立创开源AR眼镜OSAR基于柚木派H616与ECX335AF屏幕的硬件设计与组装全攻略最近有不少朋友对自制AR眼镜感兴趣问我有没有低成本、可玩性高的方案。正好我在立创EDA开源平台上看到了一个非常棒的项目——OSAR开源AR眼镜。这个项目基于全志H616主控的柚木派和一块高分辨率的ECX335AF OLED屏幕从电路设计到光学组装全部开源。我自己跟着做了一遍效果相当不错今天就把这个从零开始的完整攻略分享给大家。无论你是想学习嵌入式硬件设计还是想亲手打造一台属于自己的AR眼镜这篇教程都能手把手带你走完全程。我们会从硬件选型、原理图设计讲起一直到系统烧录和光学模组组装。不用担心复杂我会用最直白的方式把每个步骤和背后的原理都讲清楚。1. 项目概览与核心思路在动手之前咱们先搞清楚这个AR眼镜项目到底是个什么东西以及为什么选择这样的技术方案。1.1 AR眼镜的本质一个戴在脸上的智能显示器很多人觉得AR增强现实技术很高深其实拆开来看一个基础的AR眼镜核心就三部分一个计算主板负责运行系统、处理数据相当于电脑的主机。一块显示屏幕负责把图像投射到我们眼前这是AR的“虚拟”部分。一套光学透镜负责把屏幕上的图像“变”到远处的虚像并和现实世界“增强”的部分叠加在一起。所以AR眼镜本质上就是一个戴在脸上的显示器外加一个摄像头。它可以连接手机、电脑或者像树莓派这样的开发板。项目作者早期也尝试过用手机HDMI输出、树莓派甚至自己画RK3399核心板等多种方案。1.2 为什么选择柚木派H616经过一系列探索作者最终选择了基于全志H616芯片的柚木派作为主控。这个选择基于一个非常务实的理念2024年的AR项目不必追求大而全像手机一样啥都能干。更应该聚焦于特定功能在特定场景下成为刚需工具。H616方案的优势正好契合这个理念高性价比H616芯片性能足够驱动1080P显示和基础视觉应用但成本和功耗远低于高端手机芯片或RK3399。功能实用基于H616可以运行Linux或轻量安卓系统足以实现“看番剧”、“热成像融合”、“夜视仪”等核心功能既实用又酷炫。生态友好柚木派本身是一个成熟的开源硬件项目有丰富的社区资料和修改空间。简单说用H616就是为了用最低的成本实现最核心、最帅的功能。项目的主板就是在“柚木派”的基础上进行修改而来的主要将USB、HDMI、音频、以太网等接口改为更适合眼镜内部紧凑空间的板载接口并调整了晶振料号以匹配立创商城的元件库。1.3 你需要准备的核心物料清单在开始设计电路或组装前请先准备好以下关键硬件这些都是项目的基石部件名称型号/规格获取方式与说明核心主板基于全志H616的定制板需根据开源PCB文件在嘉立创打板并焊接。注意板上有3个BGA芯片强烈建议使用嘉立创SMT贴片服务手工焊接成功率极低。显示屏幕ECX335AF OLED这是一块1920x1080分辨率的OLED屏需在淘宝购买价格大约在850元以内。屏幕驱动板与ECX335AF配套通常随屏幕一起购买负责将主板的HDMI信号转换为屏幕可识别的信号。光学透镜模组半透半反Birdbath方案核心光学部件。可以上闲鱼搜索“AR眼镜光学模组”或“Birdbath透镜”购买后需要拆掉上面原配的LCOS屏幕因其无开源驱动替换成我们的ECX335AF屏幕。摄像头OV5647红外版本用于手势识别、夜视等功能。注意要买IR红外版本。系统存储Micro SDTF卡 ≥8GB用于烧录系统必备。连接线HDMI转Micro HDMI线用于连接主板和屏幕驱动板。提示主板所需的系统镜像文件作者提供了下载链接见原始内容1.3节。由于是网盘链接请确保你能够访问。所有硬件的详细参数和采购线索都可以在立创EDA的开源项目页面找到。2. 硬件电路设计与要点这一部分咱们深入到电路层面。如果你只是想做组装可以快速浏览如果你想学习如何设计这样的主板这部分就是精华。2.1 主板设计思路从柚木派到定制化项目的主板并非从零画起而是基于一个成熟的开源项目——**Yuzuki Chameleon柚木派**进行修改的。这是一种非常高效的做法站在巨人的肩膀上。主要的修改包括接口小型化将原开发板上的标准USB-A、HDMI-A等大型接口改为更小巧的板载连接器或Micro接口以适应AR眼镜内部狭窄的空间。料号本地化将原理图中的部分元件如晶振的料号替换为立创商城中已有的型号方便我们直接使用嘉立创的SMT服务一键下单贴片。功能聚焦根据AR眼镜的需求可能精简或调整部分外围电路使板子更紧凑。2.2 关键电路HDMI转接驱动这是驱动屏幕的核心电路也是必须严格设计的部分。ECX335AF屏幕通常通过其专用的驱动板来连接而驱动板的输入是标准的HDMI信号。我们的H616主板会输出HDMI信号所以中间需要确保电平匹配和信号完整性。在原理图中你会看到一部分“HDMI转接电路”。这部分电路通常包含电平转换芯片或必要的匹配电阻/电容确保这部分电路与屏幕驱动板的要求完全一致否则屏幕可能无法点亮。原始文章的PCB图片中已经体现了这部分设计在复刻时请务必参照开源工程中的原理图不要随意更改。2.3 供电与扩展接口主板需要为自身、屏幕和摄像头供电。设计中需要规划好电源树核心供电为H616芯片及内存供电需要稳定的多路电源如1.1V 1.8V 3.3V等。外设供电为HDMI接口、USB接口、摄像头等提供5V或3.3V电源。扩展接口方面主板预留了关键连接摄像头接口连接OV5647红外摄像头用于图像输入。USB接口可用于连接USB摄像头用于交互开发或未来其他USB设备。电池接口可以直接连接锂电池接在电源母线PS和GND上实现移动供电。3. 系统烧录与硬件连接板子焊好了接下来就要让它“活”起来。这一步是把操作系统烧录到TF卡并把所有硬件连起来测试。3.1 烧录系统到TF卡准备工具一台电脑一个TF卡读卡器一张至少8GB的TF卡。获取镜像从作者提供的网盘链接下载适用于此主板的系统镜像文件通常是一个.img文件。烧录软件在电脑上使用烧录工具如Raspberry Pi Imager、balenaEtcher或Win32DiskImager。执行烧录选择下载好的镜像文件和你的TF卡盘符点击“烧录”。这个过程会清空TF卡所有数据请提前备份。完成烧录成功后安全弹出TF卡。3.2 硬件连接步骤烧录好系统后按照下图和以下步骤连接所有硬件插入TF卡将烧录好的TF卡插入主板的TF卡槽。连接屏幕使用一根HDMI转Micro HDMI的线一端接主板的标准HDMI口另一端接ECX335AF屏幕驱动板的Micro HDMI口。然后非常小心地将屏幕的FPC软排线插入驱动板确保金手指完全接触且没有歪斜。连接摄像头将OV5647红外摄像头的排线连接到主板指定的摄像头接口上。连接电源可以使用USB Type-C接口为主板供电接充电宝或充电器。如果你想用锂电池可以将电池的正负极分别接到主板的PS和GND焊盘上。可选连接USB摄像头如果你有额外的USB摄像头用于开发可以将其连接到主板的USB接口。接线顺序为从上到下D-,D,5V,GND。3.3 上电测试连接好所有线缆后接通电源。如果一切正常你应该能在ECX335AF屏幕上看到系统的启动画面或桌面。此时你的AR眼镜核心系统已经可以工作了你可以把它当作一个微型显示器播放电影或者进行基本的系统操作。注意第一次启动可能需要进行一些系统配置如扩展文件系统、设置Wi-Fi等请根据屏幕提示或镜像自带的说明文档进行操作。4. 光学模组组装教程这是最需要耐心和细心的一步决定了最终的显示效果和佩戴体验。4.1 理解光学原理为什么能看得清屏幕离眼睛只有几厘米为什么我们能看到清晰的图像而不是模糊的一片问题人眼的晶状体有最近对焦距离约10厘米物体太近就会模糊。VR的解决方案在屏幕前加一片凸透镜将屏幕发出的光线“折弯”让眼睛以为光线来自远处通常是2米外从而能对焦看清。AR的升级方案在透镜上镀一层半透半反膜。一部分光被反射到人眼形成虚拟图像另一部分光透过去让我们看到真实世界两者叠加就是“增强现实”。4.2 分步组装指南请务必参照附件视频或下面的图文说明进行组装。步骤一准备与安装摄像头从闲鱼等平台购买AR眼镜光学模组Birdbath方案。拆掉模组上自带的LCOS屏幕因其缺乏开源驱动。将OV5647红外摄像头安装到其专属的3D打印支架上。将透镜模组安装到其主支架上。步骤二对齐并安装屏幕这是最关键的一步。将ECX335AF OLED屏幕安装到模组下半部分的指定位置。必须确保屏幕的显示区域与透镜的光学成像区域严格对齐。轻微的偏差都会导致图像扭曲或无法完整显示。可以借助卡尺或目视仔细调整。将屏幕的驱动板安装到模组的上半部分。小心地将屏幕的FPC软排线穿过支架预留的走线空间连接到驱动板上。操作FPC排线时要轻柔避免折损。步骤三最终粘合与连线使用AB胶将已经安装好屏幕的下半部分和安装好驱动板的上半部分牢固地粘合在一起。AB胶强度高固化后比较稳固。粘合完成后将驱动板的Micro HDMI接口和USB接口如果需要引出来。最后用HDMI线连接驱动板和主板用USB线连接摄像头和主板。4.3 效果评估组装完成后戴上眼镜或将眼镜部分贴近眼睛查看效果优点图像清晰无色差或紫边畸变控制良好。参数入眼亮度大约在300尼特左右视场角FOV不算大属于轻量级AR体验。重量整个光学部分组装好后重量约为67克佩戴压力不大。至此一台功能完整的开源AR眼镜就制作完成了你可以用它来看电影、开发基于摄像头的手势识别应用例如使用MediaPipe库或者结合热成像模块实现夜视功能。给追求完美的你如果你觉得主板和电池外露不够美观或安全可以像作者一样发挥创意用一个“钢铁侠胸壳”之类的装饰外壳把它们装起来用磁吸方式固定在衣服上这样就更接近市面上主流AR眼镜的一体化形态了既满足了娱乐需求又非常酷炫。这个项目完美地诠释了AR并不神秘它和所有计算机系统一样就是输入摄像头、传感器、处理H616主板、输出OLED屏幕的过程只不过它的显示方式更贴近我们的眼睛带来了全新的体验。希望这篇教程能帮你打开自制AR硬件的大门。