(RF4CE)联盟是针对消费类电子产品遥控器的一种规范。松下、飞利浦、三星电子和索尼公司组成的企业联盟正在推进这一规范化进程。它们的方针是,经过运用于遥控器的双向RF通讯完结高可靠性和很多新颖功用,然后向顾客供给更多价值。
RF4CE的首要长处是保证了遥控器和音频/视频 (A/V)设备之间的互操作性,而红外却无法完结。这种协议的上层专为遥控器界说,而基层(包含物理层)运用IEEE802.15.4规范。该规范被广泛用于消费类电子和工业商场的各种专有协议,ZigBee和6LowPAN也根据该规范。其长处包含低功耗、稳健性、远间隔、2.4GHz频带全球布置以及老练的器材商场。在对任何特定运用的射频设备进行评价时,需求考虑很多的参数。本文将要点评论那些对典型遥控运用的用户体会发生严重影响的参数。
运用RF遥控器取得更长的电池运用寿命
在一个遥控器体系中,遥控器一般为电池驱动,受控设备则为电源供电。这就使得两种设备具有不同的功耗要求。
1遥控器
遥控器一般由电池供电,这些电池可轻松供给一个IEEE 802.15.4射频所需的恰当峰值电流(大约为30mA)。更为重要的是均匀功耗,2xAA电池至少1年的电池运用寿命能满意电视遥控器的一般要求。可是,低功耗的RF遥控器能够很轻松地完结数年的电池运用寿命。
IEEE802.15.4射频规范具有三种首要的功耗方式:接纳形式功耗、发送形式功耗和睡觉形式功耗。这些功耗形式对均匀功耗的影响取决于其量级和各形式占用时刻的乘积。实际上,设备发送数据包所花费的时刻与TX形式下耗费的电流相同重要。遥控器被看作低占空比设备,这就是说它们大部分时分都处于睡觉形式,只是偶然被唤醒运用射频
,如发送一条指令。可是,RF4CE等双向RF遥控器协议完结了一些高档功用。例如,在遥控器上显现设备状况和分页(paging)功用。这些功用要求遥控器在固定间隔时刻内主动唤醒,以搜集受控设备数据。
能够用CC2430构建一个每天按动按钮50次的通用RF遥控器,其能完结分页调度功用,而这种功用要求遥控器每隔5s醒来一次,以查看是否正被受控设备轮询。当没有被指令或轮询激活时,该设备便进入PM2睡觉形式,并等候按钮按下或许睡觉计时器轮询超时来唤醒。
当未施行分页调度功用时,能量被睡觉期间的电流耗费。这种情况下,射频设备具有低于 1μA的均匀功耗。实际上,两节碱性AA电池的自放电大约为1μA。
2受控设备
当一个受控A/V设备敞开时,RF设备所用功耗一般并不大。这就是说,它能够一向坚持敞开状况,然后最小化接纳指令的时延。可是,当受控设备处于待机形式下时,RF设备的功耗就会变大。
要取得“动力之星”认证,电视在待机形式下的功耗就有必要要(均匀)低于1W。将来的一些规范和规则会有更为严厉的要求,这样一来,RF收发器的功耗预算就被缩减至数mA水平。下降RF收发器的功耗意味着其不能处于一种接连接纳状况下。因而,遥控器宣布敞开指令的时延将会比受控设备敞开时发送的指令要长。
3共存性
图1描绘了典型的家庭装备,其由很多2.4GHzRF设备围住的A/V设备组成。这些设备一般包含Wi-Fi设备、无绳电话、微波炉、蓝牙设备、ZigBee网络等。许多设备作业在相同频带中时,相互之间或许会存在搅扰。这些搅扰会导致数据包丢掉、功耗添加和通讯时延。而有几种办法能够减轻RF遥控器网络中的这些影响。

图1 典型的家庭无线环境
站在软件遥控协议的态度上来说,减轻搅扰影响的最有用办法是频率捷变。它是一种算法,经过改动通道来呼应破损的RF链接,直至找到一条搅扰很少的通道停止。IEEE802.15.4规范在2.4GHz频带中界说了16条通道,将它们编号为11~26。一般来说,切换到一条搅扰很少的通道是有或许的;可是,搅扰或许会总是存在于邻近的一些通道中。IEEE 802.11射频(Wi-Fi)运用了比IEEE802.15.4更宽的通道就是一个比如。当数个Wi-Fi网络一起存在的时分(见图2),假如您的遥控器现已移至Wi-Fi通道搅扰很少的通道20,那么有源WiFi网络运用通道6时邻近通道就会存在搅扰。

图2 IEEE 802.11和IEEE 802.15.4通道计划
RF接纳机遭到作业在相同通道的一些设备以及邻近频率发射的信号搅扰。挑选性是了解该接纳机对无数据包差错邻近通道发射的强搅扰忍受程度的一种丈量办法。挑选性或搅扰电阻是指IEEE802.15.4中邻近和间隔通道按捺,用dB表明。接纳机杰出的挑选性是接纳机的一个硬件参数,标示在器材的产品阐明书中。经过高功用模仿和数字滤波器的组合,能够在一些器材(如CC2520)中取得较高的挑选性。
图3显现的是两个邻近通道的搅扰,其强度足以导致接纳机呈现数据包差错。

图 3 挑选性被表明为邻近和间隔通道按捺
IEEE802.15.4将接纳机挑选性的最低要求设定为邻近通道按捺0dB以及间隔通道按捺30dB。为了在强搅扰环境中树立一个稳健的体系,就不能只是满意于这些最低要求。TI的CC2520 IEEE802.15.4收发器具有49dB的邻近通道按捺和54dB的间隔通道按捺,也就是说,即便安放在十分靠近于搅扰源的当地,它也不会丢掉数据包和呈现时延。
4有用间隔
红外遥控器要求接纳机在视野以内才干起作用,这就使其很难在邻近房间或同一房间内的各个当地完结操作。RF遥控器并不存在上述问题。想象一下,您现在想怎么运用RF遥控器呢!例如,您或许想将您的DVD播映器遮避在扎实的柜门后边,把机顶盒放在房子的中心向几台电视机一起供给视频流,或许您还想在厨房接听电话的时分将客厅里播映的音乐封闭等。
许多要素均会影响RF规划的有用间隔,例如,PCB规划、天线和外壳等。RF收发器的或许有用间隔由灵敏度和输出功率决议。灵敏度由必定数据包差错率(PER)下接纳机能够接纳到弱信号的强度丈量得出(单位为dBm)。输出功率由发射器能够发射的信号强度丈量得出(单位为dBm)。
5信号强度丈量
就体系中抱负作业的遥控器来说,其有必要知道要与之通讯的设备所在方位。查找设备方位的进程被称为绑定。这一进程使单个遥控器能够被用于操控体系中一个或多个设备。例如,一支全能遥控器能够操控您的TV、DVD和机顶盒,即便这些设备并非是一起从同一家厂商那里购买的。运用红外遥控器时,能够经过手动输入代码来完结这一进程,这一般是一个令人害怕的进程,假如设备不支持或许代码输入过错则会以失利告终。就RF遥控器而言,有许多办法能够完结设备配对,其间,最常用的就是就近设备配对。
当遥控器挨近其要操控的设备时,用户按下某个按钮后就近配对便会起作用。遥控器发送一个播送数据包,邻近的一切设备便发生回应,以此来树立绑定。该遥控器运用回应播送的发射设备的RF信号强度,来勘探与其挨近的设备。根据RF信号远间隔传输后的衰减程度,由接纳机上的信号强度计算出发射器和接纳机之间的间隔。在RF接纳机中,这种信号强度表明为RSSI(接纳信号强度指示)。要取得直观、用户易于把握的就近配对,接纳机的RSSI丈量就有必要准确。
如图4所示,CC2520具有杰出的就近配对功用所必需的一些功用。RSSI和功率均为线性,且具有较好的动态规模(大约100dBm),这就使其成为确认发送器间隔的抱负挑选。

图4 CC2520典型的RSSI值与输入功率
定论
正如咱们评论的那样,挑选低均匀功耗器材来取得长电池运用寿命,运用杰出的挑选性来树立稳健的链路,以及运用准确的RSSI丈量办法来到达直观的就近配对,这些都是构建一款优异遥控器产品的要害。