關(guān)于無線遙控器的應(yīng)用解決方案

最新的低功耗RF解決方案使設(shè)計人員能夠經(jīng)濟高效地構(gòu)建智能遙控器，不再需要視線間隙來控制電視或其他設(shè)備，還可以從設(shè)備接收反饋或?qū)崟r消息。典型的高端遙控器包括用于鍵盤/觸摸屏管理的微控制器，RF發(fā)射器和接收器(或收發(fā)器)，顯示器和一些電源管理，以最大限度地延長電池壽命(圖1)。為了確保一個RF遙控器不會干擾附近房間中的另一個單元，控制器還應(yīng)允許用戶選擇十幾個或更多通信頻道頻率中的一個，以便多個遙控器可以共存而無需控制其他單元的電視或設(shè)置  - 頂盒。

圖1：典型的基于RF的無線遙控器的方框圖。

基于ASK/OOK協(xié)議的簡單RF遙控器已經(jīng)應(yīng)用于車庫門開啟器，遠程無鑰匙進入系統(tǒng)以及其他不需要傳輸大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序(通常只需“握手”即可驗證傳輸，然后打開或關(guān)閉信號)。在一些工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用中，載波頻率可以變化很大，從幾兆赫茲或兩個上升到433兆赫。在ASK系統(tǒng)中，接收部分可以分成三個基本塊  - 一個輸入帶通濾波器，用于將載波頻率與輸入頻譜分開，一個包絡(luò)檢測器提取所需信息，一個比較器，用于轉(zhuǎn)換提取的信息。成數(shù)字形式(圖2)。

圖2：基于Maxim MAX9933的簡單ASK接收器。

在此接收器中，MAX9933用作RF功率檢測器，而MAX9030用作比較器。電路接收的RF信號交流耦合到MAX9933的輸入，而輸入RF電壓的對數(shù)傳輸功能使電路對非常小的信號非常敏感。這允許ASK接收器容易地區(qū)分非常低的1級和0級信號。單個電容CCLPF決定了檢測器的響應(yīng)帶寬。采用10  MHz載波和40 kbit/s數(shù)據(jù)速率，CCLPF電容為150 pF，MAX9030比較器的R-C濾波器由100kΩ電阻和0.22μF電容組成。

在發(fā)送方面，OOK發(fā)送器實現(xiàn)起來非常簡單 -  設(shè)計人員只需將載波信號發(fā)送到功率放大器以發(fā)送“1”或發(fā)送任何內(nèi)容以發(fā)送“0”。此開關(guān)信號可以通過MAX1472等芯片處理，該芯片使用輸入數(shù)字數(shù)據(jù)流來調(diào)制基于晶體的PLL振蕩器的輸出。  ASK發(fā)送器基本上是一個“壞”O(jiān)OK發(fā)送器，因為ASK接收器可以捕獲OOK信號。

簡單的OOK/ASK電路使收發(fā)器和接收器解決方案的實施成本非常低廉。但是，沒有可以圍繞其設(shè)計系統(tǒng)的通信標準，因此每個系統(tǒng)供應(yīng)商基本上設(shè)置它們自己的頻率和數(shù)據(jù)接口。因此，每個系統(tǒng)解決方案都是“唯一的”，導(dǎo)致設(shè)計用于一個系統(tǒng)的控制不能與來自另一個系統(tǒng)的控制交換。

在過去幾年中，隨著音量使用的增加，實施基于藍牙或ZigBee的無線解決方案甚至基于Z-Wave無線接口的無線控制的成本已經(jīng)降低。在移動電話系統(tǒng)，平板電腦和計算機中廣泛使用藍牙接口，以及最近發(fā)布的藍牙低功耗標準使藍牙成為遠程控制應(yīng)用的主要候選者。此外，使用標準接口允許設(shè)計人員實現(xiàn)可以輕松鏈接到系統(tǒng)的“通用”通用控件。

對于不想設(shè)計自己的藍牙子系統(tǒng)的設(shè)計人員，STMicroelectronics的SPBT2532系列模塊可在您的設(shè)備和任何其他藍牙設(shè)備之間提供無線網(wǎng)橋(圖3)。微型藍色模塊具有不同類型的接口(快速UART，SPI，I2C)，所有接口均采用10  x 13 mm外形封裝。 SPBT2532系列包括4個通用I/O線，多個串行接口選項，4個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入和高達2 Mbit/s的數(shù)據(jù)吞吐量。

圖3：意法半導(dǎo)體提供的集成藍牙子系統(tǒng)。

回頭參考圖1，藍色模塊可以替換圖表右側(cè)的RF模塊，并通過SPI端口鏈接到主機微控制器。當(dāng)然，STMicroelectronics模塊只是眾多藍牙選項中的一種  -  許多公司提供高度集成的單芯片藍牙解決方案或超小尺寸模塊。明年，基于新藍牙低功耗標準的藍牙解決方案將上市。這種芯片將進一步降低待機功率，從而延長電池壽命。

ZigBee收發(fā)器可以很容易地用于實現(xiàn)無線接口。其中一個解決方案是Ember EM260 RF收發(fā)器，芯片上的ZigBee系統(tǒng)(圖4)。  EM260是一款網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器芯片，專為低功耗，低成本的ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標準而設(shè)計。它旨在為設(shè)計人員提供選擇自己的微控制器以運行其應(yīng)用程序的靈活性，同時與EM260連接以提供所有ZigBee功能。外部微控制器的尺寸可以精確適合應(yīng)用，從最小，最具成本效益的8位控制器，到網(wǎng)關(guān)等應(yīng)用的高端32位控制器。  EM260集成了IEEE 802.15.4  2.4-GHz免許可頻譜ZigBee無線電，以及基帶，網(wǎng)絡(luò)微控制器和板載內(nèi)存，以運行從PHY層到網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議棧。它包括內(nèi)置的強大調(diào)試模式，包括網(wǎng)絡(luò)范圍的調(diào)試支持，可以快速將設(shè)計人員從設(shè)計階段轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)階段。

圖4：Ember公司提供的EM260 ZigBee子系統(tǒng)只需要幾個無源組件即可運行。

EM260可處理所有處理和時序密集型任務(wù)，例如AES-128加密，中繼數(shù)據(jù)包以及處理所有方面的問題。  ZigBee協(xié)議，讓主機微控制器可以自由實現(xiàn)即使是最關(guān)鍵的時序應(yīng)用。使用設(shè)計人員已經(jīng)使用的工具在選擇的微控制器上運行應(yīng)用程序的能力可以實現(xiàn)快速的應(yīng)用程序開發(fā)。這也消除了將應(yīng)用程序移植到其他微控制器的需要，從而減少了產(chǎn)品部署的障礙。

另一種無線選項，基于Sigma Designs Inc.的Z-Wave無線接口，也允許設(shè)計人員組裝低成本的智能遙控器(圖5)。  Z-Wave解決方案可作為分立芯片或完整的子系統(tǒng)模塊使用，占位面積小于2  cm2，掉電/睡眠模式電流僅為2.5μA。基于Z-Wave的微型收發(fā)器模塊(如ZM3102N或ZM4102)包含多個接口，允許模塊通過SPI或UART端口連接到主機微控制器。

圖5：Sigma Designs提供小于2平方厘米的完整Z-Wave無線模塊。

正如我們所討論的，低功耗RF解決方案現(xiàn)在，設(shè)計人員可以經(jīng)濟高效地構(gòu)建智能遙控器，與IR解決方案不同，它不再需要視線間隙來控制電視或其他設(shè)備，還可以從設(shè)備接收反饋或?qū)崟r消息。