低功耗蓝牙和专有射频技术在HID的应用

 

　　随着各种无线技术的不断增加，更复杂的集成了无线技术的人机接口设备(HID)来到市场上 (无线键盘，无线鼠标，等等)。尽管无线标准体现出了其优势，但他们也带来了设计的复杂性和其应用增加的不必要开销，这导致系统成本提高了。另一方面，专有协议使开发者在定制应用方面更灵活，开发步骤更简洁。这篇文章就HID市场上的低功率蓝牙技术和专有协议进行了比较。

　　选择PC HID射频的关键是成本，功耗，可靠性(安全)，速度(吞吐量)，和易于设计。一般来说，市场上标准协议比专有协议更具有竞争力，这是由于其设备之间的互通性。然而，直到2009年，在PC HID方面，只有专有协议占据了市场。这主要归因于没有任何无线标准对PC HID市场来说在成本、功耗和效率方面是最优的。

　　先看一下低功率蓝牙技术，它是针对低功率应用和PC HID市场开发的。基本速度(BR)和低功率(LE)蓝牙都支持设备发现、连接建立和连接机制。低功率蓝牙还可以进行特色设计，可以设计出比BR蓝牙更低功耗，更低复杂性，以及更低成本的产品。

　　成本

　　无线HID市场对价格要求是相当严格的，MCU担任了射频基带控制器，需要有足够的闪存来保存无线协议栈。因为低功率蓝牙是一个标准，其堆叠代码大小远比专有协议大得多，从而要求更大的闪存，这会致使成本增加。无线HID市场一直被专有协议占有，因为他们协议栈小。

　　然而，专有网络需要外部的桥连接到PC 或主机，以便他们可以和网络中的其他设备通话。蓝牙技术在大部分的个人电脑和手机中比较常见，这些设备会有一个完整的双模式蓝牙桥 (BR和LE)，以后将不需要外部的桥。

　　功耗

　　和基本速率蓝牙不同，低功率蓝牙是一种“always-off”技术规范，在一个最大3 ms的数据传输应用中，一般不会超过20mA的峰值电流，在纽扣电池应用中不会超过15mA。这使得小型设备(例如手表和运动传感器)可以使用一个小纽扣电池就可以实现多年的电池寿命。然而，支持蓝牙和低功率蓝牙的双模实现，将共享现有蓝牙的物理收发器件和天线，由于要遵循标准的蓝牙技术，所以要保持同样的功率消耗。

　　由于功率消耗比较是有挑战性的，所以专有射频芯片制造商通常在datasheet上不披露功耗。因此开发人员必须使用实验板的设置和他们各自的固件测试环境来获得自己想要的功率消耗数据。

　　可靠性和安全性

　　在2.4GHz干扰的鲁棒性，是指能够可靠地与802.11b/g，蓝牙，WirelessUSB，以及一系列的无绳电话和微波炉共存。一些专用的射频器件例如CYRF6936可以使用直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)传输，低功率蓝牙只采用了跳频技术，这和所有版本的蓝牙技术相同。DSSS可以确保数据的鲁棒性，一旦干扰太大了FHSS允许无线电信号马上跳到一个新频道。不支持DSSS也是蓝牙相对于专有协议一个缺点，因为专有射频可以并存在噪声环境中，不必非得跳到一个比较安静的频道。低功率蓝牙提供完整的AES-128加密技术，可以对数据包进行强好的加密和验证。与此同时，这消耗了大量的数据包。为了确保系统的稳定和可靠，开发人员要根据设备的硬件能力和应用要求的安全级别来选择现有的专有协议还是标准协议(如蓝牙)。对于某些应用场合，如无线鼠标，安全不是必需的。