《電子技術(shù)應(yīng)用》
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暢想智能遙控器的未來

2015-12-25

  電視機發(fā)明于90年前的1926年,幾十年來一直是全世界家居空間必不可少的一部分。有意思的是,從電視機的出現(xiàn),到能夠舒服地坐在沙發(fā)上用無線方式遙控它耗時約30年--早期的有線遙控器實在不方便使用,到1955年前還連著20英尺長的線纜,弄不好就會將人絆倒!尤金?波利(Eugene Polley)發(fā)明了首個無線電視遙控器Zenith“Flash-matic”,該裝置通過使用可見波長光直接對準位于電視機正面的傳感器來執(zhí)行基本控制,即換臺和調(diào)節(jié)音量。

  此后每過十年就會有支持傳感器與遙控器進行無線通信的新技術(shù)被采用,在解決遺留問題的同時常常又帶來新的問題。超聲波的使用解決了可見光直射的局限性,然而遙控器有時會被生活中產(chǎn)生的聲音所觸發(fā)。1980年,世界首個紅外(IR)遙控器的出現(xiàn)似乎宣告了最終解決方案的到來--如今依然是主流產(chǎn)品(圖1)。在千禧年,基于射頻技術(shù)的無線通信技術(shù)與協(xié)議大量出現(xiàn),那么現(xiàn)在我們是否該和老朋友紅外遙控器說再見,并選擇新的技術(shù)呢?由于每十年都會增加大量新功能并因此增加許多新命令,使遙控器支持這些功能并保持易用和直觀的界面并非易事。隨著加速計和陀螺儀的更多使用,解決這個問題的嘗試包括使用QWERTY鍵盤、電容觸摸屏、語音控制甚至運動感測。

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  圖1:遙控器的進化史

  隨著智能電視的出現(xiàn),遙控器與電視之間的通信不再是單向通信。用戶越來越需要在遙控器上查看狀態(tài)信息,這就需要雙向通信。消費者將可見光技術(shù)視為“原始”技術(shù),盡管它也可輕松支持雙向通信。同時,消費者也不再像過去那樣有興致閱讀好比小說一樣復(fù)雜的說明書,來學(xué)會如何使用遙控器功能。今天的消費者期望遙控器有更直觀的用戶界面,拆了盒子就能直接使用,而不是需要長時間的訓(xùn)練才能使用。

  在電視遙控器上實現(xiàn)智能手機的功能具有一定的挑戰(zhàn)性。如何在習(xí)慣上認為只需要兩節(jié)AA電池就能使用好幾個月(盡管常常并非如此)的裝置上進行電池壽命管理?如何組合耗電的輸入功能、無線協(xié)議和驅(qū)動二者的智能功能,才能不需要像智能手機那樣每天晚上充電?因為消費者也不會接受給遙控器天天充電的。假設(shè)功耗問題能夠解決,我們?nèi)绾文茏尅悄苓b控器’具備有足夠吸引力的價格,使得電視生產(chǎn)商能夠有充分的成本競爭力,而且/或不會迫使消費者完全拋棄遙控器,轉(zhuǎn)向直接通過智能手機來控制電視?

  通過創(chuàng)新的智能藍牙控制器DA14580,Dialog半導(dǎo)體公司希望直接解決無線協(xié)議問題--提供市場上最小、最省電和成本最低的智能藍牙解決方案。當然,這本身只是部分地回答了那些關(guān)鍵問題:進入DA14582智能藍牙系統(tǒng)級芯片(SoC)和Dialog半導(dǎo)體的新型語音與運動控制遙控器參考平臺(圖2)。該參考設(shè)計示范了DA14582 SoC的集成功能,顯示了如何結(jié)合來自著名廠商的其他IC輕松實現(xiàn)所需要的外圍功能。

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  圖2:RCU語音和運動控制開發(fā)平臺

  DA14582 SoC使用一個低功耗Cortex M0應(yīng)用處理器,來管理集成的模擬語音識別功能和低能耗藍牙4.1;為遙控應(yīng)用而優(yōu)化--這種應(yīng)用的特點是待機功耗至關(guān)重要,亦即應(yīng)當在電路不使用時動態(tài)地予以關(guān)閉。該參考平臺添加了板上閃存來包含配對信息和本地固件,利用Dialog半導(dǎo)體公司的開發(fā)工具進行直接固件升級和通過智能手機支持在線升級。高質(zhì)量音頻子系統(tǒng)演示產(chǎn)品提供16-位采樣率(16kHz),而且是專為RF密集環(huán)境而設(shè)計,適合我們家庭環(huán)境的發(fā)展趨勢。運動感測功能通過博世BMI055加速計和陀螺儀組合來實現(xiàn),支持通過預(yù)定義動作實現(xiàn)動態(tài)手勢控制,或者通過模擬鼠標來提供屏幕光標--類似于在Nintendo? Wii?上實現(xiàn)的特性。最后,通過27鍵6x5矩陣進行的更傳統(tǒng)的輸入和內(nèi)置的JTAG?調(diào)試功能使開發(fā)環(huán)境更完善。Windows8.1和安卓演示主機應(yīng)用及其源代碼包含于參考設(shè)計軟件包,可幫助加快軟件開發(fā)及上市速度(圖3)。預(yù)建模塊支持集成的日志記錄/調(diào)試(通過一個特定文本框)以及將捕獲的音頻串流保存于本地文件的功能。虛擬化功能是通過遠程按鈕可視化工具提供,它可顯示當前按鍵狀態(tài)。

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  圖3:智能藍牙語音和運動遙控器的硬件架構(gòu)

  該參考設(shè)計顯示了前所未有的低功耗,如低于8μA的擴展睡眠模式(同時保持所有系統(tǒng)內(nèi)存的運行),運動操作耗電8mA,語音命令傳輸耗電10mA。這相當于超過10年待機時間(使用兩節(jié)堿性電池)和頻繁使用情況下至少1年使用時間(每天200次按鍵操作、半小時音頻命令和40英尺運動操作)。

  那么,智能遙控器的未來在何方?Dialog半導(dǎo)體公司的未來產(chǎn)品路線圖包含可用編碼器/解碼器選項的全自動選擇特性,以適應(yīng)最高RF強度的環(huán)境。因智能手機而普及的‘Find my device’(找到我的設(shè)備)功能在遙控器這種經(jīng)常找不到的設(shè)備上顯得更為重要--從智能手機或電視本身觸發(fā)的一個集成蜂鳴器就能夠快速找到遙控器的位置。等技術(shù)進一步成熟后,基于真實手勢的操作將是一種無縫和容易的設(shè)備控制方法,類似于語音控制--前景很好但直觀性仍不足以說服大眾放棄傳統(tǒng)的人機交互技術(shù)。語音識別功能領(lǐng)域的進步--如波束跟蹤和去混響--消除了握持設(shè)備的需要,這對消除用于激活語音命令的按鈕很重要。

  Dialog半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品提供了一種可擴展的解決方案,從用于目前廉價電視機所需的低成本可靠無線控制方法,到現(xiàn)在和未來功能日益豐富的智能電視。未來的智能電視將具有難以與目前我們使用的高端計算技術(shù)分開的功能--而實際上這些界線正逐漸變得更模糊。


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