互联网技术的蓬勃发展,板级、芯片级甚至纳米级等计算机性能持续提高的同时,也衍生出一种新的需求,即可穿戴计算机。可穿戴技术追求的是更方便、更智能、更以人为本的使用计算机,集成后缩小版的电子设备,被使用者放在衣服里或者佩戴在身上用以感知相应的生物数据或定位数据,具有操作可控、自由移动、传感器丰富、前景广阔的优点,涉及运动与健康、物联网辅助、人机交互、高效能源等多方面领域,近年来引领了相关科技企业新一轮的爆炸式增长。智能跑鞋作为众多可穿戴设备中不断更迭的一款,备受消费者青睐,但在使用市面上现有跑鞋产品的过程中发现,跑鞋智能效果不突出、实时备份用户位置状态不灵敏、缺乏监测运动者生物数据及短信定位、电池消耗大等问题依旧无法有效杜绝。本文在此基础上设计了一个多功能智能跑鞋系统,将运动者生物数据采集、人员定位信息获取备份、服务器与客户端的移动通信、功耗低等多方面的功能融为一体,传感器分布配合跑鞋空间合理化,为将来可穿戴设备的安全智能化提出一个新型的解决方案。系统的设计研究共分为五个部分,首先是硬件方面的设计,由于跑鞋体积较小,脚面有限,所以采用自制PCB板来满足鞋底需求,主控芯片采用STM32F103RBT6型号,外围电路含有温度、压力、震动三个传感器模块、六轴加速度陀螺仪模块以及GPR/GPRS定位模块,通过模块之间的相互协调和电路的基础载体,完成对人体基本运动数据的采集工作。算法部分,六轴加速度陀螺仪记录人体跑步状态需要获取四元数与姿态解算,将欧拉角公式在四维旋转轴中加以利用,通过DMP程序设计来实现距离、步频、步幅的采集,并将结果显示于手机APP客户端上。软件方面由传感器、陀螺仪的调用显示模块、Android APP界面UI及程序设计模块、服务器Socket编程模块组成。串口接收过程采用蓝牙传输方式,手机客户端开发出shose.apk安卓应用程序,监测方面采集鞋底传感器信息,定位方面实现百度地图调用和轨迹绘制,可以精确找到成都理工大学信科院地理位置,并且实现了服务器、客户端的短信转发功能,用户的经纬度和实时运动轨迹信息都有了可靠的保障。系统的部署,包括软件部署和硬件部署,软件方面包括uC/OS-II操作系统的移植、GPS、GPRS初始化调试以及数据的配置,硬件方面根据跑鞋的实际大小和电子设备的体积,分析跑鞋的构造,设计出合理的跑鞋横切面和纵切面硬件部署图。系统测试,遵照开发的顺序,从单元测试、系统集成测试到回归测试,包括跑鞋终端接收、Android APP显示、客户端通信连接、百度地图的使用、用户跑步路线显示以及GPS/GPRS短信定位的验证,经历迭代和调试后,系统功能稳定,运行良好,功耗较低,虽然存在些许不足和有待改进之处,不过总体来讲,实现了多功能智能跑鞋的设计要求。