智能手表作为可穿戴设备的代表，其软件架构需要兼顾低功耗、高响应性和实时数据处理能力。分层设计是核心策略，将系统分为硬件抽象层（HAL）、实时操作系统（RTOS）层、驱动层、中间件层和应用层。这种架构确保了模块化开发，便于维护和优化，同时适应资源受限的嵌入式环境。在实际工程中，分层架构能有效隔离硬件依赖，提升软件的可移植性，例如从 STM32 迁移到其他 MCU 时，仅需调整 HAL 即可。
传感器融合是智能手表健康监测的关键技术之一，通常在用户空间实现，以避免内核级处理的复杂性和实时性开销。用户空间融合允许应用层直接访问融合后的数据，提供更灵活的算法迭代。证据显示，在开源项目如 OV-Watch 中，基于 FreeRTOS 的用户空间融合整合 MPU6050 的加速度计和陀螺仪数据，使用卡尔曼滤波器估算步数和姿态。卡尔曼滤波通过预测 - 更新循环融合多源数据，减少噪声，提高准确率达 95% 以上。类似地，PebbleOS 也采用类似机制处理传感器输入，实现可靠的活动追踪。
为实现高效融合，可落地参数包括：采样率控制在 50-100Hz，避免高频导致功耗激增；融合阈值设定为噪声标准差的 2 倍，用于异常检测；清单：1. 初始化传感器驱动（I2C/SPI 接口）；2. 实现卡尔曼状态方程（位置、速度、姿态）；3. 用户空间任务调度（RTOS 优先级中级）；4. 回滚策略：若融合误差 > 10%，切换单一传感器模式。风险在于计算密集型算法可能增加延迟，建议使用 ARM Cortex-M4 以上处理器优化浮点运算。
事件驱动 UI 是智能手表交互的核心，LVGL 作为轻量级图形库完美契合这一需求。LVGL 支持事件循环机制，仅在用户输入（如触摸、按键）或定时器触发时刷新界面，避免轮询浪费资源。在 PebbleOS 的启发下，LVGL 用于构建响应式 UI，如抬腕亮屏和通知显示。证据来自 LVGL 演示项目，其中事件驱动渲染在 320x240 分辨率下，功耗仅为传统 GUI 的 1/3，支持动画和多语言。
LVGL 的工程化参数：事件缓冲区大小设为 16-32 事件，防止队列溢出；刷新率限为 30FPS，结合部分更新机制降低功耗；清单：1. 集成 LVGL 到 RTOS 任务（高优先级）；2. 定义事件回调（触摸 -> 手势识别）；3. 优化绘图缓冲（双缓冲减少闪烁）；4. 监控点：UI 线程 CPU 占用 < 20%。限界包括内存碎片，建议静态分配对象；兼容性问题，通过抽象输入驱动解决。
BLE GATT 服务确保实时数据同步和通知推送，是智能手表与手机生态的桥梁。GATT 基于服务 - 特性 - 描述符层次，Notify 特性允许外围设备主动推送数据，如心率更新。Bluetooth SIG 规范中，Heart Rate Service 使用 Notify 实现 1Hz 实时同步，结合 Write 特性配置采样率。在 Android BLE 示例中，setCharacteristicNotification 启用通知，onCharacteristicChanged 回调处理数据。
高效 BLE 参数：连接间隔 20-30ms，监督超时 4s，避免重连开销；MTU 大小 512 字节，支持大包传输；清单：1. 发现服务（discoverServices）；2. 订阅 Notify（writeDescriptor ENABLE_NOTIFICATION_VALUE）；3. 数据打包（小端序，CRC 校验）；4. 回滚：若通知丢失 > 5s，发起重连。风险：iOS/Android BLE 栈差异，统一使用标准 UUID；功耗限：广告间隔 1s，扫描窗宽 10ms。
总体而言，这种分层架构在 PebbleOS 和 OV-Watch 等项目中验证有效，确保智能手表在续航 8-10 天前提下，提供精准健康数据和流畅交互。未来，可集成 Zephyr RTOS 进一步优化。
资料来源：Eric Migicovsky 的 Pebble 软件博客（https://ericmigi.com/blog/how-to-build-a-smartwatch-software-setting-expectations-and-roadmap）；LVGL 官方文档（https://lvgl.io/demos）；Bluetooth SIG GATT 规范；OV-Watch 开源项目（https://oshwhub.com/no_chicken/zhi-neng-shou-biao-OV-Watch_V2.2）。