将闲置的旧 Kindle 电子书阅读器改造成公交到站实时显示屏，是 e-ink 硬件在物联网领域的典型二次创新。这种方案充分利用了 e-ink 屏幕的超低功耗特性，配合公交实时数据接口，即可实现全天候、低功耗的站点信息展示。本文将从硬件选择、越狱流程、e-ink 驱动原理、公交 API 对接以及低功耗常亮工程五个维度，给出可直接落地的技术路径与关键参数。
硬件选型与前期准备
并非所有 Kindle 型号都适合改造为公交显示屏。从驱动支持和社区资源两个维度考量，推荐以下型号：Kindle Paperwhite 2/3 是最成熟的选择，屏幕分辨率为 758×1024，驱动社区完善，越狱方案稳定；Kindle 4/5 同样值得考虑，分辨率略低但硬件结构简单，改造难度最小；Kindle DX 系列适合需要更大显示面积的场景，但其固件版本较老，部分新型公交 API 可能存在兼容性问题。
在开始改造前，需要确认设备的固件版本。Amazon 会定期更新系统封堵越狱漏洞，越狱前务必查阅对应型号的最新越狱教程，确认当前固件是否在支持范围内。准备一块 5V 2A 的 USB 电源适配器用于供电，同时需要一台电脑通过 USB 与 Kindle 连接以传输越狱文件。如果计划在移动场景使用，还需准备一个 4G 无线热点或车载 Wi-Fi 设备。
Kindle 越狱的核心步骤
越狱本质是获取 Kindle 系统的 root 权限，以便安装自定义程序。典型流程分为以下几步：首先在设置中查看设备信息，确认型号和固件版本；然后从社区资源（如 MobileRead 论坛）下载对应型号的越狱包，通常为 zip 或 bin 格式；将文件通过 USB 拷贝到 Kindle 根目录，进入设置菜单选择更新设备，系统会自动执行越狱脚本；最后安装 hotfix 补丁确保越狱在重启后依然有效。
越狱完成后，需要安装几个关键组件：KUAL（Kindle Unified Application Launcher）作为应用启动器，用于运行自定义脚本；USBNetwork 以便通过 USB 线或网络 SSH 连接到 Kindle 内部系统；以及 e-ink 刷新控制工具，用于管理屏幕的部分刷新和全刷新模式。SSH 连接成功后，后续所有操作都可以通过命令行完成，与管理一台小型 Linux 设备无异。
e-ink 驱动与刷新机制详解
理解 e-ink 屏幕的驱动原理是实现公交信息展示的技术核心。电子墨水屏的每个像素点由带电的微胶囊组成，通过施加正负电压改变黑色或白色颗粒的位置来显示内容。这种物理显示机制决定了 e-ink 屏幕的两个关键特性：一是刷新速度远慢于液晶屏，完全更新一帧需要数百毫秒；二是频繁全刷新会产生明显闪屏，用户体验较差。
基于上述特性，工程实践中通常采用分区刷新策略。全刷新（Full Refresh）会清除所有残留电荷，显示效果最清晰但耗电较高且有明显闪屏，建议每 5 到 10 分钟执行一次，或在显示内容发生大幅变化时触发。部分刷新（Partial Refresh）仅更新变化的像素区域，刷新速度快、功耗低，但长期使用可能产生残影问题，适合显示时间、倒计时等频繁变化的小区域内容。
对于公交到站显示应用，推荐的刷新策略如下：线路信息、站点名称等静态内容采用定时全刷新，刷新间隔设置为 5 分钟；到站倒计时采用部分刷新，刷新间隔设为 10 到 30 秒；检测到新数据与当前显示差异超过阈值时，强制触发一次全刷新以消除残影。
公交 API 对接与数据处理
公交实时数据的获取是整个系统的数据源层。国内城市的公交数据通常可以通过以下渠道获取：各地交通部门运营的公开数据平台，如某市公交集团提供的 RESTful 接口；第三方数据聚合服务，如某智行、某德地图开放平台提供的公交到站查询接口；或通过车载 GPS 设备直接读取车辆位置信息自行计算。
无论采用哪种数据源，都需要在服务端完成数据处理后再推送到 Kindle 端。这是因为 Kindle 性能较弱，直接在其上运行复杂的 JSON 解析和界面渲染效率较低。推荐架构是采用一台树莓派或小型服务器作为中控节点，该节点每 10 秒调用一次公交 API，获取实时到站数据后使用 Python 的 Pillow 库绘制一张与 Kindle 屏幕分辨率匹配的 PNG 图片，图片中包含线路号、方向、下一站名称、预计到站时间等信息。树莓派启动一个轻量 HTTP 服务器，将生成的图片挂载在固定 URL 上供 Kindle 获取。
Kindle 端则运行一个简易脚本，定时请求树莓派上的图片 URL。检测到图片内容发生变化时，调用 e-ink 驱动接口刷新屏幕显示新内容。这种架构将复杂的数据处理和界面渲染分离到性能充足的服务器端，Kindle 仅负责图片获取和显示，大大降低了开发和调试难度。
低功耗常亮工程实践
e-ink 屏幕的最大优势在于静态显示不耗电，这与需要持续显示的公交信息场景高度契合。但要让整个系统实现低功耗常亮，需要关注以下几个关键参数和工程要点。
首先是电源管理配置。Kindle 内置电池充满后，在屏幕常亮、Wi-Fi 开启的情况下可工作数小时。为实现长期常亮，建议将 Kindle 连接到持续供电的 USB 电源适配器。在系统层面，关闭 Kindle 的休眠功能，将其设置为永不自动锁屏；同时关闭不必要的通知和同步功能以减少后台活跃度。
其次是网络连接的功耗优化。Wi-Fi 是 Kindle 除了屏幕外最大的耗电来源。优化方案包括：将数据请求间隔设置为 30 到 60 秒而非实时连续请求；在树莓派端实现数据缓存机制，Kindle 每次请求时直接返回缓存数据而非每次都重新从 API 获取；考虑使用低功耗的 HTTP 长轮询或 WebSocket 替代频繁的短连接。
最后是屏幕刷新策略的功耗控制。每次 e-ink 刷新都会消耗额外电能，尤其是全刷新模式。通过合理设置刷新阈值，仅在数据发生显著变化时才触发屏幕更新，可以将日均功耗降至极低水平。实际测试表明，在上述优化策略下，一台持续供电的 Kindle 月均耗电量不足 1 度电，完全满足公交站牌等固定场景的长期运行需求。
监控与维护建议
系统上线后，需要建立基础的监控机制以保障长期稳定运行。关键监控指标包括：网络连接状态，通过定时 ping 测试检测 Wi-Fi 是否正常；API 响应延迟，当响应时间超过预设阈值时触发告警；图片更新频率，统计实际刷新次数与预期值的偏差；以及设备温度，防止长时间运行导致的过热问题。
为便于远程维护，建议在树莓派端部署简易的 Web 管理界面，可以查看当前显示状态、手动触发刷新、调整刷新参数等。同时保留 SSH 远程登录能力，以便在出现异常时快速定位和解决问题。
资料来源：本文技术细节参考了 MobileRead 论坛的 Kindle 越狱社区讨论，以及 GitHub 上开源的 kindle-dash-client 项目脚本实现。