol haritası gereksinimlere pek uymadı
    • nRF54L15 yalnızca 256KB RAM’e sahipti ve yakın zamanda seri üretime geçtiği için kullanım deneyimi fazla değildi
    • 1MB RAM’li 54H serisinin fiyatı 4~5 dolar ve üzeriyle yaklaşık iki kat seviyesindeydi; 512KB RAM seçeneği yoktu
    • Core Time 2’nin 64 renkli MIP ekranı özel bir arayüz gerektiriyordu; 2015 model Pebble bunun için ayrı bir FPGA kullanmıştı

SiFli SF32LB52J’nin seçilme nedeni

  • Apollo, BES, Dialog gibi çeşitli adaylara bakıldı; ancak gereksinimlere tam uyan bir çip bulmak zordu
  • Büyük engellerden biri açık kaynak SDK eksikliğiydi
    • BES’in bir çipi iyi görünüyordu, ancak SDK ve örnek kod herkese açık değildi; her şey NDA arkasındaydı
    • PebbleOS’in açık kaynak olması gerektiğinden bu yöntem uygun değildi
  • SiFli, akıllı saatlerde ana çip olarak kullanılmak üzere tasarlanmış Bluetooth çipleri sunuyor
    • Redmi, Oppo, Noise gibi birçok markanın on milyonlarca akıllı saatinde hâlihazırda kullanılıyor
    • En küçük çip olan SF32LB52x bile 512KB ve üzeri SRAM ile 16MB PSRAM sunuyor
    • Özel MIP çevre birimi bulunduğundan ayrı bir FPGA’ya veya Epson gibi pahalı özel ekran arayüz çiplerine gerek yok
    • BLE bağlı durum güç tüketimi yaklaşık 50µA ve fiyatı 2 doların altında
    • Gerekirse 1~2MB SRAM seçeneklerine sahip başka SiFli çiplerine de geçilebilir
  • SiFli SDK, GitHub’daki OpenSiFli üzerinden açık kaynak olarak yayımlanıyor; SiFli ayrıca PebbleOS portu için destek de teklif etti
  • Core Time 2’de SF32LB527’nin 1.8V varyantı olan SF32LB52J’nin kullanılması planlanıyor

İlgili SiFli bağlantıları

İlgili okumalar

1 yorum

 
GN⁺ 2025-05-16
Hacker News görüşleri

  • Bu alanda sadece PebbleOS yok; https://www.espruino.com/ da var ve https://banglejs.com/ çalıştırıyor
    Mikrodenetleyiciler için ultra küçük bir JavaScript uygulaması olduğu için cihazı gerçek zamanlı olarak hacklemek kolay
    Görünüşe göre Fallout Pip-Boy ve The Wand Company'nin diğer ürünlerinde de kullanılıyor: https://www.thewandcompany.com/fallout-pip-boy/
    Ayrıca bkz.: https://github.com/orgs/espruino/discussions/7577

    • Bangle.js'i ilk kez duyuyorum ama zaten bildiğim bir dille kurcalanabilmesi fikri hoşuma gitti
      Kare tasarımı sevmediğim için 1. nesil modeli almak isterdim ama artık satılmıyor gibi görünüyor
    • Daha az bilinen rakiplerin yaptığı iyi işleri de paylaşmak güzel
      Pebble harika ama bu tür projeler de ilgiyi hak ediyor
      Ayrıca fırsatınız olursa Amazon'un Fallout dizisini de izlemeye değer
    • PineTime'a da bakılabilir

  • “SDK açık kaynak” denmiş ama bunun BLE mikrodenetleyici için açık kaynak kodlu bir SDK olduğu anlamına gelmediği anlaşılıyor
    Görünen o ki BLE kodu ikili blob olarak sağlanıyor
    https://github.com/OpenSiFli/SiFli-SDK/tree/6c82a9b15db49871...
    Bu başlı başına bir sorun değil ama buna “açık kaynak” deniyorsa kaynak kodunu okuyabilmek güzel olurdu

    • BLE kablosuz cihaz firmware'i, fikri mülkiyet ve regülasyon sorunları nedeniyle neredeyse her zaman ikili blob olarak sunuluyor

  • Bu akıllı saat, bugünün ölçütleriyle bakınca çok da akıllı sayılmaz
    Şu an kullandığım akıllı saatteki NFC ödeme, çift bant GPS takibi, 4G LTE bağlantısı gibi kullanışlı özellikleri muhtemelen epey özlerdim
    Pebble ve rePebble bunun yerine haftalar süren pil ömrünü seçmiş ama Galaxy Watch'u iki günde bir şarj etmenin ufak zahmeti yüzünden bu kadar güçlü özelliklerden vazgeçmek istemem

    • Tersine, bu özellikler benim için hiç önemli değil; uzun pil ömrü ise önemli
      Farklı kullanıcılara hitap eden cihazların var olması güzel
      Hedef kullanıcı farklı diye buna “akıllı değil” demektense, sadece benim kullanım amacıma uygun olmayan bir cihaz demek daha doğru
    • Benim için yeterince akıllı
      Bu özelliklere pek ihtiyacım yok; biraz özelleştirilebilen, bildirim alabilen ve temel nabız ölçümü yapabilen bir saat bana yeter
      Haftada birden sık şarj etmek gerekse muhtemelen takmazdım
    • Garmin'in zaten bu özelliklerin çoğunu ve daha fazlasını sunarken haftalar süren pil ömrü verdiği de atlanmış
      Henüz 4G yok ama gelecek yılki cihazlarda olacağına dair haberler gördüğümü hatırlıyorum
    • GPS'i ben de özlerdim ama Pebble'ın bıraktığı boşluğu gerçekten dolduran bir ürün hâlâ bulamadım
      Garmin, pil ömrü, widget'lar, takvim, ekran okunabilirliği gibi başka alanlarda taviz veriyor
      Sonuçta her şey trade-off
    • Sadece pil ömrüne bakınca bile öyle olduğunu düşünmüyorum

  • Çiple ilgili ek bilgiler burada:
    https://www.cnx-software.com/2025/05/14/sifli-sf32lb52j-big-...

  • Ana uygulama için bir, BLE için bir olmak üzere iki çipli bir tasarım seçmemiş olmaları ilginç
    Yüksek performanslı mikrodenetleyicilerde genelde RF olmaz, bu yüzden bazen böyle bir tasarım mantıklı olabilir

    • Günümüzde “üst seviye” mikrodenetleyiciler oldukça iyi
      NRF serisi var, ayrıca ESP32 gibi Bluetooth ve Wi-Fi'ı tek pakette sunan ürünler de var
      Ben şahsen bugünlerde ESP32 tarafına yönelirdim; sürekli iyi yönde gelişiyor ve topluluk desteği de güçlü
      Şu anda MicroPython tabanlı bir akıllı saat platformu geliştiriyorum
    • Çip sayısı arttıkça proje daha karmaşık hâle geliyor
      Sorun sadece parça listesi değil; her çip için ek pasif bileşenler ve osilatörler gerekiyor, çipler arası iletişimi koordine etmek gerekiyor, ayrıca firmware güncellemesi ve debug erişimi yaklaşımını da her iki taraf için tasarlamak gerekiyor
      Pil ömründen biraz fedakârlık edip daha basit bir yapıyı seçmek daha iyi olabilir
    • SiFli çipinin Cortex-M33 çekirdeği, piyasaya çıkan Pebble modelleri arasında en hızlı olanın kullandığı M4 çekirdekten çok daha hızlı olacaktır; bu yüzden bundan daha hızlı bir mikrodenetleyiciye ihtiyaç yok
      Buna karşılık pil ömründeki artış çok sevindirici ve bu kez entegre Bluetooth mikrodenetleyici kullanılmasının, yaklaşık 1 haftalık pil ömründen yaklaşık 1 aylık pil ömrüne çıkılmasının büyük nedeni olduğu görünüyor
    • Sonuçta bu sadece bir saat
      Saati göstermek, nabzı kaydetmek, AWS'ye sinyal göndermek gibi işler için tam teşekküllü bir UNIX bilgisayarı gerekmiyor

  • Düşük güç tüketimli çip sektöründe nihayet açık kaynak yönüne giden girişimler görmek sevindirici.
    rePebble duyurulur duyurulmaz hemen başvurdum, ama sonradan aslında istediğimin bir akıllı saat değil, titreşimli bildirimleri olan basit bir saat olduğunu fark ettim.
    Bunun niş bir zevk olduğunu biliyorum ama oldukça hevesli bir kitlesi var [0] [1] [2].
    Son 2 yıldır Casio F105 kullandıktan sonra, bundan daha büyük, daha ağır ya da daha kalın bir ürüne dönmek zor geliyor.
    Biraz Bluetooth özelliği eklense haftada bir şarjı kabul edebilirim.
    Bu aralar küçük bir titreşim motorunu çalıştırabilecek ve iPhone’daki tüm bildirimleri alabilecek ultra küçük bir Bluetooth çipi arıyorum.
    Denemelerimde F105’in iki kayışı arasına çip, motor ve küçük bir lityum pil takınca o noktadaki hafif ağırlık artışı pek hissedilmiyordu.
    Eskiden ilk kullandığım Mi Band 1’i de hâlâ hatırlıyorum.
    Ekranı olmayan, sadece 3 RGB LED’e sahip, unutulmuş bir fitness bandıydı; bildirimi gönderen uygulamaya göre belirli bir rengi gösterebildiği için mavi Messenger sohbetine hemen cevap vermem gerektiğini ya da sarı Google Keep bildiriminin bilgisayar başına dönene kadar bekleyebileceğini anında anlayabiliyordum.
    [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...

    • Konu dışına çıkıyor olabilir ama Citizen’in W770 modeli var.
      Kısa süre önce iyi durumdaki ikinci el bir tanesini 200 doların altında aldım; oldukça hoş bir kronograf, BLE, alarm, titreşim motoru ve biraz kaderine terk edilmiş gibi duran, tuhaf ama script yazılabilir bir bildirim ekosistemine sahip.
      Saat olarak bakınca, farklı arayüz biçimlerini anlamak için kullanım kılavuzunu sonuna kadar okumak gerekiyor ama ekran olmadan her şeyi sadece akrep ve yelkovanla göstermesi gerektiği düşünülürse bu makul.
      İlk kurulumda ibre senkronizasyonu gerekebiliyor, bu da ilk başta epey şaşırtmıştı.
      Süperkapasitör kullanan verimli bir güneş enerjili sistem olduğu için karanlıkta bile aylarca dayanıyor; takıyorsanız pil konusunda fiilen hiç endişe yok.
      Süperkapasitör yıprandığında değiştirilebiliyor ve diğer Citizen saat örneklerine bakılırsa yaklaşık 15-20 yıl sorunsuz gidiyor gibi görünüyor.
      İyi yapılmış gerçek bir saat olduğu için oldukça hoşuma gidiyor; isterseniz takıp unutabilirsiniz ve her yıl işini yapmaya devam eder.
      Citizen’in BLE destekli başka seçenekleri de olabilir.
      Biri bildirimleri ve BLE iletişim protokolünü tersine mühendislikle çözüp açık kaynak bir yardımcı uygulama yaparsa, hacker ruhlu insanlar için oldukça ilginç imkânlar doğabilir.
    • Hâlâ OG Pebble kullanıyorum ve geri dönüyor olması sevindirici, ama yükseltmeyi düşünmüyorum.
      Benim gereksinimlerim de basit.
      Titreşimli alarm, bildirimler ve en önemlisi güçlü güneş ışığı altında bile okunabilen, yakını göremeyen gözlerime de uygun bir ekran istiyorum.
      OG Pebble’ın eInk ekranı buna tam uyuyor.
      Telefona uzanmadan mesaj okuyabilmek de güzel.
      Üstelik eBay’de yaklaşık 30 dolara bulunabiliyor, yeni pili de yaklaşık 15 dolar, yani çok da masraflı değil.
      Rebble.io topluluğunun çalışmaları da benim kullanımım için hâlâ yeterince iyi işliyor.
    • Katılıyorum.
      Vintage Seiko saatimde kullanabileceğim “akıllı” bir saat kayışı ya da toka arıyordum.
      Telefonda çok belirli bir şey olduğunda, örneğin sadece eşim aradığında titreşimli bildirim gelmesi yeterli olurdu.
      Normal akıllı saatin tüm özelliklerine ya da ekranına ihtiyacım yok; fazla dikkat dağıtıyor.
    • Bende de durum aynı.
      Apple Watch’un UX’i korkunç.
      2 cm ekrana 1 cm parmak ucu; fazla şey yapmaya çalışıyor ve bana göre değil.
      Pebble, telefondan uzakta olsanız bile mesaj ve arama bildirimlerini almanızı ve tepki verip vermemeye karar verecek kadarını görmenizi sağlıyor.
      Pebble oldukça hafif ve bu saat yüzünü yüklerseniz tanıdık bir his verir:
      https://store-beta.rebble.io/app/52f0939b1ac7948708001fc9
    • “Titreşimli bildirimleri olan basit bir saat” isteme fikrine katılıyorum.
      Bildirimler çoğu zaman zamana o kadar da duyarlı değil.
      Birkaç yıl önce telefonun anlamsız bildirimlerle sürekli dikkatimi çaldığını fark edip tüm bildirimleri kapattım.
      Birkaç saatte bir kontrol edip gelen mesajlara o zaman cevap veriyorum.
      Normal bir akıllı saat benim için neredeyse tamamen gereksiz ve bilekte mesaj bildirimi almak büyük ölçüde ters etki yaratıyor.
      Ama alarmı kolayca ayarlayıp zamanı gelince bileğimde titreşimle uyarması güzel olurdu.
      “Otobüse binmek için şimdi çık” ya da “artık dinlen” gibi uyarılar yeterli.
      Daha fazlasına ihtiyacım yok, gösterişli sensörlere de gerek yok.

  • Ucuz Çin malı Freqchip SoC ile uğraşmaya başladım:
    https://github.com/zoobab/FR801xH
    Ali’de bu çipi kullanan bir akıllı saati 3 avroya alabilmiştim.

    • Vay, bu çiplerin bazılarında 3 bin adet minimum siparişte fiyat 2,6 yuan, yani 0,36 dolar ve Arm Cortex-M3 ile BLE, hatta sig-mesh desteği var.
      Gerçekten saçma derecede ucuz.
      SDK ne kadar kullanışlı?
    • O saatlerden birine link verebilir misin?
      İki kısa arama yaptım ama bulamadım.

  • Yazıyı keyifle okudum ve PebbleOS’un bir ölçüde açık kaynak donanım üzerinde çalıştığını görmek güzel.
    Ama 2025’te hâlâ sola yaslı blog mu okumak zorundayız?
    Geniş ekranlar uzun zamandır var ve bu, okumayı gereksiz yere zorlaştırıyor.

  • “En ilginç ve zor kısıt aslında yazılım uyumluluğu” denmiş, ama muhtemelen en kolay aşılabilecek kısıt da bu gibi görünüyor
    Listede bunu daha gerilere koyardım

    • Bu üründe yazılım uyumluluğunun özellikle önemli olmasının iki büyük nedeni var
      Birincisi, mevcut ekip eski Pebble ekibine kıyasla belirgin şekilde daha küçük, bu yüzden yazılım işi ne kadar az olursa o kadar iyi
      İkincisi, orijinal Pebble uygulamaları ve saat yüzleri derlenmiş ARM ikili dosyaları olarak dağıtılıyordu; bu yüzden tamamen farklı bir komut setine sahip bir mikrodenetleyici seçilirse geriye dönük uyumluluk kaybedilir
      Örneğin ESP32 bu kategoriye giriyor, zaten baştan iyi bir seçenek de olmazdı muhtemelen
    • Hiç de öyle değil
      Her şey özel mülk olduğunda sık sık çıkmaz sokaklarla karşılaşırsınız
      Bu, standart PC donanımı gibi durumlarla tamamen farklı

  • Bu yazıyı beğendim
    nimBLE harika bir Bluetooth stack’i ve gelecekte Core Devices için ilginç fırsatlar açacak gibi görünüyor