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作者：Anitha TG，賽普拉斯半導體 隨著市場上可用的無線技術越來越多，有許多更加復雜、集成了無線技術的人機接口設備(HID)(例如無線鍵盤、無線鼠標等)推向市場。雖然無線標準具有互操作性的優勢，但它們也可能給應用帶來不必要的復雜性和開銷，并導致更高的系統成本。另一方面，專有協議能使開發人員靈活地定制應用，代價是要求研發人員進行開發。本文將對HID市場中的藍牙低功耗技術與專有協議進行比較。 選擇PC HID時所考慮的關鍵射頻要求是成本、功耗、可靠性/安全性、速度/吞吐量和設計方便性。一般來說，考慮到設備間的互操作性，市場上的標準實現方案要比專有實現方案略勝一籌。不過，在2009年之前的PC HID中，只有專有協議主導市場，這主要是因為于缺少在成本、功耗和效率方面針對PC HID市場優化的無線標準。 藍牙低功耗協議主要用于低功耗應用和PC HID市場。基本速率(BR)和低功耗(LE)藍牙都支持設備發現、連接建立和連接機制。與BR相比，LE更適合用于設計更低電流消耗、更低復雜性和更低成本的產品。 成本 無線HID市場對成本特別敏感，用作射頻基帶控制器的MCU需要足夠的閃存來保存無線協議堆棧。由于藍牙低功耗是一種標準，因此堆棧代碼規模遠大于專有協議，需要更多的閃存，因此增加了成本。無線HID市場一直被專有協議所主導，因為它們具有輕量級的協議棧。 然而，專有網絡要求通過一個外部橋連接到PC/主機，才能與網絡中的其它設備進行通信。由于大多數PC和移動電話都具備藍牙功能，因此未來這些設備都將集成支持雙模(BR和LE)的藍牙橋，因而不再需要外部橋。 功耗 與基本速率藍牙不同，藍牙低功耗是一種“常關斷”技術，規定一個應用不應消耗超過20mA的峰值電流，在鈕扣電池應用中不應消耗超過15mA的電流，并且數據連續傳輸時間最大為3ms。這樣就使手表和運動傳感器等小型設備，在使用鈕扣電池的條件下能夠連續工作數年時間。不過，支持藍牙和藍牙低功耗的雙模實現方案將共享現有的藍牙物理無線頻率和天線，因此能保持與經典藍牙技術相同的功耗。 進行功耗比較是極具挑戰性的，因為專有射頻芯片制造商一般不在數據手冊上披露功耗指標。開發人員必須使用實驗板裝置和他們各自的固件測試環境獲得自己的功耗數據。 可靠性和安全性 抗2.4GHz干擾意味著能夠與802.11b/g、藍牙、無線USB和大量無繩電話及微波爐和平共存。盡管像CYRF6936等一些專有無線器件采用DSSS(直接序列擴頻)和FHSS(跳頻擴頻)傳輸機制，但藍牙低功耗僅使用對所有版本藍牙技術通用的自適應跳頻技術。DSSS可以確保數據魯棒性，而FHSS允許在干擾變得太大時，將無線信號跳頻到新信道。 與專有協議相比，藍牙中缺少DSSS也是一個缺點，因為專有射頻技術可以在有噪聲的環境中共存，而無需跳頻到更安靜的信道。藍牙低功耗提供了完美的AES-128加密技術，可對數據包進行強大的加密和認證，但同時也會消耗相當數量的包開銷。 為了確�？煽亢桶踩南到y，開發人員需要根據設備的硬件功能，以及應用的安全級別要求，來判斷是采用現有的專有射頻技術，還是采用藍牙技術這樣的標準協議。例如，對于無線鼠標這樣的應用，安全性要求就很低。 速度/吞吐量 藍牙低功耗支持1Mbps的空中數據速率，這對無線HID應用來說已經足夠。然而，由于開銷原因，應用的吞吐量只有256kbps。專有協議具有更小的數據包開銷，也許能夠支持更高的吞吐量。對于要求更高有效吞吐量的應用來說，藍牙低功耗就不如專有標準好了。 認證 任何藍牙兼容設備都要求認證，對藍牙技術而言，這是知識產權許可的一個前提條件。認證過程增加了產品設計周期，并引入了額外成本和潛在延時。在使用專有射頻協議的情況下，許多制造商幾乎是免費提供他們的認證規范，以便產品開發人員能夠在他們那邊認證協議，從而最大限度地減少開發費用和時間。 應用 由于修改協議非常方便，因此任何應用都能非常方便地使用專有射頻協議。這樣，通過改變輸出功率電平、激活更具魯棒性的通信方式，或轉移到更安靜的環境中進行通信，就可以讓應用更加適合環境。 在充滿窄帶、本地、專有連接解決方案的市場中，藍牙低功耗技術可以通過以下特色實現自身的差異化：易于實現和多供應商互操作性；超低的峰值、平均值和空閑模式功耗；低成本集成；功耗處理；抗干擾性。 雖然藍牙低功耗對許多應用來說似乎是很有前途的一種技術，但在HID應用采用這種技術之前，業界首先需要解決一些特定的問題。當然，不需要外部橋肯定是一個優勢。不過，電子行業何時能夠接受集成的雙模藍牙無線則是一個相當中肯的問題。在主機中集成雙模/單模藍牙無線也會產生與Wi-Fi、WiMax經典藍牙和其它2.4GHz技術共存的問題。這對開發人員來說是一個重大挑戰，在芯片實現之前，短期的解決方案是與PC一起交付外部橋。由于藍牙低功耗仍處于不斷優化的階段，所以針對所有應用的規格要求還沒有最終定稿。這將在很長一段時間內影響藍牙低功耗向無線HID領域的滲透。 雖然藍牙是一種標準協議，但其綁定技術并不完美。例如，在一間教室中，有許多學生在使用藍牙鼠標，所有人都試圖同時將他們的鼠標綁定到各自的PC機上。這時候很可能發生交叉綁定，即某個鼠標與另一臺PC對話，而不是與想要綁定的PC對話。賽普拉斯半導體提供的專有協議就能避免這類問題，這些協議使用KISS(保持簡單解決方案)綁定、制造綁定和自動綁定技術。如果開發人員想將藍牙低功耗用于這類HID應用，就需要實現類似的綁定技術。 本文小結 與任何產品一樣，適應性是成功的關鍵。由于具有低成本和低能耗，藍牙低功耗技術似乎是無線HID市場中的一個有力競爭者。但是，盡管藍牙低功耗吸引了許多公司進入無線HID市場，但它必須比專有協議已經成功實現的功能更具競爭力，才可能最終取得成功。 |
