隨著市場上可用的無線技術(shù)越來越多，有許多更加復(fù)雜、集成了無線技術(shù)的人機(jī)接口設(shè)備(HID)(例如無線鍵盤、無線鼠標(biāo)等)推向市場。雖然無線標(biāo)準(zhǔn)具有互操作性的優(yōu)勢，但它們也可能給應(yīng)用帶來不必要的復(fù)雜性和開銷，并導(dǎo)致更高的系統(tǒng)成本。另一方面，專有協(xié)議能使開發(fā)人員靈活地定制應(yīng)用，代價(jià)是要求研發(fā)人員進(jìn)行開發(fā)。本文將對HID市場中的藍(lán)牙低功耗技術(shù)與專有協(xié)議進(jìn)行比較。
選擇PC HID時(shí)所考慮的關(guān)鍵射頻要求是成本、功耗、可靠性/安全性、速度/吞吐量和設(shè)計(jì)方便性。一般來說，考慮到設(shè)備間的互操作性，市場上的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方案要比專有實(shí)現(xiàn)方案略勝一籌。不過，在2009年之前的PC HID中，只有專有協(xié)議主導(dǎo)市場，這主要是因?yàn)橛谌鄙僭诔杀尽⒐暮托史矫驷槍C HID市場優(yōu)化的無線標(biāo)準(zhǔn)。
藍(lán)牙低功耗協(xié)議主要用于低功耗應(yīng)用和PC HID市場�；舅俾�(BR)和低功耗(LE)藍(lán)牙都支持設(shè)備發(fā)現(xiàn)、連接建立和連接機(jī)制。與BR相比，LE更適合用于設(shè)計(jì)更低電流消耗、更低復(fù)雜性和更低成本的產(chǎn)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(xié)議堆棧。由于藍(lán)牙低功耗是一種標(biāo)準(zhǔn)，因此堆棧代碼規(guī)模遠(yuǎn)大于專有協(xié)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(xié)議所主導(dǎo)，因?yàn)樗鼈兙哂休p量級的協(xié)議棧。
然而，專有網(wǎng)絡(luò)要求通過一個外部橋連接到PC/主機(jī)，才能與網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備進(jìn)行通信。由于大多數(shù)PC和移動電話都具備藍(lán)牙功能，因此未來這些設(shè)備都將集成支持雙模(BR和LE)的藍(lán)牙橋，因而不再需要外部橋。
功耗
與基本速率藍(lán)牙不同，藍(lán)牙低功耗是一種“常關(guān)斷”技術(shù)，規(guī)定一個應(yīng)用不應(yīng)消耗超過20mA的峰值電流，在鈕扣電池應(yīng)用中不應(yīng)消耗超過15mA的電流，并且數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸時(shí)間最大為3ms。這樣就使手表和運(yùn)動傳感器等小型設(shè)備，在使用鈕扣電池的條件下能夠連續(xù)工作數(shù)年時(shí)間。不過，支持藍(lán)牙和藍(lán)牙低功耗的雙模實(shí)現(xiàn)方案將共享現(xiàn)有的藍(lán)牙物理無線頻率和天線，因此能保持與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)相同的功耗。
進(jìn)行功耗比較是極具挑戰(zhàn)性的，因?yàn)閷Ｓ猩漕l芯片制造商一般不在數(shù)據(jù)手冊上披露功耗指標(biāo)。開發(fā)人員必須使用實(shí)驗(yàn)板裝置和他們各自的固件測試環(huán)境獲得自己的功耗數(shù)據(jù)。
可靠性和安全性
抗2.4GHz干擾意味著能夠與802.11b/g、藍(lán)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(kuò)頻)和FHSS(跳頻擴(kuò)頻)傳輸機(jī)制，但藍(lán)牙低功耗僅使用對所有版本藍(lán)牙技術(shù)通用的自適應(yīng)跳頻技術(shù)。DSSS可以確保數(shù)據(jù)魯棒性，而FHSS允許在干擾變得太大時(shí)，將無線信號跳頻到新信道。
與專有協(xié)議相比，藍(lán)牙中缺少DSSS也是一個缺點(diǎn)，因?yàn)閷Ｓ猩漕l技術(shù)可以在有噪聲的環(huán)境中共存，而無需跳頻到更安靜的信道。藍(lán)牙低功耗提供了完美的AES-128加密技術(shù)，可對數(shù)據(jù)包進(jìn)行強(qiáng)大的加密和認(rèn)證，但同時(shí)也會消耗相當(dāng)數(shù)量的包開銷。
為了確�？煽亢桶踩南到y(tǒng)，開發(fā)人員需要根據(jù)設(shè)備的硬件功能，以及應(yīng)用的安全級別要求，來判斷是采用現(xiàn)有的專有射頻技術(shù)，還是采用藍(lán)牙技術(shù)這樣的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。例如，對于無線鼠標(biāo)這樣的應(yīng)用，安全性要求就很低。
速度/吞吐量
藍(lán)牙低功耗支持1Mbps的空中數(shù)據(jù)速率，這對無線HID應(yīng)用來說已經(jīng)足夠。然而，由于開銷原因，應(yīng)用的吞吐量只有256kbps。專有協(xié)議具有更小的數(shù)據(jù)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(yīng)用來說，藍(lán)牙低功耗就不如專有標(biāo)準(zhǔn)好了。
認(rèn)證
任何藍(lán)牙兼容設(shè)備都要求認(rèn)證，對藍(lán)牙技術(shù)而言，這是知識產(chǎn)權(quán)許可的一個前提條件。認(rèn)證過程增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，并引入了額外成本和潛在延時(shí)。在使用專有射頻協(xié)議的情況下，許多制造商幾乎是免費(fèi)提供他們的認(rèn)證規(guī)范，以便產(chǎn)品開發(fā)人員能夠在他們那邊認(rèn)證協(xié)議，從而最大限度地減少開發(fā)費(fèi)用和時(shí)間。
應(yīng)用
由于修改協(xié)議非常方便，因此任何應(yīng)用都能非常方便地使用專有射頻協(xié)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(zhuǎn)移到更安靜的環(huán)境中進(jìn)行通信，就可以讓應(yīng)用更加適合環(huán)境。
在充滿窄帶、本地、專有連接解決方案的市場中，藍(lán)牙低功耗技術(shù)可以通過以下特色實(shí)現(xiàn)自身的差異化：易于實(shí)現(xiàn)和多供應(yīng)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(lán)牙低功耗對許多應(yīng)用來說似乎是很有前途的一種技術(shù)，但在HID應(yīng)用采用這種技術(shù)之前，業(yè)界首先需要解決一些特定的問題。當(dāng)然，不需要外部橋肯定是一個優(yōu)勢。不過，電子行業(yè)何時(shí)能夠接受集成的雙模藍(lán)牙無線則是一個相當(dāng)中肯的問題。在主機(jī)中集成雙模/單模藍(lán)牙無線也會產(chǎn)生與Wi-Fi、WiMax經(jīng)典藍(lán)牙和其它2.4GHz技術(shù)共存的問題。這對開發(fā)人員來說是一個重大挑戰(zhàn)，在芯片實(shí)現(xiàn)之前，短期的解決方案是與PC一起交付外部橋。由于藍(lán)牙低功耗仍處于不斷優(yōu)化的階段，所以針對所有應(yīng)用的規(guī)格要求還沒有最終定稿。這將在很長一段時(shí)間內(nèi)影響藍(lán)牙低功耗向無線HID領(lǐng)域的滲透。
雖然藍(lán)牙是一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，但其綁定技術(shù)并不完美。例如，在一間教室中，有許多學(xué)生在使用藍(lán)牙鼠標(biāo)，所有人都試圖同時(shí)將他們的鼠標(biāo)綁定到各自的PC機(jī)上。這時(shí)候很可能發(fā)生交叉綁定，即某個鼠標(biāo)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(dǎo)體提供的專有協(xié)議就能避免這類問題，這些協(xié)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(shù)。如果開發(fā)人員想將藍(lán)牙低功耗用于這類HID應(yīng)用，就需要實(shí)現(xiàn)類似的綁定技術(shù)。
本文小結(jié)
與任何產(chǎn)品一樣，適應(yīng)性是成功的關(guān)鍵。由于具有低成本和低能耗，藍(lán)牙低功耗技術(shù)似乎是無線HID市場中的一個有力競爭者。但是，盡管藍(lán)牙低功耗吸引了許多公司進(jìn)入無線HID市場，但它必須比專有協(xié)議已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)的功能更具競爭力，才可能最終取得成功。 |
