简介：功能包括日历、计算器、秒表、NFC、蓝牙无线升级、与手机传信息、抬腕亮屏、心率检测、环境温湿度检测、指南针、海拔测量等功能。已经尽量满足现在智能手表的功能，后期还需要继续添加修改很多东西。

我将为您详细阐述这款DIY智能手表项目最适合的代码设计架构，并提供相应的C代码实现框架。考虑到项目的功能丰富性和未来的可扩展性，我们将采用分层架构和模块化设计，并结合事件驱动和状态机等编程范式，确保系统的可靠性、高效性和可维护性。
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1. 代码设计架构：分层架构与模块化设计

我们将采用经典的分层架构，将系统划分为以下几个主要层次：

• 硬件抽象层 (HAL - Hardware Abstraction Layer): 这是最底层，直接与硬件交互。HAL 的目标是屏蔽底层硬件的差异，为上层提供统一的硬件访问接口。这层包含对 MCU 外设（GPIO, SPI, I2C, UART, ADC, Timers, DMA, NFC, Bluetooth, 传感器等）的驱动程序。

• 板级支持包 (BSP - Board Support Package): 构建在 HAL 之上，BSP 负责具体的硬件初始化、时钟配置、中断管理、内存管理等与特定硬件平台相关的操作。BSP 可以看作是 HAL 的具体实现，针对特定的 MCU 和开发板。

• 操作系统抽象层 (OSAL - Operating System Abstraction Layer): 如果项目使用了实时操作系统 (RTOS)，OSAL 层将对 RTOS API 进行封装，使得上层代码不直接依赖于特定的 RTOS。如果未来需要更换 RTOS，只需修改 OSAL 层即可。即使不使用 RTOS，也可以设计一个简化的 OSAL 层，提供基本的任务调度和同步机制。

• 中间件层 (Middleware Layer): 这一层提供各种通用的服务和组件，供应用层调用。例如：

  • 通信协议栈: 蓝牙协议栈 (Bluetooth stack)，NFC 协议栈 (NFC stack)，手机通信协议 (例如自定义协议或标准协议)。
  • 传感器驱动框架: 心率传感器驱动，温湿度传感器驱动，指南针传感器驱动，海拔传感器驱动。
  • 图形用户界面框架 (GUI Framework): 处理屏幕显示、触摸输入、UI 元素管理等。
  • 数据存储与管理: 日历数据存储，用户配置数据存储，运动数据存储等。
  • 电源管理模块: 负责低功耗管理、睡眠模式切换、唤醒源管理等。
  • 升级管理模块: 蓝牙无线升级 (OTA - Over-The-Air) 功能的实现。
  • 日志与调试模块: 提供日志输出、错误处理、调试接口等。

• 应用层 (Application Layer): 这是最顶层，实现智能手表的具体功能。应用层调用中间件层提供的服务，完成用户可见的功能，例如：

  • 日历应用 (Calendar App): 显示日历、日程管理。
  • 计算器应用 (Calculator App): 提供计算功能。
  • 秒表应用 (Stopwatch App): 计时功能。
  • NFC 应用 (NFC App): NFC 功能交互。
  • 蓝牙通信应用 (Bluetooth Communication App): 与手机通信，消息传输。
  • 抬腕亮屏功能 (Raise-to-Wake Feature): 检测手腕抬起动作并点亮屏幕。
  • 心率监测应用 (Heart Rate Monitoring App): 采集和显示心率数据。
  • 温湿度监测应用 (Temperature & Humidity Monitoring App): 采集和显示环境温湿度数据。
  • 指南针应用 (Compass App): 显示方向。
  • 海拔测量应用 (Altimeter App): 测量和显示海拔高度。
  • 主界面与状态管理 (Main UI & State Management): 管理主界面的显示和各个应用之间的切换。

模块化设计: 在每一层，我们都将采用模块化设计思想，将功能分解为独立的模块。例如，在中间件层，蓝牙协议栈、NFC 协议栈、传感器驱动等都是独立的模块。在应用层，日历、计算器、秒表等也都是独立的模块。模块化设计的好处是：

• 高内聚，低耦合: 每个模块专注于完成特定的功能，模块之间通过清晰的接口进行交互，降低模块间的依赖性。
• 易于维护和扩展: 修改或添加新功能时，只需要关注相关的模块，不会影响其他模块。
• 代码复用性高: 模块可以在不同的项目或系统中复用。
• 团队协作开发: 不同的开发人员可以并行开发不同的模块。

2. 编程范式：事件驱动与状态机

• 事件驱动编程: 智能手表是一个典型的事件驱动系统。用户的操作（触摸、按键、抬腕）、传感器的数据更新、蓝牙消息的接收、定时器到期等都是事件。系统需要根据不同的事件做出相应的响应。事件驱动编程能够提高系统的响应速度和效率。我们将使用事件队列来管理事件，并由事件处理循环 (Event Loop) 来处理事件。

• 状态机: 对于复杂的系统或模块，例如 UI 管理、蓝牙通信、NFC 交互等，可以使用状态机来管理系统的状态和状态之间的转换。状态机能够清晰地描述系统的行为，简化代码逻辑，提高系统的可靠性。每个状态代表系统的一种运行模式，状态之间通过事件触发转换。

3. C 代码实现框架 (核心模块示例，包含详细注释)

为了演示整个系统的架构和实现思路，我将提供核心模块的 C 代码示例，包括 HAL, BSP, OSAL (简化版), Middleware (部分模块), 和 Application (部分应用)。

3.1. HAL (Hardware Abstraction Layer)

hal_gpio.h

/**
 * @file hal_gpio.h
 * @brief GPIO 硬件抽象层头文件
 */
#ifndef HAL_GPIO_H
#define HAL_GPIO_H

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/**
 * @brief GPIO 端口号枚举
 */
typedef enum {
    GPIO_PORT_A,
    GPIO_PORT_B,
    GPIO_PORT_C,
    // ... 可以根据具体 MCU 添加更多端口
    GPIO_PORT_MAX
} gpio_port_t;

/**
 * @brief GPIO 引脚号枚举
 */
typedef enum {
    GPIO_PIN_0,
    GPIO_PIN_1,
    GPIO_PIN_2,
    GPIO_PIN_3,
    GPIO_PIN_4,
    GPIO_PIN_5,
    GPIO_PIN_6,
    GPIO_PIN_7,
    GPIO_PIN_8,
    GPIO_PIN_9,
    GPIO_PIN_10,
    GPIO_PIN_11,
    GPIO_PIN_12,
    GPIO_PIN_13,
    GPIO_PIN_14,
    GPIO_PIN_15,
    // ... 可以根据具体 MCU 添加更多引脚
    GPIO_PIN_MAX
} gpio_pin_t;

/**
 * @brief GPIO 方向枚举
 */
typedef enum {
    GPIO_DIRECTION_INPUT,  // 输入
    GPIO_DIRECTION_OUTPUT // 输出
} gpio_direction_t;

/**
 * @brief GPIO 输出类型枚举
 */
typedef enum {
    GPIO_OUTPUT_TYPE_PUSH_PULL, // 推挽输出
    GPIO_OUTPUT_TYPE_OPEN_DRAIN  // 开漏输出
} gpio_output_type_t;

/**
 * @brief GPIO 上下拉电阻枚举
 */
typedef enum {
    GPIO_PULL_NONE, // 无上下拉
    GPIO_PULL_UP,   // 上拉
    GPIO_PULL_DOWN // 下拉
} gpio_pull_t;

/**
 * @brief 初始化 GPIO 引脚
 * @param port GPIO 端口号
 * @param pin GPIO 引脚号
 * @param direction GPIO 方向 (输入/输出)
 * @param output_type GPIO 输出类型 (推挽/开漏)
 * @param pull GPIO 上下拉电阻
 * @return true: 初始化成功, false: 初始化失败
 */
bool hal_gpio_init(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin, gpio_direction_t direction,
                   gpio_output_type_t output_type, gpio_pull_t pull);

/**
 * @brief 设置 GPIO 引脚输出电平
 * @param port GPIO 端口号
 * @param pin GPIO 引脚号
 * @param value 输出值 (true: 高电平, false: 低电平)
 */
void hal_gpio_set_output(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin, bool value);

/**
 * @brief 读取 GPIO 引脚输入电平
 * @param port GPIO 端口号
 * @param pin GPIO 引脚号
 * @return true: 高电平, false: 低电平
 */
bool hal_gpio_read_input(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin);

#endif // HAL_GPIO_H

hal_gpio.c (假设目标 MCU 是 STM32，这里只是示例，实际代码需要根据具体 MCU 的寄存器定义和库函数进行编写)

/**
 * @file hal_gpio.c
 * @brief GPIO 硬件抽象层实现文件
 */
#include "hal_gpio.h"
// ... 包含 STM32 相关的头文件，例如 #include "stm32fxxx_hal.h"

bool hal_gpio_init(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin, gpio_direction_t direction,
                   gpio_output_type_t output_type, gpio_pull_t pull) {
    // ... 根据 port 和 pin 转换为 STM32 的 GPIO 端口和引脚
    GPIO_TypeDef* GPIOx;
    uint16_t GPIO_Pin;
    // ... 代码省略，根据 port 和 pin 设置 GPIOx 和 GPIO_Pin

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_Pin;
    if (direction == GPIO_DIRECTION_OUTPUT) {
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 默认推挽输出
        if (output_type == GPIO_OUTPUT_TYPE_OPEN_DRAIN) {
            GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出
        }
    } else {
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    }

    if (pull == GPIO_PULL_UP) {
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    } else if (pull == GPIO_PULL_DOWN) {
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    } else {
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    }
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速
    HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);

    return true; // 假设初始化成功，实际需要添加错误处理
}

void hal_gpio_set_output(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin, bool value) {
    GPIO_TypeDef* GPIOx;
    uint16_t GPIO_Pin;
    // ... 代码省略，根据 port 和 pin 设置 GPIOx 和 GPIO_Pin

    HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, GPIO_Pin, value ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

bool hal_gpio_read_input(gpio_port_t port, gpio_pin_t pin) {
    GPIO_TypeDef* GPIOx;
    uint16_t GPIO_Pin;
    // ... 代码省略，根据 port 和 pin 设置 GPIOx 和 GPIO_Pin

    return HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx, GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET;
}

3.2. BSP (Board Support Package)

bsp.h

/**
 * @file bsp.h
 * @brief 板级支持包头文件
 */
#ifndef BSP_H
#define BSP_H

#include "hal_gpio.h"
// ... 可以包含其他 HAL 头文件

/**
 * @brief 系统初始化
 * @return true: 初始化成功, false: 初始化失败
 */
bool bsp_init(void);

/**
 * @brief 获取当前时间戳 (例如毫秒级)
 * @return 当前时间戳
 */
uint32_t bsp_get_tick(void);

/**
 * @brief 延时函数 (毫秒级)
 * @param ms 延时毫秒数
 */
void bsp_delay_ms(uint32_t ms);

// ... 其他 BSP 相关的功能，例如 LED 控制，按键检测，串口初始化等

#endif // BSP_H

bsp.c (示例，需要根据具体的硬件平台修改)

/**
 * @file bsp.c
 * @brief 板级支持包实现文件
 */
#include "bsp.h"
// ... 包含 MCU 相关的头文件，例如 #include "stm32fxxx_hal.h"

bool bsp_init(void) {
    HAL_Init(); // 初始化 HAL 库

    // ... 时钟配置 (System Clock Configuration)
    // ... 例如 SystemClock_Config();

    // ... GPIO 初始化 (例如 LED 灯，按键)
    hal_gpio_init(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_0, GPIO_DIRECTION_OUTPUT, GPIO_OUTPUT_TYPE_PUSH_PULL, GPIO_PULL_NONE); // LED 灯
    hal_gpio_init(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_1, GPIO_DIRECTION_INPUT, GPIO_OUTPUT_TYPE_PUSH_PULL, GPIO_PULL_UP);   // 按键

    // ... 其他外设初始化 (例如串口，SPI，I2C 等)

    return true;
}

uint32_t bsp_get_tick(void) {
    return HAL_GetTick(); // 使用 HAL 库提供的 tick 获取函数
}

void bsp_delay_ms(uint32_t ms) {
    HAL_Delay(ms); // 使用 HAL 库提供的延时函数
}

// ... 其他 BSP 功能的实现，例如 LED 控制，按键检测，串口初始化等

3.3. OSAL (Operating System Abstraction Layer) - 简化版，不使用 RTOS 的情况

osal.h

/**
 * @file osal.h
 * @brief 操作系统抽象层头文件 (简化版，无 RTOS)
 */
#ifndef OSAL_H
#define OSAL_H

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/**
 * @brief 任务结构体 (简化版)
 */
typedef struct {
    void (*task_func)(void* arg); // 任务函数指针
    void* task_arg;              // 任务参数
    uint32_t task_period_ms;     // 任务周期 (毫秒)
    uint32_t last_exec_tick;     // 上次执行时间 tick
} osal_task_t;

/**
 * @brief 初始化 OSAL
 * @return true: 初始化成功, false: 初始化失败
 */
bool osal_init(void);

/**
 * @brief 创建任务 (简化版，静态创建)
 * @param task 任务结构体指针
 * @param task_func 任务函数
 * @param task_arg 任务参数
 * @param period_ms 任务周期 (毫秒)
 * @return true: 创建成功, false: 创建失败
 */
bool osal_task_create(osal_task_t* task, void (*task_func)(void* arg), void* task_arg, uint32_t period_ms);

/**
 * @brief 任务调度 (简化版，合作式调度)
 */
void osal_task_schedule(void);

#endif // OSAL_H

osal.c (简化版，合作式调度)

/**
 * @file osal.c
 * @brief 操作系统抽象层实现文件 (简化版，无 RTOS)
 */
#include "osal.h"
#include "bsp.h" // 需要使用 bsp_get_tick()

#define MAX_TASKS 10 // 最大任务数量 (可配置)
static osal_task_t tasks[MAX_TASKS];
static uint8_t task_count = 0;

bool osal_init(void) {
    task_count = 0; // 初始化任务计数
    return true;
}

bool osal_task_create(osal_task_t* task, void (*task_func)(void* arg), void* task_arg, uint32_t period_ms) {
    if (task_count >= MAX_TASKS) {
        return false; // 任务数量已达上限
    }
    task->task_func = task_func;
    task->task_arg = task_arg;
    task->task_period_ms = period_ms;
    task->last_exec_tick = bsp_get_tick(); // 记录首次执行时间
    tasks[task_count++] = *task; // 添加到任务数组
    return true;
}

void osal_task_schedule(void) {
    uint32_t current_tick = bsp_get_tick();
    for (uint8_t i = 0; i < task_count; i++) {
        if (current_tick - tasks[i].last_exec_tick >= tasks[i].task_period_ms) {
            tasks[i].task_func(tasks[i].task_arg); // 执行任务函数
            tasks[i].last_exec_tick = current_tick; // 更新上次执行时间
        }
    }
}

3.4. Middleware Layer (部分模块示例)

3.4.1. UI 框架 (简化文本 UI)

ui.h

/**
 * @file ui.h
 * @brief 简化文本 UI 框架头文件
 */
#ifndef UI_H
#define UI_H

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
// ... 可以包含 LCD 驱动相关的头文件

/**
 * @brief 初始化 UI 框架
 * @return true: 初始化成功, false: 初始化失败
 */
bool ui_init(void);

/**
 * @brief 清屏
 */
void ui_clear_screen(void);

/**
 * @brief 在指定位置显示字符串
 * @param x X 坐标
 * @param y Y 坐标
 * @param text 要显示的字符串
 */
void ui_draw_text(uint16_t x, uint16_t y, const char* text);

/**
 * @brief 绘制水平线
 * @param x1 起始 X 坐标
 * @param y  Y 坐标
 * @param x2 结束 X 坐标
 */
void ui_draw_hline(uint16_t x1, uint16_t y, uint16_t x2);

/**
 * @brief 绘制垂直线
 * @param x X 坐标
 * @param y1 起始 Y 坐标
 * @param y2 结束 Y 坐标
 */
void ui_draw_vline(uint16_t x, uint16_t y1, uint16_t y2);

// ... 其他 UI 绘制函数，例如绘制矩形，圆形等

#endif // UI_H

ui.c (简化文本 UI，假设使用简单的 LCD 驱动，需要根据实际 LCD 驱动进行修改)

/**
 * @file ui.c
 * @brief 简化文本 UI 框架实现文件
 */
#include "ui.h"
#include "bsp.h" // 可能需要延时函数 bsp_delay_ms()
// ... 包含 LCD 驱动相关的头文件和函数，例如 lcd_init(), lcd_clear(), lcd_draw_char()

bool ui_init(void) {
    // ... LCD 初始化代码，例如 lcd_init();
    // ... 初始化字体等
    return true;
}

void ui_clear_screen(void) {
    // ... 清屏代码，例如 lcd_clear();
}

void ui_draw_text(uint16_t x, uint16_t y, const char* text) {
    // ... 绘制字符串，循环调用 lcd_draw_char() 逐个字符绘制
    while (*text) {
        // ... 假设有 lcd_draw_char(x, y, *text); 函数
        // lcd_draw_char(x, y, *text);
        // ... 更新 x 坐标，例如 x += char_width;
        text++;
    }
}

void ui_draw_hline(uint16_t x1, uint16_t y, uint16_t x2) {
    // ... 绘制水平线，例如循环绘制像素点
    for (uint16_t x = x1; x <= x2; x++) {
        // ... 假设有 lcd_draw_pixel(x, y); 函数
        // lcd_draw_pixel(x, y);
    }
}

void ui_draw_vline(uint16_t x, uint16_t y1, uint16_t y2) {
    // ... 绘制垂直线，例如循环绘制像素点
    for (uint16_t y = y1; y <= y2; y++) {
        // ... 假设有 lcd_draw_pixel(x, y); 函数
        // lcd_draw_pixel(x, y);
    }
}

3.4.2. 传感器驱动框架 (心率传感器示例)

sensor_heartrate.h

/**
 * @file sensor_heartrate.h
 * @brief 心率传感器驱动头文件
 */
#ifndef SENSOR_HEARTRATE_H
#define SENSOR_HEARTRATE_H

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/**
 * @brief 初始化心率传感器
 * @return true: 初始化成功, false: 初始化失败
 */
bool sensor_heartrate_init(void);

/**
 * @brief 读取心率数据
 * @param heart_rate 心率值 (输出参数)
 * @return true: 读取成功, false: 读取失败
 */
bool sensor_heartrate_read(uint16_t* heart_rate);

#endif // SENSOR_HEARTRATE_H

sensor_heartrate.c (示例，需要根据具体的心率传感器型号和通信协议进行修改，例如 I2C 通信)

/**
 * @file sensor_heartrate.c
 * @brief 心率传感器驱动实现文件
 */
#include "sensor_heartrate.h"
#include "hal_i2c.h" // 假设使用 I2C 通信
#include "bsp.h"     // 需要延时函数

// ... 定义心率传感器 I2C 地址，寄存器地址等
#define HEART_RATE_SENSOR_I2C_ADDR 0xXX
#define HEART_RATE_DATA_REG        0xYY

bool sensor_heartrate_init(void) {
    // ... 初始化 I2C 总线 (如果 HAL 层还没有初始化)
    // hal_i2c_init(...);

    // ... 初始化心率传感器，例如发送配置命令
    // ... 具体初始化 sequence 需要参考心率传感器的数据手册

    bsp_delay_ms(100); // 延时等待传感器稳定

    return true; // 假设初始化成功，实际需要添加错误处理
}

bool sensor_heartrate_read(uint16_t* heart_rate) {
    uint8_t data_buffer[2];
    // ... 通过 I2C 读取心率传感器数据寄存器 HEART_RATE_DATA_REG，读取 2 字节数据到 data_buffer
    // hal_i2c_read_bytes(HEART_RATE_SENSOR_I2C_ADDR, HEART_RATE_DATA_REG, data_buffer, 2);

    // ... 解析数据 buffer，得到心率值 (具体解析方式需要参考心率传感器的数据手册)
    *heart_rate = (data_buffer[0] << 8) | data_buffer[1]; // 假设心率值是 16 位数据

    return true; // 假设读取成功，实际需要添加错误处理
}

3.5. Application Layer (部分应用示例)

3.5.1. 主界面应用 (Main UI Application)

app_mainui.h

/**
 * @file app_mainui.h
 * @brief 主界面应用头文件
 */
#ifndef APP_MAINUI_H
#define APP_MAINUI_H

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/**
 * @brief 初始化主界面应用
 * @return true: 初始化成功, false: 初始化失败
 */
bool app_mainui_init(void);

/**
 * @brief 主界面应用任务函数
 * @param arg 任务参数 (未使用)
 */
void app_mainui_task(void* arg);

#endif // APP_MAINUI_H

app_mainui.c

/**
 * @file app_mainui.c
 * @brief 主界面应用实现文件
 */
#include "app_mainui.h"
#include "ui.h"
#include "osal.h"
#include "bsp.h"

#include <stdio.h> // sprintf

bool app_mainui_init(void) {
    return true;
}

void app_mainui_task(void* arg) {
    static uint32_t last_update_tick = 0;
    uint32_t current_tick = bsp_get_tick();

    if (current_tick - last_update_tick >= 1000) { // 每秒更新一次
        last_update_tick = current_tick;

        ui_clear_screen(); // 清屏

        ui_draw_text(10, 10, "DIY Smartwatch");

        // ... 显示时间日期 (需要实现 RTC 驱动和时间管理模块)
        char time_str[32];
        sprintf(time_str, "Time: %lu", current_tick / 1000); // 简单显示秒数
        ui_draw_text(10, 30, time_str);

        // ... 显示步数 (需要实现计步器功能)
        // ui_draw_text(10, 50, "Steps: ...");

        // ... 显示心率 (需要心率传感器驱动)
        // uint16_t heart_rate;
        // if (sensor_heartrate_read(&heart_rate)) {
        //     char hr_str[32];
        //     sprintf(hr_str, "HR: %d bpm", heart_rate);
        //     ui_draw_text(10, 70, hr_str);
        // } else {
        //     ui_draw_text(10, 70, "HR: --");
        // }

        // ... 可以添加更多主界面显示内容
    }
}

3.5.2. 秒表应用 (Stopwatch Application)

app_stopwatch.h

/**
 * @file app_stopwatch.h
 * @brief 秒表应用头文件
 */
#ifndef APP_STOPWATCH_H
#define APP_STOPWATCH_H

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/**
 * @brief 初始化秒表应用
 * @return true: 初始化成功, false: 初始化失败
 */
bool app_stopwatch_init(void);

/**
 * @brief 秒表应用任务函数
 * @param arg 任务参数 (未使用)
 */
void app_stopwatch_task(void* arg);

/**
 * @brief 启动秒表
 */
void app_stopwatch_start(void);

/**
 * @brief 停止秒表
 */
void app_stopwatch_stop(void);

/**
 * @brief 复位秒表
 */
void app_stopwatch_reset(void);

#endif // APP_STOPWATCH_H

app_stopwatch.c

/**
 * @file app_stopwatch.c
 * @brief 秒表应用实现文件
 */
#include "app_stopwatch.h"
#include "ui.h"
#include "osal.h"
#include "bsp.h"

#include <stdio.h> // sprintf

typedef enum {
    STOPWATCH_STATE_STOPPED,
    STOPWATCH_STATE_RUNNING,
    STOPWATCH_STATE_PAUSED
} stopwatch_state_t;

static stopwatch_state_t stopwatch_state = STOPWATCH_STATE_STOPPED;
static uint32_t start_time = 0;
static uint32_t elapsed_time = 0;

bool app_stopwatch_init(void) {
    stopwatch_state = STOPWATCH_STATE_STOPPED;
    elapsed_time = 0;
    return true;
}

void app_stopwatch_task(void* arg) {
    static uint32_t last_update_tick = 0;
    uint32_t current_tick = bsp_get_tick();

    if (current_tick - last_update_tick >= 50) { // 每 50ms 更新一次 (20FPS)
        last_update_tick = current_tick;

        ui_clear_screen();
        ui_draw_text(10, 10, "Stopwatch");

        uint32_t display_time_ms = elapsed_time;
        if (stopwatch_state == STOPWATCH_STATE_RUNNING) {
            display_time_ms = elapsed_time + (current_tick - start_time);
        }

        uint32_t minutes = (display_time_ms / 60000);
        uint32_t seconds = (display_time_ms % 60000) / 1000;
        uint32_t milliseconds = (display_time_ms % 1000) / 10; // 显示两位毫秒

        char time_str[32];
        sprintf(time_str, "%02lu:%02lu:%02lu", minutes, seconds, milliseconds);
        ui_draw_text(10, 40, time_str);

        if (stopwatch_state == STOPWATCH_STATE_RUNNING) {
            ui_draw_text(10, 60, "Running");
        } else if (stopwatch_state == STOPWATCH_STATE_PAUSED) {
            ui_draw_text(10, 60, "Paused");
        } else {
            ui_draw_text(10, 60, "Stopped");
        }
    }
}

void app_stopwatch_start(void) {
    if (stopwatch_state != STOPWATCH_STATE_RUNNING) {
        if (stopwatch_state == STOPWATCH_STATE_STOPPED) {
            elapsed_time = 0; // 从头开始计时
        }
        start_time = bsp_get_tick();
        stopwatch_state = STOPWATCH_STATE_RUNNING;
    }
}

void app_stopwatch_stop(void) {
    if (stopwatch_state == STOPWATCH_STATE_RUNNING) {
        elapsed_time += (bsp_get_tick() - start_time);
        stopwatch_state = STOPWATCH_STATE_PAUSED;
    }
}

void app_stopwatch_reset(void) {
    stopwatch_state = STOPWATCH_STATE_STOPPED;
    elapsed_time = 0;
}

4. 系统初始化与主循环

main.c

/**
 * @file main.c
 * @brief 主程序入口
 */
#include "bsp.h"
#include "osal.h"
#include "ui.h"
#include "app_mainui.h"
#include "app_stopwatch.h"

int main(void) {
    bsp_init();      // 初始化板级支持包
    osal_init();     // 初始化操作系统抽象层
    ui_init();       // 初始化 UI 框架

    app_mainui_init();   // 初始化主界面应用
    app_stopwatch_init(); // 初始化秒表应用

    // 创建任务 (示例，实际项目中需要根据功能需求创建更多任务)
    osal_task_t mainui_task;
    osal_task_create(&mainui_task, app_mainui_task, NULL, 100); // 主界面任务，100ms 周期

    osal_task_t stopwatch_task;
    osal_task_create(&stopwatch_task, app_stopwatch_task, NULL, 50); // 秒表任务，50ms 周期


    while (1) {
        osal_task_schedule(); // 任务调度
        // ... 可以添加其他后台处理，例如事件处理，低功耗管理等
    }
}

5. 代码结构组织

建议将项目代码组织成以下目录结构：

project/
├── hal/           # 硬件抽象层
│   ├── hal_gpio.h
│   ├── hal_gpio.c
│   ├── ... (其他 HAL 模块，例如 hal_spi.h, hal_i2c.h, hal_uart.h, hal_nfc.h, hal_bluetooth.h, hal_sensor.h)
├── bsp/           # 板级支持包
│   ├── bsp.h
│   ├── bsp.c
├── osal/          # 操作系统抽象层 (简化版)
│   ├── osal.h
│   ├── osal.c
├── middleware/    # 中间件层
│   ├── ui/         # UI 框架
│   │   ├── ui.h
│   │   ├── ui.c
│   ├── sensor/     # 传感器驱动框架
│   │   ├── sensor_heartrate.h
│   │   ├── sensor_heartrate.c
│   │   ├── ... (其他传感器驱动，例如 sensor_temp_humidity.h, sensor_compass.h, sensor_altimeter.h)
│   ├── bluetooth/  # 蓝牙协议栈 (可以集成第三方协议栈或自行实现简化版)
│   │   ├── ...
│   ├── nfc/        # NFC 协议栈 (可以集成第三方协议栈或自行实现简化版)
│   │   ├── ...
│   ├── ... (其他中间件模块，例如 power_manager/, upgrade_manager/, log/)
├── application/  # 应用层
│   ├── app_mainui/    # 主界面应用
│   │   ├── app_mainui.h
│   │   ├── app_mainui.c
│   ├── app_stopwatch/ # 秒表应用
│   │   ├── app_stopwatch.h
│   │   ├── app_stopwatch.c
│   ├── app_calendar/  # 日历应用
│   │   ├── ...
│   ├── app_calculator/ # 计算器应用
│   │   ├── ...
│   ├── ... (其他应用模块，例如 app_nfc/, app_bluetooth_msg/, app_heartrate/, app_compass/, app_altimeter/)
├── include/       # 公共头文件 (可选，如果需要存放跨模块使用的头文件)
├── main.c        # 主程序入口
├── Makefile       # 编译 Makefile (或其他构建系统配置文件)
└── README.md      # 项目说明文件

6. 代码扩展与功能完善

上述代码框架只是一个基础的示例，要实现完整的智能手表功能，还需要继续扩展和完善各个模块的功能，例如：

• 完善 HAL 和 BSP 层: 根据具体的硬件平台，编写完整的 HAL 驱动程序，并配置 BSP 初始化代码。
• 实现 RTOS 支持: 如果需要更复杂的功能和更好的实时性，可以考虑使用 RTOS (例如 FreeRTOS, Zephyr, RT-Thread 等)，并完善 OSAL 层，对接 RTOS API。
• 完善 UI 框架: 实现更丰富的 UI 元素 (例如图标，进度条，列表等)，支持触摸输入，状态管理，UI 动画等。
• 实现蓝牙和 NFC 功能: 集成蓝牙协议栈 (例如 Bluedroid, NimBLE) 和 NFC 协议栈，实现蓝牙通信、蓝牙 OTA 升级、NFC 支付等功能。
• 实现传感器驱动: 编写各种传感器 (心率，温湿度，指南针，海拔等) 的驱动程序，并进行数据处理和算法优化。
• 实现应用层功能: 完成日历、计算器、消息通信、抬腕亮屏等应用功能的开发。
• 电源管理: 实现完善的电源管理策略，包括低功耗模式切换、睡眠模式、唤醒机制等，延长电池续航时间。
• 测试与调试: 进行充分的单元测试、集成测试和系统测试，确保系统的稳定性和可靠性。添加日志输出和调试接口，方便问题定位和调试。
• 代码优化: 进行代码性能优化，例如减少内存占用，提高运行速度，降低功耗等。

总结

这个代码架构和示例代码提供了一个构建 DIY 智能手表项目的起点。 通过分层架构、模块化设计、事件驱动编程和状态机等方法，可以构建一个可靠、高效、可扩展的嵌入式系统平台。 请根据您的具体硬件平台和功能需求，逐步完善各个模块的代码，最终打造出一款功能强大的 DIY 智能手表。 由于篇幅限制，这里只提供了核心模块的框架和示例代码，实际项目中每个模块的代码量都会远超示例。 按照这个架构和思路，逐步实现各个功能模块。