Como criar um smartwatch: escolhendo o chip
(ericmigi.com)- Para criar um bom smartwatch em 2025, primeiro é preciso definir a experiência desejada e então ajustá-la às restrições de MCU, tela, bateria e software
- A escolha do chip não é uma simples comparação de desempenho, mas uma decisão de design de produto que envolve ao mesmo tempo compatibilidade de software, consumo de energia e custo dos componentes
- O Core 2 Duo buscava um porte rápido do PebbleOS com o conhecido Nordic nRF52840, mas o Core Time 2 precisava de mais RAM e desempenho de processamento por causa da tela colorida maior
- A família SiFli SF32LB52x oferece 512 KB ou mais de SRAM, 16 MB de PSRAM, periférico para display MIP, cerca de 50 µA de consumo em conexão BLE, preço abaixo de US$ 2 e SDK open source
- No Core Time 2, está previsto o uso do SF32LB52J, variante de 1,8 V do SF32LB527, uma escolha que atende aos requisitos de energia, custo e display mantendo o PebbleOS open source
Projetar um smartwatch é equilibrar restrições
- Um smartwatch se divide basicamente em três partes
- O hardware do relógio, que é o relógio em si
- O software do relógio, chamado de firmware ou sistema operacional
- O app móvel complementar para iOS e Android, responsável por enviar notificações, baixar watchfaces etc.
- Um smartwatch não é um dispositivo de formato único que serve para todos, e espera-se que a abertura do código do PebbleOS leve à criação de smartwatches adaptados às necessidades de cada pessoa
- O design de eletrônicos de consumo é o processo de definir a experiência desejada e depois decompô-la em especificações e componentes viáveis
- Exemplo: “um smartwatch sempre ligado, legível sob a luz do sol e com 30 dias de bateria”
- Exemplo de especificações: display e-paper, Bluetooth LE, resistência à água, preço de varejo de US$ 150
- Exemplo de componentes: Sharp Memory LCD, bateria de polímero de lítio de 150 mAh, FreeRTOS
Os cinco sistemas que compõem o hardware do relógio
- O hardware do relógio se divide em cinco sistemas essenciais
- Chip microcontrolador, que normalmente inclui o rádio Bluetooth
- Display
- Sensores e dispositivos de saída, como chaves tácteis, toque, microfone, acelerômetro e alto-falante
- Outros componentes eletrônicos, como chip, componentes passivos, PCB e bateria
- Estrutura mecânica, como caixa, vidro, botões, pulseira e cabo de carregamento
- Os três últimos sistemas — sensores, bateria, pulseira, caixa, microfone etc. — hoje têm muitas boas opções em várias faixas de preço, por isso são relativamente fáceis de escolher
- As decisões mais difíceis no design de um smartwatch são a escolha do MCU/rádio Bluetooth e do display
Restrições de MCU e Bluetooth na época do Pebble
- Na época do primeiro Pebble, foi usado um MCU STM32F2
- O inPulse, produto anterior ao Pebble, usava um LPC2103 com 8 KB de RAM
- As especificações dos MCUs do Pebble antigo ficavam na faixa de 64 a 144 MHz e 128 a 256 KB de RAM
- Naquela época, os MCUs não tinham rádio Bluetooth integrado, então era preciso adicionar um chip separado, como o TI CC2564
- O MCU é o chip central do smartwatch, reunindo em um pequeno circuito integrado CPU, RAM, armazenamento flash comum, periféricos de entrada/saída e, às vezes, até rádio
Por que a escolha do MCU afeta o produto inteiro
- O MCU está no centro das condições mais apertadas de um smartwatch: compatibilidade de software, consumo de energia e custo
- Software embarcado é mais fragmentado que sistemas operacionais de computador e fica fortemente preso aos requisitos de hardware
- O Linux, com pouca restrição de espaço em disco, consegue incluir mais de 17.000 drivers de dispositivo
- O PebbleOS era, na prática, codificado para suportar apenas MCUs da família STM
- Para mudar para um MCU de outra marca, é preciso reescrever drivers de periféricos como I2C, SPI e DMA, adotar outro SDK e, em alguns casos, também alterar o sistema de build
- Essas mudanças não são tarefas perigosas, mas exigem tempo de implementação e testes
- Alguns MCUs não oferecem suporte fácil ao FreeRTOS
- Sem produção em escala de centenas de milhares a milhões de unidades, é difícil diluir o custo de engenharia de software nas vendas em massa, o que impacta bastante o custo total por relógio
- Como um smartwatch precisa ficar conectado ao celular por Bluetooth 24 horas por dia, o consumo médio de energia no estado conectado se torna, junto com o display, um dos maiores fatores de consumo
Candidatos de chip para o Core 2 Duo e o Core Time 2
- Para o Core 2 Duo, decidiu-se usar o Nordic nRF52840
- Embora seja um chip antigo, já era familiar e considerou-se que permitiria portar o PebbleOS de forma relativamente rápida
- Inicialmente, o plano era usar a pilha BLE Nordic SoftDevice, mas depois houve a transição para a pilha BLE open source nimBLE
- O Core Time 2 precisava de mais RAM e desempenho de processamento do que o nRF52840
- A tela colorida maior exigia mais RAM
- Também se queria margem para novos recursos
- A intenção era continuar usando Nordic, mas o roadmap de MCUs BLE não se encaixava bem nos requisitos
- O nRF54L15 tem apenas 256 KB de RAM e só recentemente entrou em produção em massa, então havia poucas impressões de uso
- A série 54H, com 1 MB de RAM, custava US$ 4–5 ou mais, cerca do dobro, e não havia opção com 512 KB de RAM
- O display MIP de 64 cores do Core Time 2 exigia uma interface especial, e o Pebble de 2015 usava um FPGA separado para isso
Por que o SiFli SF32LB52J foi escolhido
- Vários candidatos, como Apollo, BES e Dialog, foram avaliados, mas era difícil encontrar um chip que atendesse exatamente aos requisitos
- Um dos grandes obstáculos era a ausência de um SDK open source
- Um chip da BES parecia bom, mas o SDK e o código de exemplo não estavam publicados, e tudo ficava atrás de NDA
- Como o PebbleOS precisa ser open source, essa abordagem não servia
- A SiFli oferece chips Bluetooth criados para serem usados como chip principal de smartwatches
- Eles já são usados em dezenas de milhões de smartwatches de várias marcas, como Redmi, Oppo e Noise
- Mesmo o menor chip, o SF32LB52x, oferece 512 KB ou mais de SRAM e 16 MB de PSRAM
- Há um periférico MIP dedicado, dispensando um FPGA separado ou um chip caro de interface de display dedicada, como os da Epson
- O consumo de energia em estado de conexão BLE é de cerca de 50 µA, e o preço fica abaixo de US$ 2
- Se necessário, também é possível migrar para outros chips SiFli com opções de 1 a 2 MB de SRAM
- O SDK da SiFli está publicado como open source no OpenSiFli no GitHub, e a SiFli também ofereceu suporte ao porte do PebbleOS
- No Core Time 2, está previsto o uso do SF32LB52J, variante de 1,8 V do SF32LB527
Links relacionados à SiFli
- SF32LB52x reference guide: guia de referência do SF32LB52x
- OpenSiFli: GitHub do SDK open source da SiFli
- Buy Devkit on Taobao: link para comprar o kit de desenvolvimento no Taobao; Aliexpress será disponibilizado posteriormente
1 comentários
Comentários no Hacker News
O PebbleOS não é o único nessa área; também existe o https://www.espruino.com/, que roda o https://banglejs.com/
É uma implementação minúscula de JavaScript para microcontroladores, o que facilita hackear dispositivos em tempo real
Parece que também é usado no Fallout Pip-Boy e em outros produtos da The Wand Company: https://www.thewandcompany.com/fallout-pip-boy/
Referência: https://github.com/orgs/espruino/discussions/7577
Não gosto do design quadrado, então queria comprar o modelo de 1ª geração, mas parece que ele não é mais vendido
O Pebble também é excelente, mas esses projetos também merecem atenção
E, se tiver oportunidade, vale a pena assistir à série Fallout da Amazon
Foi dito que “o SDK é open source”, mas isso não parece significar que exista um SDK com código aberto para o microcontrolador BLE
Ao que parece, o código BLE é fornecido como um blob binário
https://github.com/OpenSiFli/SiFli-SDK/tree/6c82a9b15db49871...
Isso não é necessariamente um problema, mas, se for chamado de “open source”, seria bom poder ler o código-fonte
Esse smartwatch não é tão smart assim pelos padrões atuais
Acho que eu sentiria muita falta de conveniências do meu smartwatch atual, como pagamento por NFC, rastreamento GPS de banda dupla e conexão 4G LTE
O Pebble e o rePebble escolheram, em troca, uma bateria que dura semanas, mas eu não quero abrir mão desses recursos poderosos por causa do pequeno incômodo de carregar meu Galaxy Watch a cada dois dias
É bom que existam dispositivos voltados a usuários diferentes
Eu não diria que ele “não é smart” só porque o público-alvo é outro; é apenas um dispositivo que não serve para o meu uso
Não preciso muito desses recursos; quero só um relógio que permita alguma personalização, receba notificações e faça medição básica de frequência cardíaca
Se eu tiver que carregar mais de uma vez por semana, acho que não usaria
Ainda não tem 4G, mas, pelo que sei, houve notícias de que isso entrará nos dispositivos do ano que vem
A Garmin tem concessões em outras áreas, como bateria, widgets, calendário e legibilidade da tela
No fim, tudo é trade-off
Há mais informações sobre o chip aqui:
https://www.cnx-software.com/2025/05/14/sifli-sf32lb52j-big-...
É interessante que não tenham adotado um projeto de 2 chips, um para a aplicação principal e outro para BLE
Microcontroladores de alto desempenho geralmente não têm RF, então às vezes esse tipo de projeto faz sentido
Há a linha NRF, e também produtos como o ESP32, que colocam Bluetooth e Wi-Fi em um único pacote
Pessoalmente, hoje eu tenderia para o ESP32; ele continua melhorando bem e tem bom suporte da comunidade
No momento estou desenvolvendo uma plataforma de smartwatch baseada em MicroPython
A lista de materiais também é um problema, mas cada chip precisa de componentes passivos auxiliares e osciladores, é preciso coordenar a comunicação entre os chips, e as abordagens de atualização de firmware e depuração também precisam ser projetadas para ambos
Pode ser melhor manter tudo simples, mesmo sacrificando um pouco a duração da bateria
Em compensação, o aumento na duração da bateria é muito bem-vindo, e usar desta vez um microcontrolador com Bluetooth integrado parece ser uma grande razão para a melhora de cerca de 1 semana de bateria para cerca de 1 mês
Não é preciso um computador UNIX completo para coisas como mostrar as horas, registrar frequência cardíaca e enviar sinais para a AWS
É bom ver que finalmente há uma tentativa de seguir na direção do open source no setor de chips de baixo consumo
Assim que vi o anúncio do rePebble, me inscrevi na hora, mas depois percebi que, na verdade, o que eu queria não era um smartwatch, e sim um relógio simples com alerta por vibração
Sei que é um gosto de poucos, mas é um nicho com pessoas bem entusiasmadas [0] [1] [2]
Depois de usar um Casio F105 nos últimos 2 anos, fica difícil voltar para algo maior, mais pesado ou mais grosso do que isso
Se ele ganhasse um pouco de Bluetooth, eu aceitaria carregar uma vez por semana
Hoje estou procurando um chip Bluetooth minúsculo capaz de acionar um pequeno motor de vibração e receber todas as notificações do iPhone
Nos meus testes, mesmo prendendo um chip, um motor e uma pequena bateria de lítio entre as duas pulseiras do F105, quase não dava para sentir o peso extra naquela posição
Ainda me lembro da primeira Mi Band 1 que usei
Era uma pulseira fitness esquecida, sem tela e com apenas 3 LEDs RGB, e dava para exibir uma cor específica conforme o app que enviava a notificação; assim eu sabia imediatamente que uma conversa azul do Messenger precisava de resposta na hora, ou que uma notificação amarela do Google Keep podia ser ignorada até eu voltar ao computador
[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...
Comprei recentemente um usado em bom estado por menos de 200 dólares; é um cronógrafo bem decente, com BLE, alarme, motor de vibração e até um ecossistema estranho de notificações scriptáveis que parece meio abandonado
Como relógio, você precisa ler o manual inteiro para entender os vários modos de interface, mas isso é razoável considerando que ele precisa mostrar todas as informações só com ponteiros, sem display
Na configuração inicial talvez seja necessário sincronizar os ponteiros, o que me deixou bem confuso no começo
Ele usa alimentação solar eficiente com supercapacitor, então dura meses mesmo deixado no escuro e, se você usar no pulso, praticamente não precisa se preocupar com bateria
O supercapacitor pode ser trocado quando se desgasta e, pelo que se vê em outros relógios da Citizen, parece durar de forma confiável algo como 15 a 20 anos
Gosto bastante dele porque é um relógio de verdade, bem construído, e, se você quiser, pode simplesmente usar e esquecer, que ele continua fazendo seu trabalho ano após ano
Talvez existam outras opções da Citizen com BLE
Se alguém fizesse engenharia reversa das notificações e do protocolo de comunicação BLE para criar um app companheiro open source, acho que isso abriria possibilidades bem interessantes para gente com perfil hacker
Meus requisitos também são simples
Preciso de alarmes por vibração, notificações e, principalmente, um display legível sob sol forte e confortável para olhos com presbiopia
O display eInk do Pebble original é perfeito para isso
Também é bom poder ler mensagens sem tirar o celular do bolso
Além disso, dá para encontrar um no eBay por cerca de 30 dólares, e uma bateria nova custa por volta de 15 dólares, então não pesa muito
O trabalho da comunidade Rebble.io ainda funciona bem o suficiente para o meu uso
Eu estava procurando uma pulseira ou fecho de relógio “smart” que pudesse usar em um Seiko vintage
Só preciso receber alerta por vibração quando algo bem específico acontece no celular, por exemplo, quando minha esposa liga
Não preciso de todos os recursos nem da tela de um smartwatch comum; é distração demais
A UX do Apple Watch é horrível
Uma ponta de dedo de 1 cm numa tela de 2 cm; ele tenta fazer coisa demais e também não é do meu gosto
O Pebble permite receber avisos de mensagens ou chamadas mesmo longe do celular e ver o suficiente para decidir se vale responder
O Pebble é bem leve e, se você colocar este mostrador, ele deve ficar com uma sensação familiar:
https://store-beta.rebble.io/app/52f0939b1ac7948708001fc9
Notificações geralmente não são sensíveis ao tempo
Alguns anos atrás percebi que meu celular ficava tocando notificações sem muita importância e roubando minha atenção, então desativei todas as notificações
Só confiro de algumas em algumas horas e respondo às mensagens que chegaram
Um smartwatch comum é quase inútil para mim, e receber alertas de mensagens no pulso é praticamente uma grande disfunção
Ainda assim, seria bom ter a função de configurar alarmes com facilidade e receber uma vibração no pulso quando chegar a hora
Notificações como “saia agora para pegar o ônibus” ou “agora vá descansar” já seriam suficientes
Não preciso de mais do que isso, nem de sensores sofisticados
Comecei a mexer em um SoC Freqchip chinês barato:
https://github.com/zoobab/FR801xH
Dava para comprar no Ali um smartwatch com esse chip por 3 euros
É barato a um nível absurdo
O SDK é minimamente usável?
Fiz duas buscas rápidas e não consegui encontrar
Bom texto, e é legal ver o PebbleOS rodando em algum tipo de hardware open source
Mas será que ainda precisamos continuar vendo blogs alinhados à esquerda em 2025?
Telas largas existem há muito tempo, e isso só torna a leitura desnecessariamente difícil
“A restrição mais interessante e difícil é, na verdade, a compatibilidade de software”, foi dito, mas provavelmente parece ser a restrição mais fácil de contornar
Acho que eu a colocaria mais para o fim da lista
Primeiro, a equipe atual é claramente menor do que a antiga equipe do Pebble, então quanto menos trabalho de software, melhor
Segundo, os apps e watchfaces do Pebble original eram distribuídos como binários ARM compilados; portanto, se escolherem um microcontrolador com um conjunto de instruções totalmente diferente, perderão a compatibilidade retroativa
Por exemplo, o ESP32 entra nessa categoria, embora provavelmente nem fosse uma boa opção desde o começo
Quando tudo é proprietário, você acaba encontrando muitos becos sem saída
É completamente diferente de algo como hardware padrão de PC
Gostei deste texto
nimBLE é uma excelente pilha Bluetooth e acho que vai abrir oportunidades interessantes para a Core Devices no futuro