飞思卡尔:蓝牙飞鼠方案成就智能显示终端

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随着智能网络电视的发展,电视机的功能也越来越丰富,可以实现的功能越来越多,譬如上网、体感游戏、家庭娱乐、网上购物等。这也就意味着新兴的遥控器除了实现传统的电视遥控器的功能外,还需要实现鼠标的相关功能,对于一些高端的应用甚至还需要具有语音遥控功能,于是“空鼠”的概念应运而生。特别是随着诸如机顶盒以及小米盒子、乐视盒子等各种OTT盒子在国内市场的大行其道,空中鼠标(俗称飞鼠)必将会得到广泛应用,从而让用户的智能操控变得更加便捷,大大提高用户体验。
蓝牙飞鼠

  俗话说,好马配好鞍,好的智能显示设备当然也要配上好的遥控器才能发挥其最佳性能。相比传统的遥控设备,飞鼠使得用户可以将鼠标不需要放在任何平面上,可以随意移动;可以定义各种功能按键(多媒体功能键等);可以传输语音,实现网络电话及语音控制等。为了做到这一点,飞鼠遥控器通常会选择增加陀螺仪、G-Sensor以及磁传感器等MEMS传感器,从而实现根据用户的手势动作及手的移动来控制智能设备。飞思卡尔中国团队针对这一市场需求,开发并推出了一套完整的高性价比、低功耗的蓝牙飞鼠解决方案。

  图1为飞思卡尔超低功耗蓝牙空中飞鼠(睡眠功耗仅6.5mA/3.7V)的实物图,当然客户可以根据自己的需求定制符合自己产品需求的外观设计。
超低功耗蓝牙空中飞鼠
  关键软硬件技术剖析

  此方案采用飞思卡尔Kinetis L(Cortex-M0+)系列的MCU MKL16Z256VLH4作为主控芯片,采用飞思卡尔的加速度计、陀螺仪和电子罗盘传感器芯片获取运动空间位置。系统使用蓝牙无线传输与主机通讯,支持蓝牙HID/HFP/SSP协议,实现鼠标键盘,语音数据以及传感器原始数据的传输。

  1. Kinetis MCU MKL16Z256

  主控MCU来自高能效Kinetis MCU L系列单片机,它是一款基于ARM Cortex-M0+ 的低功耗、支持模数混合信号的处理器。该系列中的MKL16Z256VLH4用于此蓝牙飞鼠设计,具备256KB Flash与32KB RAM容量。

  2. 蓝牙功能模块

  该飞鼠方案无线通讯采用蓝牙方式,采用RDA公司的蓝牙芯片RDA5876A,蓝牙协议栈运行在MCU端,此种方式非常方便用户扩展支持一些特定应用场合的蓝牙协议。RDA5876A支持Bluetooth 2.1 + EDR规范,串口通讯速率高达4Mbps,支持蓝牙HCI层协议。

  3. 轴传感器

  蓝牙飞鼠通过飞思卡尔的运动传感器获取空间位置信息,本方案支持6轴或者9轴空间位置定位。对于鼠标的应用,6轴(加速度传感器与陀螺传感器)能够满足需求。9轴系统主要针对游戏应用做处理。

  4. 语音输入输出设计

  语音输入输出设计直接使用了Kinetis MCU KL16 的ADC与DAC功能,从而帮助用户节省了Audio Codec的成本。方案中,ADC用于麦克风数据采集,以支持语音输入功能,而DAC主要用于语音输出。本方案支持语音识别、蓝牙耳机功能、语音数据与主机的交互主要通过蓝牙的HFP协议。

  5. 红外控制器

  在蓝牙飞鼠方案中,红外遥控功能可以支持市面上绝大多数红外设备,比如电视机、机顶盒、空调等等。红外发射功能是通过MCU的PWM功能产生38kHz载波信号,1/3占空比可调,然后通过红外编码调制载波后发射,载波的调制主要是通过MCU的定时器功能实现红外载波的使能与关断。
超低功耗蓝牙空中飞鼠硬件系统框图

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