關于無線遙控器的應用解決方案

最新的低功耗RF解決方案使設計人員能夠經濟高效地構建智能遙控器，不再需要視線間隙來控制電視或其他設備，還可以從設備接收反饋或實時消息。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發射器和接收器(或收發器)，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協議的簡單RF遙控器已經應用于車庫門開啟器，遠程無鑰匙進入系統以及其他不需要傳輸大量數據的應用程序(通常只需“握手”即可驗證傳輸，然后打開或關閉信號)。在一些工業，科學和醫療應用中，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，一個包絡檢測器提取所需信息，一個比較器，用于轉換提取的信息。成數字形式(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帶寬。采用10  MHz載波和40 kbit/s數據速率，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。

在發送方面，OOK發送器實現起來非常簡單 -  設計人員只需將載波信號發送到功率放大器以發送“1”或發送任何內容以發送“0”。此開關信號可以通過MAX1472等芯片處理，該芯片使用輸入數字數據流來調制基于晶體的PLL振蕩器的輸出。  ASK發送器基本上是一個“壞”OOK發送器，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，沒有可以圍繞其設計系統的通信標準，因此每個系統供應商基本上設置它們自己的頻率和數據接口。因此，每個系統解決方案都是“唯一的”，導致設計用于一個系統的控制不能與來自另一個系統的控制交換。

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降低。在移動電話系統，平板電腦和計算機中廣泛使用藍牙接口，以及最近發布的藍牙低功耗標準使藍牙成為遠程控制應用的主要候選者。此外，使用標準接口允許設計人員實現可以輕松鏈接到系統的“通用”通用控件。

對于不想設計自己的藍牙子系統的設計人員，STMicroelectronics的SPBT2532系列模塊可在您的設備和任何其他藍牙設備之間提供無線網橋(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位模數轉換輸入和高達2 Mbit/s的數據吞吐量。

圖3：意法半導體提供的集成藍牙子系統。

回頭參考圖1，藍色模塊可以替換圖表右側的RF模塊，并通過SPI端口鏈接到主機微控制器。當然，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收發器可以很容易地用于實現無線接口。其中一個解決方案是Ember EM260 RF收發器，芯片上的ZigBee系統(圖4)。  EM260是一款網絡協處理器芯片，專為低功耗，低成本的ZigBee網狀網絡標準而設計。它旨在為設計人員提供選擇自己的微控制器以運行其應用程序的靈活性，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用，從最小，最具成本效益的8位控制器，到網關等應用的高端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，網絡微控制器和板載內存，以運行從PHY層到網絡層的協議棧。它包括內置的強大調試模式，包括網絡范圍的調試支持，可以快速將設計人員從設計階段轉變為生產階段。

圖4：Ember公司提供的EM260 ZigBee子系統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，例如AES-128加密，中繼數據包以及處理所有方面的問題。  ZigBee協議，讓主機微控制器可以自由實現即使是最關鍵的時序應用。使用設計人員已經使用的工具在選擇的微控制器上運行應用程序的能力可以實現快速的應用程序開發。這也消除了將應用程序移植到其他微控制器的需要，從而減少了產品部署的障礙。

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解決方案現在，設計人員可以經濟高效地構建智能遙控器，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備，還可以從設備接收反饋或實時消息。