CN104793752B - 一种开放式模块化智能手环的实现平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种开放式模块化智能手环的实现平台,包括手环本体，其包括一主模块、若干功能模块、内嵌总线的左右两根腕带、与主模块电连接的主电池；智能手环APP终端，包括与主模块通过蓝牙进行通讯的主APP模块，主APP模块通过Android或iOS系统的IPC接口和若干功能APP模块通讯，该主APP模块通过定义好的开放接口自动识别手环本体中的功能模块的加载或卸载，然后通过IPC接口接口来启动该或关闭所述功能模块对应的功能APP模块；云端服务器，其对主APP模块和功能APP模块传输过来的数据进行保存、备份、恢复、分析。本发明涉及新颖，允许第三方的加入，将大大提高产品的创造性，摆脱了手环单一功能的局限性。

Description

一种开放式模块化智能手环的实现平台

技术领域

本发明涉及智能手环领域，更具体地说，涉及一种开放式模块化智能手环的实现平台。

背景技术

随着BLE(低功耗蓝牙)技术的发布和成熟，很多设备可以简单、直接的同智能手机相连，同时功耗大大降低，改善了用户体验，应运而生的典型代表就是智能手环。目前市面上有很多智能手环产品，以小米手环为例，其手环本体结构简单、功耗非常低，但是功能单一、没有可扩展性，更没有开放性；其智能终端上APP也不具备开放性和可扩展性，只能支持自有产品，不允许第三方加入。

百度曾经在展会上推出过一款类似于模块化设计的手环，但其本体设计是椭圆形手镯式的，没有柔性腕带，尺寸无法调节，所以佩戴不舒适；可更换的模块数量也非常少，因此同一时刻能能同时实现的功能单一；没有考虑到智能终端上APP的设计，因此也不具备开放式特性，目前也没有量产。

由于智能手环产品形态单一，也无法扩展和升级。用户体验非常单一，很多用户只是抱着尝鲜的态度来使用，缺乏用户黏制度。同时，不同的用户对于智能手环的功能和功能数量的需求也不相同，所以单一功能的智能手环不能满足用户的真正需求，毕竟同时佩戴几个功能不同的手环实在太累赘了。

目前，市面上的手环产品都有专用的APP，同时绑定其手环产品为客户提供云端服务，比如小米手环。但是，这些APP和云端服务并不能对第三方开放，因此也不会有第三方的应用来直接支持这类手环产品。这样，市面上虽然手环产品众多，但都缺乏新意，有特色的功能也无法直接添加到现有手环产品中。

综上所述，可以将当前产品技术存在的问题和缺点总结如下：

1.功能单一，缺乏客户粘滞度，产品同质化严重。

2.没有扩展性，或扩展性不强。

3.没有开放性，无法为第三方介入提供良好的平台。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提出一种开放式模块化智能手环的实现平台。本发明通过用模块化设计的手环本体和智能手环APP终端的外部开放接口配合云端服务器的开放接口来实现。

为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：

本发明的一种开放式模块化智能手环的实现平台,包括：

手环本体，其包括一主模块、若干功能模块、内嵌总线的左右两根腕带、与主模块电连接的主电池，所述主模块和功能模块可拆卸式的连接在所述左右两根腕带之间，且所述主模块通过腕带内总线控制所有连接在总线上的所述功能模块；

智能终端APP，包括与所述主模块通过蓝牙进行通讯的的主APP，所述主APP通过Android或iOS系统的IPC接口分别和所述若干功能模块对应的功能APP进行通讯，该主APP通过定义好的开放接口自动识别所述手环本体中的功能模块的加载或卸载，然后通过所述IPC接口来启动或关闭所述功能模块对应的功能APP；

云端服务器，所述主APP和所述若干功能模块对应的功能APP通过智能终端的无线网络连接该云端服务器，将收集到的数据传输到该云端服务器，云端服务器对数据进行保存、备份、恢复、分析。

作为优选的技术方案：

本发明所述的实现平台，所述两根腕带上间隔对称地设有若干卡槽，所述主模块和功能模块的两头具有与该卡槽匹配连接固定的卡凸。

本发明所述的实现平台，所述功能模块为计步器模块、睡眠监测传感器模块、运动量监测模块、心率监测模块、脉搏监测模块、血氧监测模块、血压监测模块、体温检测模块、血糖监测模块、特殊人群的GPS定位模块、可编程无线遥控器模块、放丢器模块、无线支付模块、电池模块或显示模块。

本发明所述的实现平台，所述各功能模块还分别电连接有子电池。

本发明所述的实现平台，所有所述电池为充电电池。

本发明所述的实现平台，所述总线为I2C fast mode plus总线和UART总线，同时具有4根扩展线。

本发明所述的实现平台，所述主模块和功能模块的外形可设计为椭圆形。

本发明所述的实现平台，所述功能模块为1～4个。

由于采用以上技术方案，与现有技术相比，本发明的开放式模块化智能手环的实现平台具有以下有益效果：

1.允许第三方的加入，将大大提高产品的创造性，摆脱了手环单一功能的局限性。用户可以根据自己的喜好或需要来配置不同的功能模块，通过不同模块的组合能带来不同的使用效果和用户体验，同时也节省了用户的投入，由于多种组合方式的存在，导致该手环可以覆盖更多的细分市场；

2.平台化设计，允许厂商循序渐进地推出不同功能的模块，提高了客户粘滞度。有能力的客户甚至可以自主DIY属于自己的模块；

3.减弱了对传感器的依赖。目前市场上的手环产品其功能高度依赖于传感器的性能，但是传感器的性能目前还有很多瓶颈，导致手环产品无法提供高质量的用户体验，因此目前手环产品其用户诉求和实际功能是脱节的，长此以往会大大降低用户对手环产品的关注和兴趣。通过平台化设计，可以巧妙的将一些有潜力但还不成熟的功能模块化，而当传感器升级，模块可以升级或更换而不是更换整个手环，对于用户来说也将减少重复投入；

4.改善客户体验，由于该平台的提出，可以让不同第三方生产的模块能以一种“隔离”的状态同时存在。这样从系统及管理角度上讲非常方便，同时最终用户不会有模块功能之间的“割裂”感。

附图说明

图1为本发明系统框图；

图2为本发明主模块硬件框图；

图3为本发明APP调用示意图；

图4为本发明中手环本体的结构示意图；

图5为本发明中功能模块结构示意图；

图6为本发明中腕带结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明的一种开放式模块化智能手环的实现平台包括手环本体1、智能终端APP2和云端服务器3，其中手环本体1(如图4～6所示)，包括主模块1-1、若干功能模块(1-2～1-n)、内嵌总线的左右两根腕带、与主模块1-1电连接的主电池，主电池为充电电池，主模块1-1和功能模块(1-2～1-n)可拆卸式的连接在左右两根腕带之间，两根腕带上间隔对称地设有若干卡槽，主模块1-1和功能模块(1-2～1-n)的两头具有与该卡槽匹配连接固定的卡凸，通过这样的连接，将两根腕带固定一体，且功能模块可根据需要随意的拆卸和安装，功能模块可根据需要设计形状，如椭圆形、圆形、长方形等，并随意增减个数，较佳的为1～4个；本发明中，功能模块也可根据需要自带充电电池，也可不带电池。若功能模块不带电池，可以从总线的电源线取电；主模块1-1通过腕带内总线控制所有连接在总线上的功能模块(1-2～1-n),总线逻辑采用“环型拓扑”，一般情况下采用“主—从”式集中控制方法，即通过主模块来控制所有连接在总线上的功能模块在某些模块具有非常重要的实时数据或数据量非常大的情况下，允许功能模块间直接通讯，这大大增加了方案的灵活性。在总线实现上，采用了目前比较先进的I2C fast mode plus总线和经过特殊设计允许多个设备连接的UART总线，同时辅以4根扩展线，可以用来作为扩展模块事件信号线或作为未来扩展使用，以及电源线；

本发明中的智能终端APP 2，包括与主模块1-1通过蓝牙进行通讯的的主APP2-1，主APP2-1通过Android或iOS系统的IPC接口分别和若干功能模块(1-2～1-n)对应的功能APP(2-2～2-n)进行通讯，该主APP2-1通过定义好的开放接口自动识别手环本体1中的功能模块的加载或卸载，然后通过IPC接口来启动或关闭功能模块对应的功能APP；

本发明中的云端服务器，主APP2-1和若干功能模块对应的功能APP(1-2～1-n)通过智能终端(比如智能手机)的无线网络连接该云端服务器3，将收集到的数据传输到该云端服务器，云端服务器对数据进行保存、备份、恢复、分析。

如图4～6所示，其中图4是完整的手环本体，可以看到两条腕带之间有5个椭圆形的功能模块。图5是功能模块单体，当一个功能模块从手环本体中取下后可以看出模块的两头是楔形卡凸，卡凸部分可以插入手环腕带的卡槽部分。同时楔形卡凸中有中空部分，该部分是放置金属连接器的，该金属连接器可以同手环腕带卡槽中的金属连接器接触，使得模块可以和腕带中的总线连接。图6是一对没有连接任何模块的手环腕带，腕带中有导线，腕带上还有卡槽，模块可以插入卡槽。从图中可以看出，两条腕带之间是没有连接的，所以只有当把功能模块接入腕带，才能将腕带连为一体。腕带是有弹性的材料，而腕带的形状有如同多个“M”连接在一起，因此腕带的弹性很好，用户可以方便的将手穿过，并舒适的佩戴在手腕处。若用户使用的模块数量不足5个(包括主模块)，可以采用带有装饰性的空模块来占据空出的位置，也可用电池模块来占据空的位置，这样能大幅提高手环的续航时间。

如图2所示，本发明中，主模块1-1包含MCU、BLE通讯芯片(MCU和BLE通讯芯片可以是分立的也可以是集成的SoC)、加速度传感器、电池、电源管理芯片、微型震动器、LED点阵驱动芯片、LED点阵、触摸按键或机械按键。其中加速度传感器可以为主模块1-1本身的计步器和睡眠监测功能提供基础传感器；LED点阵可以为主模块1-1提供显示时间、显示提醒等必要的显示功能；微型震动器可以作为辅助提示作用，比如当有来电时可以震动来提示用户；按键可以让用户来对主模块做一些基本的设置和操作；外部总线接口包括I2C接口、UART接口以及4根扩展用的GPIO线，主模块通过外部总线接口和腕带中的总线连接，其他功能模也是如此，这样便能连接在一起。功能模块可以实现很多相对独立的功能，而且允许第三方设计和生产，只要其接口和本发明公开的接口相同即可。

图3是一个主APP2-2通过IPC接口调用功能模块APP的示意图。当有一个功能模块被安置在手环本体1中，主模块1-1可以识别出来并通知智能终端(比如智能手机)中的主APP2-2。此时，主APP2-2便会在空白的位置显示一个功能模块的名字或图标，表明手环本体1中加载了这个功能模块。当用户触摸该功能模块的名字或图标后，主APP2-2会通过IPC接口调用对应的功能模块的APP，并成为前台APP，显示在屏幕上。而主APP会在后台运行，并通过IPC接口保持和功能模块对应的功能APP的通讯，直到功能模块的APP退出后，主APP2-2便又回到前台，显示在屏幕上。当有多个功能模块同时加载时，其原理也相同；

由于功能模块有对应于自己特定的功能APP，所以就允许功能模块自己的功能APP来调用智能终端(比如智能手机)中Socket接口来同特定的云端服务器通讯，而这个通讯可以方式不需要主APP参与。当然，如果功能模块的APP没有能力调用智能终端中的Socket接口或者没有特定的云端服务器，也可以通过IPC接口调用来“委托”主APP调用Socket接口并把数据存取于主模块对应的云端服务器，这样不仅能很好的实现平台的开放性，同时还非常灵活，能够满足不同的需求；

上述主APP和功能模块的APP看似是主从关系，其实从软件原理来看是完全独立的应用程序，可以完全独立的开发、测试和运行。因此，上述软件模型可以从根本上允许第三方自主开发自己的模块和模块的APP，完全做到了开放化。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (8)

1.一种开放式模块化智能手环的实现平台,其特征在于：包括

手环本体，其包括一主模块、若干功能模块、内嵌总线的左右两根腕带、与主模块电连接的主电池，所述主模块和功能模块可拆卸式的连接在所述左右两根腕带之间，且所述主模块通过腕带内总线控制所有连接在总线上的所述功能模块；

智能终端APP，包括与所述主模块通过蓝牙进行通讯的主APP，所述主APP通过Android或iOS系统的IPC接口分别和所述若干功能模块对应的功能APP进行通讯，该主APP通过定义好的开放接口自动识别所述手环本体中的功能模块的加载或卸载，然后通过所述IPC接口来启动或关闭所述功能模块对应的功能APP；

云端服务器，所述主APP和所述若干功能模块对应的功能APP通过智能终端的无线网络连接该云端服务器，将收集到的数据传输到该云端服务器，云端服务器对数据进行保存、备份、恢复、分析；

当有一个功能模块被安置在手环本体中，主模块(1-1)识别出来并通知智能终端中的主APP(2-2)，此时，主APP(2-2)便会在空白的位置显示一个功能模块的名字或图标，表明手环本体(1)中加载了这个功能模块；当用户触摸该功能模块的名字或图标后，主APP(2-2)会通过IPC接口调用对应的功能模块的APP，并成为前台APP，显示在屏幕上，而主APP会在后台运行，并通过IPC接口保持和功能模块对应的功能APP的通讯，直到功能模块的APP退出后，主APP(2-2)便又回到前台，显示在屏幕上，当有多个功能模块同时加载时，其原理也相同；

由于功能模块有对应于自己特定的功能APP，所以就允许功能模块自己的功能APP来调用智能终端中Socket接口来同特定的云端服务器通讯，而这个通讯方式不需要主APP参与。

2.根据权利要求1所述的实现平台，其特征在于:所述两根腕带上间隔对称地设有若干卡槽，所述主模块和功能模块的两头具有与该卡槽匹配连接固定的卡凸。

3.根据权利要求1所述的实现平台，其特征在于：所述功能模块为计步器模块、睡眠监测传感器模块、运动量监测模块、心率监测模块、脉搏监测模块、血氧监测模块、血压监测模块、体温检测模块、血糖监测模块、特殊人群的GPS定位模块、可编程无线遥控器模块、放丢器模块、无线支付模块、电池模块或显示模块。

4.根据权利要求1所述的实现平台，其特征在于：所述各功能模块还分别电连接有子电池。

5.根据权利要求1或4所述的实现平台，其特征在于：所有所述电池为充电电池。

6.根据权利要求1所述的实现平台，其特征在于：所述总线为I2C fast mode plus总线和UART总线，同时具有4根扩展线。

7.根据权利要求1所述的实现平台，其特征在于：所述主模块和功能模块的外形可设计为椭圆形。

8.根据权利要求1所述的实现平台，其特征在于：所述功能模块为1～4个。