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专有的多媒体射频遥控器的技术实现

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  但是,硬件只是实际可用的射频遥控器的一部分。另一部分是嵌入式软件协议,它负责管理无线电如何发送和接收数据,并管理各种环境因素的干扰,例如工作在附近的其它2.4GHz设备产生的干扰。

  用遥控器来进行先进导航要求延迟小(以便对用户输入迅速作出响应)、数据完整性(先进的协议保证了这一点)、低功耗(因为这样的遥控器可能比传统遥控器使用得更频繁)。

  Nordic提供现成的经过优化的射频遥控软件,例如该公司的Gazell射频堆栈(用于具有跳频能力的双向通信链路)。它需要的存储空间最少,可设置为低延时模式(即使附近可能存在其他2.4GHz干扰源的情况下,平均延迟为3.5ms,足以实现上面讨论的平稳导航),或者,如果链接的两端都是电池供电,超低功耗模式能够延长链路两端的电池寿命。在这种模式下,可以增加延迟来减少主机(即被控制的设备)平均消耗电流。平均延迟时间可以延长到50毫秒──仍然低于典型红外遥控器的75ms至125ms,从而延长电池寿命。

  有趣的是,这些正是多年来对无线鼠标器、键盘、操纵杆这些无线桌面外设的要求。现代娱乐系统提出了同样的要求。鉴于个人电脑作为家庭娱乐中心所起的作用日益明显,而且使用电脑外围设备而不是传统的遥控器来控制消费类设备,也许这不是巧合。

  值得注意的是,几种技术正在争夺消费电子产品(CE)设备这个巨大市场的一席之地。但是,目前只有一种技术真正渗透到个人电脑无线外设市场,这就是Nordic的2.4GHz技术。

  自2002年以来,Nordic一直是电脑无线外设市场的供应商,每月为电脑外设制造商交付数百万片芯片,它的2.4GHz技术正迅速地把低性能的27MHz技术淘汰掉。

  满足对互操作性的需要

  专有解决方案的缺点,是它不能保证对不是设计成用它控制的产品进行控制,而且专有解决方案是一家供应商拥有的技术。相反,红外遥控器可以做成用于不同厂家生产的设备的控制器(虽然常常需要消费者花时间用新的命令对遥控器进行"编程",因而很少这样使用)。

  许多制造商并不关心互操作性,因为他们设想他们的遥控器只用于使用这种控制器的产品。这些制造商通常关心的是在某个价格下的最佳性能。这是专有解决方案的长处,因为可以针对特定的任务对它进行优化,所以专有解决方案将继续在遥控器市场上成功地占据一席之地。

  不过,一些消费电子产品制造商在寻找受到开放标准保证的具有互操作性并有多家厂商供货的方案。

  如果射频遥控器遵守开放的标准,只要做一个简单的操作,花费几秒钟时间,就能够与许多不同的消费设备"配对"使用。每个配对是唯一的,因此"立即"(在30毫秒内)可以对电视机、DVD播放机、高保真音响或者游戏机进行遥控。这些都是用户想要控制的设备。(它们不需要"可互操作"的红外遥控器的那些繁琐编程。)放在普通消费者客厅里小茶几上的六、七个体积不小的遥控器,将被一个漂亮的遥控器取而代之。

  蓝牙SIG与RF4CE联盟正在用各自的可互通低功耗射频规范来回应市场的需要。任何芯片供应商(如果它加入相应的组织)都可以以它为基础来设计射频遥控器芯片。

  2009年12月,人们采用蓝牙低功耗标准作为蓝牙核心规范4.0版本的一部分。Nordic半导体在这个规范的制定中发挥了重要作用,并且为这项规范的制定中献出了大量的超低功耗无线设计知识。

  目前的规范并不意味着芯片供应商就可以开始为客户提供芯片,因为它只规定了底部三层的结构。然而,只要半导体公司的芯片满足这个早期版本规范的要求,就可以选择一些客户,把样品和开发工具交给他们,以便他们探索这项新技术可能做些什么。

  蓝牙低功耗技术是一种2.4GHz短距离无线技术(具有超低功耗和轻量级协议栈),有希望与蓝牙无线技术进行无缝通信。(不过,重要的是要注意到蓝牙低功耗技术不能与传统的蓝牙芯片通信,包括目前的蓝牙2.1+EDR和蓝牙3.0标准的芯片)。

  在通信方面,现有的蓝牙芯片需要加以修改,把蓝牙4.0版中详细介绍的"双模式"电路和软件加进去,确保与蓝牙低功耗技术的兼容性。预计这个修改仅需增加很少设计工作量、成本以及很小的芯片面积。

  双模式蓝牙低功耗芯片能够与配备了"单模式"蓝牙低功耗器件的任何产品通信。后者将在功耗和成本方面进行优化,以便提供尺寸小、成本低的超低功耗(ULP)收发器,并提供一个符合可互操作通用遥控器的消费产品行业要求的软件堆栈规范(图2)。其他早期的应用则包括用于人机接口设备(HID)的其他内容,以及用于类似手表和手提电话的产品。蓝牙低功耗技术可以作为开放标准,鼓励多家厂商制造这种芯片,确保有多个货源。

  图2:蓝牙低功耗无线技术有双模式和单模式两种实现方案。

  图2:蓝牙低功耗无线技术有双模式和单模式两种实现方案。

  蓝牙SIG指出,这个标准可以允许遥控器被设计成为一个低成本、无智能的外设。目标接收器产品,例如电视机、DVD播放机、机顶盒,或者媒体播放器,都可以控制遥控器的操作,让它学会与用户购买的每个新设备一起工作。蓝牙低功耗控制器与红外遥控器不同,它采用了一个安全、快速的双向链路与受控设备通信。

  Nordic半导体公司是蓝牙SIG的准成员。该公司计划率先推出们满足蓝牙4.0版本的单模式蓝牙低功耗芯片,并在最近发布了μBlue(MicroBlue)的产品样品和原型开发工具(图3给出了芯片堆栈的原理图)。

  图3:NordicμBlue系列的nRF8001是适用于手表、传感器和遥控器的单模式从芯片。

  图3:NordicμBlue系列的nRF8001是适用于手表、传感器和遥控器的单模式从芯片。

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