飛思卡爾：藍(lán)牙飛鼠方案成就智能顯示終端

隨著智能網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展，電視機(jī)的功能也越來越豐富，可以實(shí)現(xiàn)的功能越來越多，譬如上網(wǎng)、體感游戲、家庭娛樂、網(wǎng)上購物等。這也就意味著新興的遙控器除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的電視遙控器的功能外，還需要實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的相關(guān)功能，對(duì)于一些高端的應(yīng)用甚至還需要具有語音遙控功能，于是“空鼠”的概念應(yīng)運(yùn)而生。特別是隨著諸如機(jī)頂盒以及小米盒子、樂視盒子等各種OTT盒子在國內(nèi)市場(chǎng)的大行其道，空中鼠標(biāo)（俗稱飛鼠）必將會(huì)得到廣泛應(yīng)用，從而讓用戶的智能操控變得更加便捷，大大提高用戶體驗(yàn)。

俗話說，好馬配好鞍，好的智能顯示設(shè)備當(dāng)然也要配上好的遙控器才能發(fā)揮其最佳性能。相比傳統(tǒng)的遙控設(shè)備，飛鼠使得用戶可以將鼠標(biāo)不需要放在任何平面上，可以隨意移動(dòng)；可以定義各種功能按鍵（多媒體功能鍵等）；可以傳輸語音，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電話及語音控制等。為了做到這一點(diǎn)，飛鼠遙控器通常會(huì)選擇增加陀螺儀、G-Sensor以及磁傳感器等MEMS傳感器，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶的手勢(shì)動(dòng)作及手的移動(dòng)來控制智能設(shè)備。飛思卡爾中國團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一市場(chǎng)需求，開發(fā)并推出了一套完整的高性價(jià)比、低功耗的藍(lán)牙飛鼠解決方案。

圖1為飛思卡爾超低功耗藍(lán)牙空中飛鼠（睡眠功耗僅6.5blA/3.7V）的實(shí)物圖，當(dāng)然客戶可以根據(jù)自己的需求定制符合自己產(chǎn)品需求的外觀設(shè)計(jì)。關(guān)鍵軟硬件技術(shù)剖析

此方案采用飛思卡爾KinetisL（Cortex-MO+）系列的MCUMKL162256VLH4作為主控芯片，采用飛思卡爾的加速度計(jì)、陀螺儀和電子羅盤傳感器芯片獲取運(yùn)動(dòng)空間位置。系統(tǒng)使用藍(lán)牙無線傳輸與主機(jī)通訊，支持藍(lán)牙HID/HFP/ssP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)鍵盤，語音數(shù)據(jù)以及傳感器原始數(shù)據(jù)的傳輸。

1.Kinetis MCU MKL162256

主控MCU來自高能效Kinetis MCUL系列單片機(jī)，它是一款基于ARM Cortex-MO+的低功耗、支持模數(shù)混合信號(hào)的處理器。該系列中的MKLl622S6VLH4用于此藍(lán)牙飛鼠設(shè)計(jì)，具備2S6KB Flash與321413RAM容量。

2.藍(lán)牙功能模塊

該飛鼠方案無線通訊采用藍(lán)牙方式，采用RDA公司的藍(lán)牙芯片RDAS876A，藍(lán)牙協(xié)議棧運(yùn)行在MCU端，此種方式非常方便用戶擴(kuò)展支持一些特定應(yīng)用場(chǎng)合的藍(lán)牙協(xié)議。RDAS876A支持Bluetooth 2.1+EDR規(guī)范，串口通訊速率高達(dá)4Mbps，支持藍(lán)牙HCI層協(xié)議。

3.軸傳感器

藍(lán)牙飛鼠通過飛思卡爾的運(yùn)動(dòng)傳感器獲取空間位置信息，本方案支持6軸或者9軸空間位置定位。對(duì)于鼠標(biāo)的應(yīng)用，6軸（加速度傳感器與陀螺傳感器）能夠滿足需求。9軸系統(tǒng)主要針對(duì)游戲應(yīng)用做處理。

4.語音輸入輸出設(shè)計(jì)

語音輸入輸出設(shè)計(jì)直接使用了KinetisMCUKL16的ADC與DAC功能，從而幫助用戶節(jié)省了Audio Codec的成本。方案中，ADC用于麥克風(fēng)數(shù)據(jù)采集，以支持語音輸入功能，而DAC主要用于語音輸出。本方案支持語音識(shí)別、藍(lán)牙耳機(jī)功能、語音數(shù)據(jù)與主機(jī)的交互主要通過藍(lán)牙的HFP協(xié)議。

5.紅外控制器

在藍(lán)牙飛鼠方案中，紅外遙控功能可以支持市面上絕大多數(shù)紅外設(shè)備，比如電視機(jī)、機(jī)頂盒、空調(diào)等等。紅外發(fā)射功能是通過MCU的PWM功能產(chǎn)生38kHz載波信號(hào)，1/3占空比可調(diào)，然后通過紅外編碼調(diào)制載波后發(fā)射，載波的調(diào)制主要是通過MCU的定時(shí)器功能實(shí)現(xiàn)紅外載波的使能與關(guān)斷。

6.低功耗管理

藍(lán)牙飛鼠對(duì)于功耗非常敏感，系統(tǒng)由鋰電池供電，為了盡量挖掘鋰電池的使用時(shí)間，目前飛思卡爾藍(lán)牙飛鼠方案支持以下三種電源管理方式：

運(yùn)行狀態(tài)：動(dòng)態(tài)管理各個(gè)模塊的電源，盡量減少運(yùn)行時(shí)功耗，比如系統(tǒng)支持飛鼠的正反面檢測(cè)，當(dāng)飛鼠處于全鍵盤一面時(shí)，陀螺傳感器將被待機(jī)，而系統(tǒng)處于降頻工作狀態(tài)。

STOP模式：此模式下藍(lán)牙保持連接，系統(tǒng)支持按鍵以及藍(lán)牙喚醒。

LLS/VLLS模式：系統(tǒng)除卻MCU供電，外設(shè)電源被關(guān)閉，系統(tǒng)僅支持按鍵喚醒。

而在軟件方面，該方案具備以下特性：

1.基于2.1版本的RDA藍(lán)牙棧的藍(lán)牙2.1 HID設(shè)備：

2.藍(lán)牙自動(dòng)與已配對(duì)主機(jī)連接：

3.Qwerty鍵盤按鍵掃描矩陣；

4.擁有自學(xué)習(xí)功能的紅外遙控：

5.帶語音識(shí)別的通過藍(lán)牙的語音輸入輸出；

6.支持UART0和SAI的直接存儲(chǔ)器讀取技術(shù)（DMA）以降低CPU負(fù)擔(dān)；

7.支持突發(fā)讀寫的裸板IIC驅(qū)動(dòng)：

8.存儲(chǔ)配對(duì)主機(jī)信息和已學(xué)習(xí)的紅外信息的Flash模塊：

9.飛鼠在待機(jī)及喚醒狀態(tài)下的低功耗模式：

10.BT SPP支持為游戲應(yīng)用的傳感器的原始數(shù)據(jù)上載（陀螺儀+加速器+電子羅盤）；

11.A2DP（藍(lán)牙立體聲音樂）支持（可選）；

12.支持多種編譯開發(fā)環(huán)境CodeWarrior，IAR及Keil；

13.支持通過UART的軟件升級(jí)。

圖3展示了飛思卡爾藍(lán)牙飛鼠方案的軟件架構(gòu)，其中的各個(gè)軟件模塊都是現(xiàn)成方案，以源碼的形式提供給客戶，從而方便用戶自定義產(chǎn)品的功能，從而加快開發(fā)和上市時(shí)間。

小結(jié)

單獨(dú)實(shí)現(xiàn)一個(gè)藍(lán)牙飛鼠的功能已經(jīng)不是什么難事，但是將這么多的功能集成到一起可就不那么容易了，并且此方案中包含的每一項(xiàng)功能，做到能用也許比較容易，但要做精就需要堅(jiān)實(shí)的技術(shù)積累了。當(dāng)然，作為一個(gè)參考方案，用戶也可以根據(jù)需要?jiǎng)h減一部分功能，從而進(jìn)一步降低成本。

飛思卡爾本地MCU研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這一完整參考的藍(lán)牙飛鼠方案。深圳市捷恩斯威科技有限公司的空中鼠標(biāo)就是一個(gè)成功案例。

特別值得一提的是，此藍(lán)牙飛鼠方案在提供強(qiáng)大性能的同時(shí)，其成本也與市面上絕大部分的飛鼠可以媲美。元件+PCB的成本在50元以內(nèi)，模具的成本和使用量有關(guān)。