Cara Membuat Smartwatch: Memilih Chip

 (ericmigi.com)
1 poin oleh GN⁺ 2025-05-16 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Untuk membuat smartwatch yang layak pada 2025, pertama-tama perlu menentukan pengalaman yang dituju, lalu menyesuaikannya dengan batasan MCU, layar, baterai, dan perangkat lunak
  • Pemilihan chip bukan sekadar perbandingan performa, melainkan keputusan desain produk yang sekaligus melibatkan kompatibilitas perangkat lunak, konsumsi daya, dan biaya komponen
  • Core 2 Duo menargetkan porting PebbleOS yang cepat dengan Nordic nRF52840 yang sudah familier, tetapi Core Time 2 memerlukan RAM dan performa pemrosesan lebih besar karena layar warna yang lebih besar
  • Seri SiFli SF32LB52x menawarkan SRAM 512KB+, PSRAM 16MB, periferal layar MIP, konsumsi daya koneksi BLE sekitar 50µA, harga di bawah 2 dolar, dan SDK open source
  • Core Time 2 diperkirakan akan memakai SF32LB52J, varian 1.8V dari SF32LB527, sebagai pilihan yang memenuhi kebutuhan daya, biaya, dan layar sambil tetap mempertahankan PebbleOS open source

Mendesain smartwatch berarti menyesuaikan berbagai batasan

  • Smartwatch secara umum terbagi menjadi tiga bagian
    • Perangkat keras jam itu sendiri
    • Perangkat lunak jam yang disebut firmware atau sistem operasi
    • Aplikasi pendamping mobile iOS dan Android yang menangani pengiriman notifikasi, unduhan watchface, dan lain-lain
  • Smartwatch bukan perangkat satu model untuk semua orang, dan diharapkan open source PebbleOS akan mendorong pembuatan smartwatch yang sesuai dengan kebutuhan masing-masing
  • Merancang elektronik konsumen adalah proses menetapkan pengalaman yang dituju, lalu memecahnya menjadi spesifikasi dan komponen yang dapat diwujudkan
    • Contoh: “smartwatch yang selalu aktif, tetap terbaca di bawah sinar matahari, dan bertahan 30 hari”
    • Contoh spesifikasi: layar e-paper, Bluetooth LE, tahan air, harga ritel 150 dolar
    • Contoh komponen: Sharp Memory LCD, baterai lithium-polymer 150mAh, FreeRTOS

Lima sistem yang membentuk perangkat keras jam

  • Perangkat keras jam terbagi menjadi lima sistem inti
    • Chip mikrokontroler yang biasanya juga mencakup radio Bluetooth
    • Layar
    • Sensor dan perangkat output seperti sakelar taktil, sentuh, mikrofon, akselerometer, dan speaker
    • Komponen elektronik lain seperti chip, komponen pasif, PCB, dan baterai
    • Struktur mekanis seperti casing, kaca, tombol, strap, dan kabel pengisian daya
  • Untuk tiga sistem terakhir seperti sensor, baterai, strap, casing, dan mikrofon, saat ini tersedia banyak pilihan bagus di berbagai rentang harga sehingga relatif lebih mudah dipilih
  • Dalam desain smartwatch, keputusan komponen yang paling sulit adalah memilih MCU/radio Bluetooth dan layar

Batasan MCU dan Bluetooth pada era Pebble

  • Pada masa Pebble pertama, digunakan STM32F2 MCU
    • Produk sebelum Pebble, inPulse, memakai LPC2103 dengan RAM 8KB
    • Spesifikasi MCU Pebble saat itu berada di kisaran 64~144MHz dan RAM 128~256KB
  • Saat itu, radio Bluetooth belum terintegrasi ke dalam MCU sehingga perlu dipasangkan chip terpisah seperti TI CC2564
  • MCU adalah chip inti smartwatch yang memuat CPU, RAM, penyimpanan flash biasa, periferal I/O, dan kadang radio, semuanya dalam satu sirkuit terpadu kecil

Mengapa pemilihan MCU memengaruhi seluruh produk

  • MCU berada di pusat tiga batasan terketat smartwatch: kompatibilitas perangkat lunak, konsumsi daya, dan biaya
  • Perangkat lunak embedded lebih terfragmentasi dibanding sistem operasi komputer, dan sangat terikat pada kebutuhan perangkat keras
    • Linux dapat menyertakan lebih dari 17.000 device driver karena batasan ruang hard disk relatif kecil
    • PebbleOS pada praktiknya di-hardcode agar hanya mendukung MCU keluarga STM
  • Jika beralih ke MCU merek lain, perlu menulis ulang driver periferal seperti I2C, SPI, dan DMA, mengadopsi SDK lain, dan dalam beberapa kasus juga mengganti build system
    • Perubahan seperti ini bukan pekerjaan yang berisiko tinggi, tetapi tetap membutuhkan waktu implementasi dan pengujian
    • Beberapa MCU tidak mudah mendukung FreeRTOS
  • Jika produksi tidak mencapai ratusan ribu hingga jutaan unit, biaya rekayasa perangkat lunak sulit disebarkan lewat skala penjualan besar, sehingga sangat memengaruhi total biaya per jam
  • Karena smartwatch harus tetap terhubung ke ponsel melalui Bluetooth selama 24 jam, konsumsi daya rata-rata saat terhubung menjadi salah satu faktor konsumsi terbesar bersama layar

Kandidat chip untuk Core 2 Duo dan Core Time 2

  • Diputuskan untuk memakai Nordic nRF52840 pada Core 2 Duo
    • Meski chip lama, chip ini sudah familier dan dinilai memungkinkan PebbleOS dibawa ke perangkat dengan relatif cepat
    • Awalnya direncanakan memakai stack BLE Nordic SoftDevice, tetapi kemudian beralih ke stack BLE open source nimBLE
  • Core Time 2 membutuhkan RAM dan performa pemrosesan lebih besar daripada nRF52840
    • Layar warna yang lebih besar membutuhkan lebih banyak RAM
    • Juga diinginkan ruang lebih untuk fitur baru
  • Sempat ingin tetap memakai Nordic, tetapi roadmap BLE MCU mereka kurang cocok dengan kebutuhan
    • nRF54L15 hanya memiliki RAM 256KB dan baru belakangan masuk produksi massal sehingga belum banyak pengalaman penggunaan di lapangan
    • Seri 54H dengan RAM 1MB berharga 4~5 dolar atau lebih, sekitar dua kali lebih mahal, dan tidak ada opsi RAM 512KB
    • Layar MIP 64 warna pada Core Time 2 memerlukan antarmuka khusus, dan Pebble model 2015 memakai FPGA terpisah untuk ini

Mengapa memilih SiFli SF32LB52J

  • Berbagai kandidat seperti Apollo, BES, dan Dialog sudah ditinjau, tetapi sulit menemukan chip yang benar-benar pas dengan kebutuhan
  • Salah satu hambatan besar adalah tidak adanya SDK open source
    • Salah satu chip BES terlihat bagus, tetapi SDK dan contoh kodenya tidak dibuka untuk umum, semuanya berada di balik NDA
    • Karena PebbleOS harus open source, pendekatan ini tidak cocok
  • SiFli menyediakan chip Bluetooth yang memang dibuat untuk dipakai sebagai chip utama smartwatch
    • Chip ini sudah digunakan pada puluhan juta smartwatch dari berbagai merek seperti Redmi, Oppo, dan Noise
    • Bahkan chip terkecilnya, SF32LB52x, tetap menawarkan SRAM 512KB+ dan PSRAM 16MB
    • Tersedia periferal MIP khusus sehingga tidak memerlukan FPGA terpisah atau chip antarmuka layar khusus yang mahal seperti Epson
    • Konsumsi daya saat BLE terhubung sekitar 50µA dan harganya di bawah 2 dolar
    • Jika perlu, masih bisa beralih ke chip SiFli lain dengan opsi SRAM 1~2MB
  • SDK SiFli tersedia sebagai open source di OpenSiFli on GitHub, dan SiFli juga menawarkan dukungan untuk porting PebbleOS
  • Core Time 2 diperkirakan akan menggunakan SF32LB52J, varian 1.8V dari SF32LB527

Tautan SiFli terkait

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2025-05-16
Opini Hacker News

  • PebbleOS bukan satu-satunya di bidang ini; ada juga https://www.espruino.com/ yang menjalankan https://banglejs.com/
    Karena ini adalah implementasi JavaScript super-kecil untuk mikrokontroler, perangkat jadi mudah di-hack secara real-time
    Sepertinya juga dipakai di Fallout Pip-Boy dan produk lain dari The Wand Company: https://www.thewandcompany.com/fallout-pip-boy/
    Referensi: https://github.com/orgs/espruino/discussions/7577

    • Saya baru pertama kali dengar Bangle.js, tapi suka gagasan bahwa kita bisa mengutak-atiknya dengan bahasa yang sudah kita kenal
      Saya tidak suka desain kotak, jadi ingin membeli model generasi pertama, tetapi sepertinya sudah tidak dijual lagi
    • Bagus juga kalau pekerjaan bagus dari para pesaing yang kurang dikenal ikut disebutkan
      Pebble memang hebat, tetapi proyek-proyek seperti ini juga layak mendapat perhatian
      Dan kalau ada kesempatan, serial Fallout dari Amazon juga layak ditonton
    • PineTime juga layak dijadikan referensi

  • Mereka bilang “SDK-nya open source”, tetapi sepertinya itu bukan berarti ada SDK kode open source untuk mikrokontroler BLE
    Dari kelihatannya, kode BLE disediakan sebagai binary blob
    https://github.com/OpenSiFli/SiFli-SDK/tree/6c82a9b15db49871...
    Itu sendiri bukan masalah, tetapi kalau disebut “open source”, akan lebih baik jika source code-nya bisa dibaca

    • Firmware perangkat radio BLE kemungkinan besar akan selalu disediakan sebagai binary blob karena persoalan hak kekayaan intelektual dan regulasi

  • Smartwatch ini tidak terlalu smart menurut standar sekarang
    Saya rasa saya akan sangat merindukan banyak fitur praktis dari smartwatch yang saya pakai sekarang, seperti pembayaran NFC, pelacakan GPS dual-band, dan konektivitas 4G LTE
    Pebble dan rePebble memilih baterai yang bertahan berminggu-minggu sebagai gantinya, tetapi saya tidak ingin mengorbankan fitur-fitur kuat seperti ini hanya karena kerepotan kecil mengisi daya Galaxy Watch dua hari sekali

    • Sebaliknya, fitur-fitur seperti itu sama sekali tidak penting bagi saya, sedangkan daya tahan baterai panjang itu penting
      Bagus jika ada perangkat yang menargetkan pengguna yang berbeda-beda
      Karena target penggunanya berbeda, bukan berarti perangkat itu “tidak smart”; hanya saja tidak cocok untuk kebutuhan saya
    • Bagi saya ini sudah cukup smart
      Saya tidak terlalu membutuhkan fitur-fitur seperti itu; saya hanya butuh jam yang bisa sedikit dikustomisasi, menerima notifikasi, dan melakukan pengukuran detak jantung dasar
      Kalau harus diisi daya lebih dari sekali seminggu, saya rasa saya tidak akan memakainya
    • Yang juga terlewat adalah bahwa Garmin sudah menyediakan sebagian besar fitur ini dan lebih banyak lagi, sambil tetap menawarkan baterai yang bertahan berminggu-minggu
      Memang belum ada 4G, tetapi setahu saya ada laporan bahwa perangkat tahun depan akan memilikinya
    • Saya juga akan merindukan GPS, tetapi tetap saja saya belum menemukan produk yang benar-benar mengisi kekosongan yang ditinggalkan Pebble
      Garmin punya kompromi di bagian lain seperti baterai, widget, kalender, dan keterbacaan layar
      Pada akhirnya semuanya adalah trade-off
    • Dari daya tahan baterainya saja, saya rasa tidak demikian

  • Informasi tambahan tentang chip ada di sini:
    https://www.cnx-software.com/2025/05/14/sifli-sf32lb52j-big-...

  • Menarik bahwa mereka tidak memilih desain 2-chip yang memisahkan 1 chip untuk aplikasi utama dan 1 chip untuk BLE
    Mikrokontroler berkinerja tinggi biasanya tidak punya RF, jadi kadang desain seperti itu masuk akal

    • Mikrokontroler “kelas atas” zaman sekarang sudah cukup bagus
      Ada seri NRF, dan ada juga produk seperti ESP32 yang memasukkan Bluetooth dan Wi-Fi dalam satu paket
      Secara pribadi, saya mungkin akan condong ke ESP32 sekarang; platform itu terus membaik dan dukungan komunitasnya juga bagus
      Saat ini saya sedang mengembangkan platform smartwatch berbasis MicroPython
    • Semakin banyak chip, semakin rumit proyeknya
      Bukan hanya soal bill of materials; tiap chip membutuhkan komponen pasif pendukung dan osilator, komunikasi antar-chip harus dikoordinasikan, dan pendekatan untuk update firmware serta debugging juga harus dirancang untuk keduanya
      Mungkin lebih baik memilih kesederhanaan meski harus sedikit mengorbankan daya tahan baterai
    • Core Cortex-M33 pada chip SiFli seharusnya jauh lebih cepat daripada core M4 yang dipakai model Pebble tercepat yang pernah dirilis, jadi tidak perlu mikrokontroler yang lebih cepat dari ini
      Sebaliknya, peningkatan daya tahan baterai sangat disambut, dan penggunaan mikrokontroler Bluetooth terintegrasi kali ini tampaknya menjadi alasan besar peningkatan dari sekitar 1 minggu baterai menjadi sekitar 1 bulan
    • Ini cuma jam tangan
      Untuk hal-hal seperti menampilkan waktu, mencatat detak jantung, dan mengirim sinyal ke AWS, tidak perlu komputer UNIX lengkap

  • Senang melihat akhirnya ada upaya menuju arah open source di industri chip berdaya rendah
    Begitu melihat pengumuman rePebble, saya langsung mendaftar, tetapi belakangan saya sadar bahwa yang sebenarnya saya inginkan bukan smartwatch, melainkan jam sederhana dengan notifikasi getar
    Saya tahu ini selera minoritas, tetapi ada ceruk dengan orang-orang yang cukup antusias [0] [1] [2]
    Setelah memakai Casio F105 selama 2 tahun terakhir, sulit rasanya kembali ke produk yang lebih besar, lebih berat, atau lebih tebal dari ini
    Kalau ada sedikit fungsi Bluetooth, pengisian daya seminggu sekali masih bisa saya terima
    Akhir-akhir ini saya mencari chip Bluetooth super kecil yang bisa menggerakkan motor getar kecil dan menerima semua notifikasi dari iPhone
    Dari hasil pengujian, meski chip, motor, dan baterai litium kecil ditempelkan di antara dua strap F105, tambahan bobot di posisi itu tidak terlalu terasa
    Saya masih ingat Mi Band 1 yang dulu pertama kali saya pakai
    Itu adalah fitness band yang terlupakan, tanpa layar dan hanya punya 3 LED RGB; karena bisa menampilkan warna tertentu sesuai aplikasi yang mengirim notifikasi, saya bisa langsung tahu bahwa chat Messenger berwarna biru harus segera dibalas, atau notifikasi Google Keep berwarna kuning bisa diabaikan sampai saya kembali ke komputer
    [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...

    • Mungkin di luar cakupan, tetapi ada W770 dari Citizen
      Baru-baru ini saya membeli unit bekas dalam kondisi bagus dengan harga di bawah 200 dolar; ini kronograf yang cukup bagus, punya BLE, alarm, motor getar, dan juga ekosistem notifikasi yang bisa discript secara aneh dan tampaknya agak terbengkalai
      Sebagai jam tangan, untuk memahami berbagai cara antarmukanya kita harus membaca manual sampai habis, tetapi itu masuk akal mengingat semuanya harus ditampilkan hanya dengan jarum tanpa display
      Saat pengaturan awal, mungkin perlu menyinkronkan jarum, dan awalnya itu cukup membingungkan
      Karena memakai penggerak surya yang efisien dengan superkapasitor, jam ini bisa bertahan berbulan-bulan meski dibiarkan di tempat gelap, dan jika dipakai, praktis tidak perlu khawatir soal baterai
      Superkapasitornya bisa diganti jika aus, dan melihat contoh jam Citizen lain, tampaknya bisa berjalan stabil kira-kira 15–20 tahun
      Saya cukup menyukainya karena ini jam tangan sungguhan yang dibuat dengan baik, dan kalau mau, bisa dipakai lalu dilupakan, tetap menjalankan tugasnya tahun demi tahun
      Mungkin ada opsi Citizen lain yang memiliki BLE
      Kalau ada yang merekayasa balik protokol komunikasi notifikasi dan BLE-nya lalu membuat aplikasi pendamping open source, rasanya akan membuka kemungkinan yang cukup menarik bagi orang-orang berjiwa hacker
    • Saya masih memakai OG Pebble, dan senang mendengar kabar bahwa ia akan kembali, tetapi saya tidak berencana upgrade
      Kebutuhan saya juga sederhana
      Saya butuh alarm getar, notifikasi, dan yang terpenting display yang tetap terbaca di bawah sinar matahari kuat serta nyaman untuk mata yang rabun dekat
      Display eInk OG Pebble sangat pas
      Membaca SMS tanpa mengeluarkan ponsel juga menyenangkan
      Selain itu, bisa didapat di eBay sekitar 30 dolar, dan baterai baru juga sekitar 15 dolar, jadi tidak terlalu membebani
      Pekerjaan komunitas Rebble.io juga masih berjalan cukup baik untuk penggunaan saya
    • Setuju
      Saya sempat mencari strap atau buckle jam “pintar” yang bisa dipakai dengan jam Seiko vintage
      Saya hanya butuh notifikasi getar ketika sesuatu yang sangat spesifik terjadi di ponsel, misalnya hanya saat istri menelepon
      Saya tidak membutuhkan semua fitur atau layar smartwatch biasa, terlalu mengganggu
    • Saya juga begitu
      UX Apple Watch buruk sekali
      Layar 2 cm dengan ujung jari 1 cm, mencoba melakukan terlalu banyak hal dan juga bukan selera saya
      Pebble memungkinkan saya menerima notifikasi SMS atau panggilan meski sedang jauh dari ponsel, dan melihat cukup informasi untuk memutuskan apakah perlu merespons
      Pebble cukup ringan, dan jika memakai watchface ini, rasanya akan familier:
      https://store-beta.rebble.io/app/52f0939b1ac7948708001fc9
    • Saya setuju soal menginginkan “jam sederhana dengan notifikasi getar”
      Notifikasi biasanya tidak terlalu sensitif terhadap waktu
      Beberapa tahun lalu saya menyadari ponsel terus berbunyi untuk notifikasi yang tidak terlalu berarti dan mencuri perhatian, jadi saya mematikan semua notifikasi
      Saya hanya memeriksanya beberapa jam sekali lalu membalas pesan yang masuk
      Smartwatch biasa hampir tidak berguna bagi saya, dan notifikasi pesan di pergelangan tangan nyaris seperti disfungsi besar
      Namun akan menyenangkan jika bisa mengatur alarm dengan mudah dan saat waktunya tiba pergelangan tangan bergetar
      Notifikasi seperti “keluar sekarang kalau mau naik bus” atau “sekarang waktunya istirahat” sudah cukup
      Lebih dari itu tidak perlu, dan sensor yang mewah-mewah juga tidak perlu

  • Saya mulai mengutak-atik Freqchip SoC murah buatan Tiongkok:
    https://github.com/zoobab/FR801xH
    Di Ali, saya bisa membeli smartwatch yang memakai chip ini seharga 3 euro

    • Wah, sebagian chip ini harganya 2,6 yuan pada MOQ 3.000 unit, alias 0,36 dolar, tetapi mendukung Arm Cortex-M3 dan BLE, bahkan sig-mesh
      Benar-benar murah sampai tidak masuk akal
      Seberapa layak dipakai SDK-nya?
    • Bisa beri tautan ke salah satu jam itu?
      Saya sudah mencoba mencari cepat dua kali, tetapi tidak menemukannya

  • Artikelnya menarik, dan keren melihat PebbleOS berjalan di semacam hardware open source
    Tapi apakah pada 2025 kita masih harus terus melihat blog rata kiri?
    Layar lebar sudah ada sejak lama, dan itu hanya membuatnya sulit dibaca tanpa alasan

  • “Batasan yang paling menarik dan sulit sebenarnya adalah kompatibilitas perangkat lunak,” katanya, tetapi mungkin itu justru batasan yang paling mudah diakali
    Dalam daftar, sepertinya saya akan menaruhnya lebih di belakang

    • Ada dua alasan besar mengapa kompatibilitas perangkat lunak sangat penting dalam produk ini
      Pertama, tim saat ini jelas lebih kecil dibanding tim Pebble dulu, jadi semakin sedikit pekerjaan perangkat lunak, semakin baik
      Kedua, aplikasi dan watch face untuk Pebble asli didistribusikan sebagai binary ARM yang sudah dikompilasi, jadi jika memilih mikrokontroler dengan instruction set yang benar-benar berbeda, kompatibilitas mundur akan hilang
      Misalnya ESP32 masuk kategori itu, meskipun sejak awal mungkin juga bukan pilihan yang bagus
    • Sama sekali tidak begitu
      Jika semuanya proprietary, Anda akan banyak menemui jalan buntu
      Ini sama sekali berbeda dengan kasus seperti hardware PC standar

  • Saya suka tulisan ini
    nimBLE adalah stack Bluetooth yang hebat, dan sepertinya akan membuka peluang menarik bagi Core Devices ke depannya