01、起因：

      近来渐觉腰腿疼，医生建议我多走动晒晒太阳，所以有了这个提醒晒太阳的戒指...还是火柴棍？接下来我尽量以通俗易懂的语言来讲讲我的设计过程，如有纰漏，望各位宝友指正。

02、开篇：

      来来来，瞧一瞧看一看，可穿戴设备种类繁多，功能各异，有带翅膀会飞的，有长了鳍水里游的....

      我今天给大家带来的东西可就厉害了。它不但能量体温，还能每天提醒你晒太阳，还不用充电，厉不厉害？

      有人会说：晒太阳有什么了不起的。诶，晒太阳当然很重重要，早上9点，下午4点，晒晒太阳神清气爽，延年益寿，固本培元，健康生活好帮手啊。

      再看看我们的戒指，它小巧又轻便，环保又大方，这裸露的电路板，这扎实的用料...只要998，只要998，健康人生带回家，只此三枚，来来来有钱的过来交钱，没钱的......

03、方案介绍：

   03-1、硬件方案介绍：

      料想大家平时需要照顾的电子设备实在是太多了，肯定是腾不出手给这玩意充电的。所以此处选择太阳能充电方案，在晒太阳的同时给圈圈续命，大家都省事。

      这玩意是套手指头上的，所以体积得小，选料必须遵循以下三条铁律：

         小封装

         低功耗

         外围电路简单

      确定如下硬件框图：太阳能电池BPW34把光能转化为电。adp5090将这部分电能升压后储存到纽扣电池，同时也负责把电池的电量输送给负载电路。这储能和放电都有保护机制，轻易不会搞坏器件。另外这里的模拟开关max4644是必不可少的，它关系到当电池电量耗尽后系统能否自动恢复。

   03-2、电路各部分详解：

      想要利用太阳能发电就得用到硅光电池，我这里选用的是bpw34（不仅长得好看尺寸也刚刚好）。每片可以提供1mW(0.5v 2ma)的电量，虽然这点能量很小但却实是很小。

     (注：硅光电池发电原理：完美世界中有这么一段，一众人杰以及上古妖兽带着大包小包跑到百断山偷宝贝，不料被牛魔王的兄弟神猴王逮住，猴王催动场势攻击，众人奋力抵抗。这里我们叫这群带着麻袋偷东西的白嫖党，简称P；这位牛气冲天的神猴王叫牛王，简称N。战斗异常激烈，前排数人元气损耗殆尽，苦苦支撑......双方就此结下梁子，史称PN结。这时候照进来一道光，哦，不..那是一旁看到猴王身后圣药眼冒金光的石昊。我们这位场外选手是相当了得，先是对着猴王一个滑铲，激发态势，扩大战局。再朝着仙桃来一个回手掏。猴王大怒，口念咒语：拿来吧，你.... 一种人杰手中的圣药便纷纷飞回猴王手中。这个圣药借势飞回的过程就叫光生电流）

      最后，我们常见的led也是一个太阳能电池，受到光照便会有电流产生，只是电流小一些。

      有了能量来源接下来就是能量转换了。这里选用ADI公司的adp5090芯片做能量采集管理，它可以将低压小功率（16 uW到200 mW，电压0.38 V至3.3 V）能量收集到可充电电池。具有灵活的可编程电压监控器(2.2 V至5.2 V)，使得芯片可以为多种二次电池充电。高效的mppt功能，均衡能量源与电池的传输功率，在保证能量最大利用率的同时使得系统能够能长期可靠运行。人性的备份电池设计是负载电路最坚强的后盾（为了节省空间此处没有用到）。

     一片BPW34所能提供的最大充电电流如下图，还算可观。

      max9938是一个sot23-5封装的低功耗高次侧单向电流监控芯片，该芯片能把采样电阻两端mV级的电压按比例放大后输出。芯片本身功耗很低，但因为内部架构问题，充电时会有一百uA的电流沿着左侧通路消耗掉。所以我在芯片GND引脚接了个上拉电阻，只有在系统需要采集电流时才拉回GND采样。

      max4644:美信的小体积低功耗模拟开关，用法简单，六个腿，接法类似于继电器，正常供电后调节输入信号即可改变内部开关状态。同样耗电极低，很适合低功耗系统。

电池选择：

      本系统可选用的二次电池不多，在小尺寸聚合物电池、可充电纽扣电池、超级电容中我选择了ms621，这是一款性价比很高的锂电池。电压范围（2-3.2V）容量5.5mAh，具有极低的自放电电流。常用来做系统备份电池，此处我用作主电源。比较遗憾的是它的额定放电电流也小的可怜，官方推荐0.25mA,这也就只够点个灯，一下子切断了我对其他稀奇古怪功能的幻想。

   03-3、负载电路：

      负载电路怎么少的了单片机，手头有一堆小蜜蜂（EFM8），3*3mm的体积功能却一点都不少。尤其在低功耗方面相当给力，睡眠平均功耗可做到1uA。自带一个恒流源，有两种模式，低功耗模式1-63uA，步进1uA;正常模式8-504uA，步进8uA。另外该芯片内部falsh可以当作EEPROM来用的，又节省了一片片外存储，美滋滋。

      关于点灯：系统供电电池电压为（2-3.1V），满电的电池加上0.25mA负载后电压会很快降到2.7v左右。单片机P0.7作为电源置高，拉低对应的引脚即可电量对应的led。

04、软件设计：

      时间有限，只能先做一个简单的软件框架，用来验证触摸，测温，计时和报警功能，以后慢慢调吧。

      EFM8的RTC和低功耗部分是真不好调。RTC相关寄存器藏得很深，必须先使能读写，才能操作。DEBUG时读出来的值并不一定是真实值，调试时绕了好大的弯。低功耗部分调起来也不太顺畅，功耗压不到数据手册的标称值....

      总之代码还没打磨好，先贴个测试代码，后有更新的话间附件。

05、遇到的问题：

05-1、进度把控：

      想着是要做柔性板的，画完图到了打样的时候，一问板厂做一次柔性板得300软妹，这谁顶得住。于是乎萌生自己徒手做板子的想法，买柔性基材、蚀刻材料，打印，再腐蚀....一顿操作下来，钱没少花，进度=0；

05-2、要规范操作：

      拿到电路板先调了充电功能。图省事没有拆电池，后来焊完调试遇到各种问题，该上拉的电压拉不动，不该出现杂波乱跳。排查后发现是芯片损坏了，现在想想多半是带电焊接惹的祸；

05-3、善后：

      在调试软件的时候，一上来就让芯片进入低功耗模式了，结果忘记设置唤醒源了，然后芯片就再也连不上了，变砖了。调代码必须留一手啊。

06、写在最后的话：

      如果你能看到这里，估计也是做技术的吧。道阻且长，善待自己，祝万事顺心。

      同时感谢硬禾举办的这次活动，这种限时完成的活动，对我的拖延症有所裨益。