简易工具拆解Fitbit Flex手环，窥见内部的隐秘角落

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。Bioesmc

Bioesmc

图1：有多种颜色及大小的Fitbit Flex腕带可供选择。Bioesmc

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。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

图2：卖家寄来的腕带。Bioesmc

Bioesmc

图3：用双齿夹可将腕带的两端固定在一起。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

图4：腕带背面可以看到插主单元的位置。Bioesmc

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。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图5：小小的蓝牙低功耗（BLE）USB适配器。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图6：蓝牙低功耗USB适配器放大图。Bioesmc

图7显示主单元插入配套的USB充电器中。Bioesmc

Bioesmc

图7：主单元插入配套的USB充电器中。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图8：卸下主单元后的充电器内视图。Bioesmc

图9是主单元，显示了其相对于1美分硬币的大小。Bioesmc

Bioesmc

图9：主单元相对于1美分硬币的大小。Bioesmc

主单元的一端是圆的，与充电器相配，如图10所示。Bioesmc

Bioesmc

图10：主单元的一端是圆的，与充电器相配。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

图11：主单元的另一端是斜面，上面有淡淡的"Fitbit"品牌字样。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

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）。Bioesmc

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。Bioesmc

啊哈！里面有芯片（图13）。Bioesmc

Bioesmc

图13：拆下BLE适配器塑料帽的另一半，里面有芯片。Bioesmc

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。Bioesmc

拆除其余的塑料框，可以看到更多东西（图14）。Bioesmc

Bioesmc

图14：拆除BLE适配器上剩余的塑料框，可以看到更多东西。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

图15：沿着一端的接缝切开主跟踪单元。Bioesmc

看到了吧，我之前跟你说过，它是半透明的（图16）！Bioesmc

Bioesmc

图16：主跟踪单元顶部是半透明的。Bioesmc

从图17可以看到，其顶部是多LED阵列，下面是蓝牙天线。Bioesmc

Bioesmc

图17：主跟踪单元的顶部是多LED阵列，下面是蓝牙天线。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

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。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图19：剪开主跟踪单元外壳，首先看到锂聚合物电池。Bioesmc

晃悠悠的蓝牙天线很快就脱落了（图20）。Bioesmc

Bioesmc

图20：晃悠悠的蓝牙天线很快就脱落了。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

图21：PCB另一面的IC与下面的另一个神秘天线。Bioesmc

顺便说一下，电池旁边的是触觉振动电机（图22）。Bioesmc

Bioesmc

图22：电池旁边的是触觉振动电机。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

图23：前面提到的天线和IC。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图24：取出主跟踪单元里面的东西，充电触点还留在外壳上。Bioesmc

天线仍然粘在另一半外壳上（图25）。Bioesmc

Bioesmc

图25：天线仍然粘在另一半外壳上。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

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。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图27：右边缘的充电端子。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图28：除了一些测试点外，电池下面没什么东西。Bioesmc

至少从芯片的角度来看，PCB的另一面更有意思（图29）。Bioesmc

Bioesmc

图29：PCB的另一面有一些芯片。Bioesmc

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）。Bioesmc

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）。Bioesmc

Bioesmc

图30：USB充电器上似乎有一个被动通风孔。Bioesmc

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。Bioesmc

Bioesmc

图31：USB充电器外面有一个被动通风孔，对应一个稳压器。Bioesmc

图32显示了这个微型PCB的另一面。Bioesmc

Bioesmc

图32：USB充电器微型PCB的另一面。Bioesmc

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！Bioesmc

（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 责编：Elaine Lin）Bioesmc

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。Bioesmc