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拆解Fitbit Flex手环,窥见内部的隐秘角落

时间:2020-07-07 作者:Brian Dipert 阅读:
大家都在讨论最新最好的可穿戴设备有哪些,我觉得从历史发展的角度来回顾一下产品的起源也很有意思。本文介绍的是Fitbit公司于2013年推出的其首款腕带式跟踪器Fitbit Flex,我要拆解的则是2018年从eBay上买的一只黑色Fitbit Flex,售价14美元多一点。
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大家都在讨论最新最好的可穿戴设备有哪些,我觉得从历史发展的角度来回顾一下这类产品的起源很有意思。因此,这里我向大家介绍Fitbit公司于2013年5月推出的Fitbit Flex,这是该公司的首款腕带式跟踪器(Fitbit成立于2007年,其最初的几个产品都是夹式跟踪器,需要夹在口袋或皮带上,跟计步器一样)。PWsEETC-电子工程专辑

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图1:有多种颜色及大小的Fitbit Flex腕带可供选择。PWsEETC-电子工程专辑

从图1可以看到,Fitbit Flex腕带有多种颜色及大小可供选择,有些第三方供应商还能提供不同款式,嵌入在腕带内的主跟踪器单元当然都是一样的。2018年10月我在eBay上买了一只黑色的Fitbit Flex,售价14美元多一点。卖家声明:这只Fitbit Flex已经开箱,是新的,因为拿来拿去可能会有一些轻微磨损。这些我都无所谓。PWsEETC-电子工程专辑

我收到了卖家寄来的腕带(图2)。腕带正面右侧有一个半透明的闪亮塑料"环",其下是主单元LED灯(没有OLED、LCD或其他多功能显示屏),可显示腕带的工作状态。它带一个双齿夹(图3),当腕带戴在手腕上时,可用双齿夹将腕带的两端固定在一起(电池的续航时间估计约为5天)。PWsEETC-电子工程专辑

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图2:卖家寄来的腕带。PWsEETC-电子工程专辑

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图3:用双齿夹可将腕带的两端固定在一起。PWsEETC-电子工程专辑

将腕带转过来,可以看到插主单元的位置。橡胶的柔性相当好,插入和拔出主单元比想像中容易一些(图4)。PWsEETC-电子工程专辑

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图4:腕带背面可以看到插主单元的位置。PWsEETC-电子工程专辑

注意,与后来的产品不同,Fitbit Flex中没有用于光学心率测量的PPG(光电容积脉搏波描记法)传感器,更没有用来检测睡眠呼吸情况的SpO2血氧传感器。PWsEETC-电子工程专辑

随同腕带一起寄来的还有一个小小的蓝牙低功耗(BLE)USB适配器,如果电脑上没有内置相关的无线通信软件,就可以使用这个适配器。PWsEETC-电子工程专辑

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图5:小小的蓝牙低功耗(BLE)USB适配器。PWsEETC-电子工程专辑

在图6的放大图中可以更清楚地看见适配器上面标注的文字。PWsEETC-电子工程专辑

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图6:蓝牙低功耗USB适配器放大图。PWsEETC-电子工程专辑

图7显示主单元插入配套的USB充电器中。PWsEETC-电子工程专辑

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图7:主单元插入配套的USB充电器中。PWsEETC-电子工程专辑

图8是卸下主单元后充电器的内视图,从图中可以看到,充电器有多个引脚,使主单元与充电器互相连通进行充电。PWsEETC-电子工程专辑

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图8:卸下主单元后的充电器内视图。PWsEETC-电子工程专辑

图9是主单元,显示了其相对于1美分硬币的大小。PWsEETC-电子工程专辑

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图9:主单元相对于1美分硬币的大小。PWsEETC-电子工程专辑

主单元的一端是圆的,与充电器相配,如图10所示。PWsEETC-电子工程专辑

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图10:主单元的一端是圆的,与充电器相配。PWsEETC-电子工程专辑

主单元的另一端是斜面,上面有颜色很淡的"Fitbit"品牌字样,半透明,以便其下的LED光透出来(图11)。PWsEETC-电子工程专辑

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图11:主单元的另一端是斜面,上面有淡淡的"Fitbit"品牌字样。PWsEETC-电子工程专辑

现在开始拆解。先从BLE适配器下手,需要一个"开盒刀"来帮忙。拆下塑料帽的一半,露出下面的蓝牙天线(图12)。PWsEETC-电子工程专辑

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图12:拆下BLE适配器塑料帽的一半,露出下面的蓝牙天线(图12)。PWsEETC-电子工程专辑

拆下塑料帽的另一半,咋一看你也许会有点失望,但不要泄气,还没完呢。PWsEETC-电子工程专辑

啊哈!里面有芯片(图13)。PWsEETC-电子工程专辑

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图13:拆下BLE适配器塑料帽的另一半,里面有芯片。PWsEETC-电子工程专辑

最抢眼的是德州仪器(TI)的CC2540,它支持USB的蓝牙低功耗无线MCU。下面的"F128"表示它包含128KB闪存,厂商也提供"F256"的配置。PWsEETC-电子工程专辑

拆除其余的塑料框,可以看到更多东西(图14)。PWsEETC-电子工程专辑

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图14:拆除BLE适配器上剩余的塑料框,可以看到更多东西。PWsEETC-电子工程专辑

接下来是我们的重头戏,即活动跟踪单元。还是用开盒刀,沿着一端的接缝(可以看见)切开(图15)。PWsEETC-电子工程专辑

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图15:沿着一端的接缝切开主跟踪单元。PWsEETC-电子工程专辑

看到了吧,我之前跟你说过,它是半透明的(图16)!PWsEETC-电子工程专辑

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图16:主跟踪单元顶部是半透明的。PWsEETC-电子工程专辑

从图17可以看到,其顶部是多LED阵列,下面是蓝牙天线。PWsEETC-电子工程专辑

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图17:主跟踪单元的顶部是多LED阵列,下面是蓝牙天线。PWsEETC-电子工程专辑

要从防水外壳中掏出里面的东西,需要使用不同的工具。我从我的美甲套装中拿出了一个工具,好像叫死皮剪(这是我第一次使用),如图18所示。PWsEETC-电子工程专辑

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图18:要从主跟踪单元的防水外壳中掏出里面的东西,需要使用死皮剪。PWsEETC-电子工程专辑

在我剪开外壳时,发现自己无意中沿着外壳的另一个接缝下了刀,这个接缝在顶部和底部之间,肉眼很难看见。首先映入眼帘的是锂聚合物电池(幸好没有爆炸),如图19所示。PWsEETC-电子工程专辑

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图19:剪开主跟踪单元外壳,首先看到锂聚合物电池。PWsEETC-电子工程专辑

晃悠悠的蓝牙天线很快就脱落了(图20)。PWsEETC-电子工程专辑

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图20:晃悠悠的蓝牙天线很快就脱落了。PWsEETC-电子工程专辑

继续拆解,接下来看到的是PCB另一面的IC以及下面的另一个神秘天线(图21)。PWsEETC-电子工程专辑

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图21:PCB另一面的IC与下面的另一个神秘天线。PWsEETC-电子工程专辑

顺便说一下,电池旁边的是触觉振动电机(图22)。PWsEETC-电子工程专辑

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图22:电池旁边的是触觉振动电机。PWsEETC-电子工程专辑

前面提到的天线和IC,在图23中可以看得更清楚(虽然还是不完整)。PWsEETC-电子工程专辑

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图23:前面提到的天线和IC。PWsEETC-电子工程专辑

主跟踪单元里面的东西终于取出来了,至少是从部分外壳中取出来了。剩下的充电触点仍留在外壳上,如图24所示。PWsEETC-电子工程专辑

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图24:取出主跟踪单元里面的东西,充电触点还留在外壳上。PWsEETC-电子工程专辑

天线仍然粘在另一半外壳上(图25)。PWsEETC-电子工程专辑

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图25:天线仍然粘在另一半外壳上。PWsEETC-电子工程专辑

天线上有一个近场通信(NFC)标签,可与支持NFC的安卓手机近距离通信,自动启动Fitbit App(无需用户手动启动),如图26所示。厂商显然认为不值得为了这个功能而增加BOM成本,因为后续型号就不提供这个功能了。但是在最近的Fitbit Charge 3"特别版"中它又出现了,用来支持Fitbit Pay服务。PWsEETC-电子工程专辑

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图26:天线上有一个NFC标签,可与支持NFC的安卓手机近距离通信。PWsEETC-电子工程专辑

拿开外壳后,里面看得更清楚了。图27右边缘显示的充电端子与图24中外壳中的充电触点匹配。PWsEETC-电子工程专辑

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图27:右边缘的充电端子。PWsEETC-电子工程专辑

除了一些测试点,电池下面没什么东西。我认为左下角是被切断的蓝牙天线焊接,如图28所示。PWsEETC-电子工程专辑

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图28:除了一些测试点外,电池下面没什么东西。PWsEETC-电子工程专辑

至少从芯片的角度来看,PCB的另一面更有意思(图29)。PWsEETC-电子工程专辑

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图29:PCB的另一面有一些芯片。PWsEETC-电子工程专辑

芯片上的标记看不清楚,我和iFixit的朋友们都认为,左边的大芯片是Nordic半导体的nRF8001蓝牙低功耗连接和接近IC。右边的大芯片是意法半导体的32L151C6超低功耗ARM Cortex-M3 MCU。位于它们之间的,上面是TI BQ24040单输入、单芯锂离子电池充电器,下面是一个看不出供应商/型号的3轴加速度计(我们是这样认为的)。PWsEETC-电子工程专辑

最后,在清理掉所有的拆解碎片后,我又拿起USB充电器,并意识到里面可能还有东西。例如,充电器的一面有一个孔,似乎是被动通风孔(图30)。PWsEETC-电子工程专辑

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图30:USB充电器上似乎有一个被动通风孔。PWsEETC-电子工程专辑

用开盒刀切开USB充电器,看到与这个孔对应的是一个稳压器(我猜测),如图31所示。PWsEETC-电子工程专辑

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图31:USB充电器外面有一个被动通风孔,对应一个稳压器。PWsEETC-电子工程专辑

图32显示了这个微型PCB的另一面。PWsEETC-电子工程专辑

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图32:USB充电器微型PCB的另一面。PWsEETC-电子工程专辑

读者朋友,你对这个特殊的IC或本次拆解有什么想法,请跟我们分享!PWsEETC-电子工程专辑

责编:Luffy LiuPWsEETC-电子工程专辑

(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN英文网站,参考链接:Teardown: Fitbit Flex doesn’t easily give up its secrets,by Brian Dipert)PWsEETC-电子工程专辑

本文为《电子技术设计》2020年07月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。PWsEETC-电子工程专辑

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本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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