提醒喝水杯垫V2.0

0、版权

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1、概览：

哔哩哔哩介绍视频：https://www.bilibili.com/video/BV1YeD2BVEcd/?spm_id_from=333.1387.homepage.video_card.click&vd_source=887acdef0f32cee9729647ed33eac99f

1.1、导览：

如果您拿到的是成品杯垫，直接查看章节1.概览、章节2开箱使用即可。无需查看其余章节。
如果您是开源爱好者，希望从0开始动手制造该杯垫，请阅读其余部分。

1.2、功能概览：

基础功能：

放下水杯，杯垫自动进行一定时间倒计时，时间到，提醒用户喝水
放下水杯、时间到了、拿走水杯等语音播报
可调节倒计时时间、灯光亮度、声音大小、灯光效果
丰富的RGB灯光效果，支持彩虹、蜡烛、星夜、纯白四种灯效
夜间模式，晚11点到早7点之间自动降低屏幕亮度和灯光亮度
杯垫内集成温度传感器，可监测自身温度
支持模拟U盘，可方便地更新语音文件（WAV文件）
wifi联网功能：
本杯垫集成了wifi功能，可连接网络，实现时间自动同步和天气信息自动同步
可连接指定2.4G wifi网络（需通过U盘模式在setting.txt中存入wifi名称和密码）
可指定当前城市，支持拼音（需通过U盘模式在setting.txt中存入城市，例如北京：beijing）
可自动获取当前城市的天气，温度，湿度，以及未来两天的天气预报
可自动获取网络时间（24小时制）
语音拓展功能：
○ 可根据当前时间，自动连携播放时间语音（早、中、晚）
○ 可根据当前天气，自动连携播放天气语音（晴天、下雨、下雪）

2、开箱使用

2.1、外观介绍

摇杆：可向上下左右拨动，以及向中心按下，共5个方向。具体含义如下：
○ 上下左右：灵活切换各界面，选择选项卡等
○ 中：选择
彩色屏幕：
○ 可显示倒计时时间、天气预报、设置等
水杯放置区域：
○ 用于放置水杯，可被水杯的重量轻微下压1mm。
○ 注意！整体材料为3D打印材料，怕热，请勿让水杯放置区域温度高于50℃
USB-TypeC接口：
○ 杯垫不含电池，需通过该接口供电，推荐供电能力5V 1A
○ 该接口同时作为USB通讯接口，可将杯垫通过该接口+数据线连接电脑后，在杯垫设置中打开U盘模式，即可更新杯垫内wifi密码、语音等。

2.2、界面说明

2.2.1、开机自检界面

通过使用TYPE-C数据线连接USB-TypeC接口和电脑，杯垫屏幕点亮，并展示当前初始化进度：

其中进度条展示当前开机进度，下方文字展示对应系统自检内容，如果进度条卡死，可根据下方自检内容判断故障原因。

2.2.2、主界面

自检完成后，进入主界面，可以看到如下信息：
> 注！标星号*项需要wifi联网使用

网络时间*：当前时间，可在连接wifi后自动通过网络获取
夜间模式：用于指示当前杯垫是否处于夜间模式，该模式下屏幕和灯光亮度减弱
天气信息*：该图标用于指示是否成功连接天气服务器，若成功连接，则该图标显示，否则隐藏
杯垫温度：该温度由杯垫内部的温度传感器获取
wifi状态*：用于指示wifi是否成功连接，成功连接为白色，否则为黄色
剩余时间进度条：用于指示剩余时间占总时间的比例
剩余时间：用于显示剩余时间（格式分钟：秒）
杯垫状态：共三个表情包，分别对应无水杯、水杯放下、时间到

2.2.3、天气界面

在主界面下，可通过摇杆上划，进入天气界面：
注！该界面所有内容需联网使用

当前城市*：中文显示城市名称，该中文名称由天气服务器返回
今天、明天、后天：指示三天的日期，天气，温度范围，湿度

2.2.4、设置界面

在天气界面，继续上滑（或从主界面下滑，进入设置界面）：
设置界面中，可通过上下左右方向键选择需要的选项，并通过中键确定。左侧为标题，中间为具体选项，右侧为详细说明。
计时界面：

可选择倒计时时间，当前固件支持如下6个常用时间

交互界面：

可选择提示音大小
可选择灯光亮度
可选择灯光种类：
○ 虹：彩虹色效果，所有灯按彩虹色依次渐变过渡
○ 烛：模拟蜡烛效果，淡黄色灯光，亮度忽明忽暗
○ 星：星夜效果，4颗灯随机点亮，颜色随机
○ 白：纯白色效果，该模式灯光不闪烁。无动效

预览：

用于预览存入杯垫内的音频文件，共有如下10种音频

关于：

可查看当前USB电压，若USB供电不足，会弹出相应提示框
JEDEC ID：为板载存储芯片的型号，用于辅助调试
WIFI IP：成功连接wifi后，显示杯垫的ip地址
进度U盘按钮：可将杯垫模拟成U盘，用于更新wifi信息等
重置设备：谨慎操作！该选项会删除杯垫内所有数据（包括音频，字库等），用于杯垫发生极其严重的故障后使用。
右侧软件版本：显示当前程序的版本号，初始发行版本为V2.0。调试版本为V2.0 DEBUG
右侧编译时间：显示当前程序的编译时间，Feb 21 2026表示编译于2026年2月21日

2.2.5、警告&错误

文件系统错误：
若初始化时进度条卡住，且弹出该提示框，表示内部存储芯片内文件损坏，5s后系统将进入U盘模式，可将必要文件拖入该U盘，待复制完成后，为杯垫断电，重新通电即可

2.3、修改WIFI信息&连接网络

将杯垫通过USB线连接电脑，点击设置界面中进入U盘按钮：

待提示框消失，打开电脑，可以看到多了一个U盘：

打开该U盘，可以看到如下内容：

wifi信息等保存在setting.txt文件中，使用windows电脑自带的记事本打开该文件：
第一行为wifi名称，第二行为密码，第三行为城市名字
如下图所示，当前信息为：

wifi名称：TP-Link-1234
wifi密码：12345678
城市名称：Beijing

按需修改上述信息，
注意！

请勿删除冒号:之前的字符！
请保持每条信息均为新行，不可写到一行中！
wifi名称支持中文，需确保右下角编码格式为UTF-8编码
完成修改后，保存该setting.txt文件（可按键盘快捷吗Ctrl + S或记事本左上角文件->保存）
保存后，从电脑端弹出U盘，为杯垫断电，重新通电，待重新开机，等待30秒左右，杯垫将成功连接wifi并更新天气信息。

2.4、固件更新

> 杯垫内置了bootloader，可自动识别Flash中的新固件并完成自动更新。该功能适用于定制主题固件的更新

请进行如下操作：

确保杯垫软件版本号为V2.1及以后版本，若为V2.0，请参考3.5章节烧录二合一固件
通过设置使杯垫进入U盘模式
在路径 SmartCupReminder-V2\SOFTWARE\RELEASE_FIRMWARE下寻找你心仪的固件，该固件文件后缀必须为.bin格式
将心仪固件，重命名为update.bin，并放入杯垫的U盘中，等待文件传输完成（大约1分钟，较慢，请耐心等待）
杯垫断电，重新上电，待杯垫开机，杯垫将自动识别update.bin，若成功识别，左上角LED灯变为黄色，此时请等待杯垫完成固件更新
大约2分钟后，更新完成，左上角LED灯变为绿色，杯垫完成固件更新，并自动删除update.bin文件，之后将自动运行新固件
若中途失败，杯垫将亮红灯（或5分钟以上无响应），可重复上述步骤，若无效，请参考3.5章节通过BOOT按钮进行固件恢复

注意：
杯垫升级过程中，非必要尽量不要断电，以免造成损坏。（虽然bootloader中已经编写了完善的断电重更新机制，但是仍然建议不要随意断电）

3、复刻指南

本章节适用于从零制造的极客&电子爱好者，若您直接使用成品杯垫，可不看该章节。

3.1、获取工程

工程托管于GitHub：https://github.com/pingyun001/SmartCupReminder-V2
内含UI界面设计，硬件原理图，软件源码，机械结构等设计稿
推荐直接通过git克隆到本地即可。
如果电脑没有git环境，也可以直接下载压缩包：

3.2、硬件制作

> 默认您已经熟练掌握电路板下单，贴片元器件焊接等技能。

BOM表外额外需要购买：

屏幕：https://item.taobao.com/item.htm?id=893712121986&mi_id=0000suY3rab9FE1Nzjrqjg9HT_26IJHWfS2H0hHdg-HPU9U&spm=tbpc.boughtlist.suborder_itemtitle.1.5f772e8deBw8Kf

自行下单PCB板，注意板厚1.6mm，并完成焊接，焊接完成成品如下：

推荐优先焊接贴片原件，最后焊接屏幕。
屏幕焊接时，事先在屏幕背面贴好双面胶，并按如下方式对齐，粘贴后，弯折排线，完成焊接

3.3、机械结构预组装

默认您已经熟练掌握3D打印，且有相关打印设备或条件
从工程中找到相关3D结构件并打印，共有三个结构件
位于路径：\SmartCupReminder-V2\STRUCTOR\打印件
推荐直接打印3MF后缀的三个文件

完成后如下：

完成打印后，拆除必要的支撑，将PCB掰开（分离为底板和屏幕按键子板）后，
按如下步骤进行装配：

3.4、ESP8266固件下载

> 固件和源码均位于路径：SmartCupReminder-V2\SOFTWARE\ESP8266_WIFI_WEATHER

可通过传统arduino IDE下载，或通过ESP Tools下载，网上教程非常多，此次不过多介绍。
特别注意！建议使用CH340或CP2102等硬件USB转串口模块进行程序下载。不要使用ST-Link等软件模拟的串口。

按住ESP-BOOT后，为PCB上电，连接ESP下载串口，下载固件即可。

3.5、STM32固件烧录

固件位于路径：SmartCupReminder-V2\SOFTWARE\RELEASE_FIRMWARE
推荐电脑安装STM32CubeProgrammer软件：

并烧录二合一固件Hex，该Hex中已经合并了Bootloader和App固件，无需单独烧录Bootloader。
> 固件位于路径SmartCupReminder-V2\SOFTWARE\RELEASE_FIRMWARE\V2.1\F405_Release_Merged.hex

推荐使用USB数据线连接PCB板和CubeProgrammer软件，如下图，保持按住BOOT按钮，插入数据线到电脑

可以在CubeProgrammer软件中搜索到STM32芯片，搜索到后，点击连接按钮。

成功连接后，下图1处显示已连接，在2处选择上述Hex文件，并点3 开始烧录

待进度条跑完即可。
如果USB方式无法下载，则需通过ST-Link、JLink等，通过SWD接口进行下载
> 由于STM32F4系列芯片的USB IP缺陷，以及板子USB焊接质量问题，可能有概率无法通过USB DFU连接（电脑弹出未识别的USB设备提示框），此时需要通过SWD接口下载程序

SWD接口位置如图，按线序连线即可，并连接板子，后续操作步骤同USB连接ST-Link SWD接口到PCB板，推荐按如下方式接线：
左侧为ST-Link接口，右侧为PCB接口：

3V3 <---> 3V3
SWCLK <---> SCK
GND <---> GND
SWDIO <---> SDA
RESET <---> RST

同时，建议断开USB供电，全板仅通过ST-Link提供STM32F4所需的3.3V电源
完成连接后，将ST-Link插入电脑，打开STM32CubeProgrammer软件，选择ST-Link模式，点击Connect按钮，选择下载的固件文件，点击Program按钮，等待下载完成。

3.6、U盘文件下载

完成ESP8266和STM32固件烧录后，使用USB线连接杯垫和电脑，杯垫会进行开机自检，检测到文件缺失，会进行弹窗，并进入U盘模式

此时电脑上会识别到一个U盘，将必要的文件复制入U盘中：
> 位于路径：SmartCupReminder-V2\SOFTWARE\F4_UDISK_RESOURCES

该路径共有如下文件/文件夹，含义：
● voice：必要的音频文件，格式为WAV
● weather_white：天气小图标文件，用于天气界面的图片显示
● setting.txt：用于保存wifi名称，wifi密码，城市位置
● wryhbold.ttf：中文字体库文件，用于UI界面中的中文显示（城市名称等）

其中setting.txt中的内容需要根据自己的wifi名称进行修改，可参考2.3章节。
将这些文件/文件夹全部复制到U盘根目录，完成后，弹出U盘，断电，重新上电，等待自检完成。
成功进入主界面

3.7、机械结构组装

在之前的基础上，安装顶盖：

同时使用热熔胶粘贴前面板，并完成制作

此时，您已经成功获取到一个成品杯垫！恭喜~

3.8、后续固件升级

> 杯垫内置了bootloader，可自动识别Flash中的新固件并完成固件更新。该功能适用于定制主题固件的更新，以及切换debug和release版本固件。

请进行如下操作：
> 注意！只适用于目前运行V2.1及以上版本固件的杯垫，如果您的杯垫目前运行V2.0版本，则需要手动更新固件，参考上方3.5章节烧录二合一固件。

固件类型说明：
U盘自动更新只支持后缀为.bin的文件，类型包含两种，分别为Debug版和Release版，均位于目录

> SmartCupReminder-V2\SOFTWARE\RELEASE_FIRMWARE\

F405_CUP_MAT_V2_Debug.bin：包含调试信息（包含屏幕帧率，CPU占用率，串口日志等，可能会轻微影响性能，仅供调试使用）
F405_CUP_MAT_V2_Release.bin：无调试信息（日常使用版）

自动更新流程：

寻找心仪的固件（固件列表里后缀为.bin的文件，若您的电脑未显示文件后缀，请查看本文结尾），将其改名为update.bin，并记住位置
进入U盘模式，将需要更新的固件文件（update.bin）放入U盘根目录，待传输完成后，弹出U盘
为系统重新上电，等待左上角LED灯点亮
若LED为黄色，则成功识别到待更新固件，并开始尝试更新，
若更新成功，则LED灯变绿色，之后系统会自动运行新固件

4、系统架构浅析

4.1、硬件架构

4.2、软件架构

主要使用技术栈：

FreeRTOS操作系统
LVGL V9.3图形库
FatFs文件系统
前后端分离架构，GUI框架可直接在模拟器上运行，并无缝部署到硬件环境

5、Q and A

5.1、有哪些素材可以自定义修改？

背景图片，三张表情图片，10条语音均可以进行替换。前者可用工程中附带的PS工程辅助导出相关图片，并通过LVGL Python图片工具导出对应的C数组，重新编译固件即可。后者可找任意AI配音网站，生成相应声音，并通过U盘模式替换即可。
注意！生成的音频素材需要使用格式工厂或ffmpeg等工具转换为WAV格式，并保持文件名不变，同时需确保如下参数：