低功耗藍牙和專有射頻技術(shù)在HID的應(yīng)用

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　　隨著各種無線技術(shù)的不斷增加，更復(fù)雜的集成了無線技術(shù)的人機接口設(shè)備(HID)來到市場上 (無線鍵盤，無線鼠標(biāo)，等等)。盡管無線標(biāo)準體現(xiàn)出了其優(yōu)勢，但他們也帶來了設(shè)計的復(fù)雜性和其應(yīng)用增加的不必要開銷，這導(dǎo)致系統(tǒng)成本提高了。另一方面，專有協(xié)議使開發(fā)者在定制應(yīng)用方面更靈活，開發(fā)步驟更簡潔。這篇文章就HID市場上的低功率藍牙技術(shù)和專有協(xié)議進行了比較。

　　選擇PC HID射頻的關(guān)鍵是成本，功耗，可靠性(安全)，速度(吞吐量)，和易于設(shè)計。一般來說，市場上標(biāo)準協(xié)議比專有協(xié)議更具有競爭力，這是由于其設(shè)備之間的互通性。然而，直到2009年，在PC HID方面，只有專有協(xié)議占據(jù)了市場。這主要歸因于沒有任何無線標(biāo)準對PC HID市場來說在成本、功耗和效率方面是最優(yōu)的。

　　先看一下低功率藍牙技術(shù)，它是針對低功率應(yīng)用和PC HID市場開發(fā)的?；舅俣?BR)和低功率(LE)藍牙都支持設(shè)備發(fā)現(xiàn)、連接建立和連接機制。低功率藍牙還可以進行特色設(shè)計，可以設(shè)計出比BR藍牙更低功耗，更低復(fù)雜性，以及更低成本的產(chǎn)品。

　　成本

　　無線HID市場對價格要求是相當(dāng)嚴格的，MCU擔(dān)任了射頻基帶控制器，需要有足夠的閃存來保存無線協(xié)議棧。因為低功率藍牙是一個標(biāo)準，其堆疊代碼大小遠比專有協(xié)議大得多，從而要求更大的閃存，這會致使成本增加。無線HID市場一直被專有協(xié)議占有，因為他們協(xié)議棧小。

　　然而，專有網(wǎng)絡(luò)需要外部的橋連接到PC 或主機，以便他們可以和網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備通話。藍牙技術(shù)在大部分的個人電腦和手機中比較常見，這些設(shè)備會有一個完整的雙模式藍牙橋 (BR和LE)，以后將不需要外部的橋。

　　功耗

　　和基本速率藍牙不同，低功率藍牙是一種“always-off”技術(shù)規(guī)范，在一個最大3 ms的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，一般不會超過20mA的峰值電流，在紐扣電池應(yīng)用中不會超過15mA。這使得小型設(shè)備(例如手表和運動傳感器)可以使用一個小紐扣電池就可以實現(xiàn)多年的電池壽命。然而，支持藍牙和低功率藍牙的雙模實現(xiàn)，將共享現(xiàn)有藍牙的物理收發(fā)器件和天線，由于要遵循標(biāo)準的藍牙技術(shù)，所以要保持同樣的功率消耗。

　　由于功率消耗比較是有挑戰(zhàn)性的，所以專有射頻芯片制造商通常在datasheet上不披露功耗。因此開發(fā)人員必須使用實驗板的設(shè)置和他們各自的固件測試環(huán)境來獲得自己想要的功率消耗數(shù)據(jù)。

　　可靠性和安全性

　　在2.4GHz干擾的魯棒性，是指能夠可靠地與802.11b/g，藍牙，WirelessUSB，以及一系列的無繩電話和微波爐共存。一些專用的射頻器件例如CYRF6936可以使用直接序列擴頻(DSSS)和跳頻擴頻(FHSS)傳輸，低功率藍牙只采用了跳頻技術(shù)，這和所有版本的藍牙技術(shù)相同。DSSS可以確保數(shù)據(jù)的魯棒性，一旦干擾太大了FHSS允許無線電信號馬上跳到一個新頻道。不支持DSSS也是藍牙相對于專有協(xié)議一個缺點，因為專有射頻可以并存在噪聲環(huán)境中，不必非得跳到一個比較安靜的頻道。低功率藍牙提供完整的AES-128加密技術(shù)，可以對數(shù)據(jù)包進行強好的加密和驗證。與此同時，這消耗了大量的數(shù)據(jù)包。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠，開發(fā)人員要根據(jù)設(shè)備的硬件能力和應(yīng)用要求的安全級別來選擇現(xiàn)有的專有協(xié)議還是標(biāo)準協(xié)議(如藍牙)。對于某些應(yīng)用場合，如無線鼠標(biāo)，安全不是必需的。