隨著(zhù)市場(chǎng)上可用的無(wú)線(xiàn)技術(shù)越來(lái)越多，有許多更加復雜、集成了無(wú)線(xiàn)技術(shù)的人機接口設備(HID)(例如無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)、無(wú)線(xiàn)鼠標等)推向市場(chǎng)。雖然無(wú)線(xiàn)標準具有互操作性的優(yōu)勢，但它們也可能給應用帶來(lái)不必要的復雜性和開(kāi)銷(xiāo)，并導致更高的系統成本。另一方面，專(zhuān)有協(xié)議能使開(kāi)發(fā)人員靈活地定制應用，代價(jià)是要求研發(fā)人員進(jìn)行開(kāi)發(fā)。本文將對HID市場(chǎng)中的藍牙低功耗技術(shù)與專(zhuān)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/吞吐量和設計方便性。一般來(lái)說(shuō)，考慮到設備間的互操作性，市場(chǎng)上的標準實(shí)現方案要比專(zhuān)有實(shí)現方案略勝一籌。不過(guò)，在2009年之前的PC HID中，只有專(zhuān)有協(xié)議主導市場(chǎng)，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(chǎng)優(yōu)化的無(wú)線(xiàn)標準。
藍牙低功耗協(xié)議主要用于低功耗應用和PC HID市場(chǎng)�；舅俾�(BR)和低功耗(LE)藍牙都支持設備發(fā)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(chǎn)品。
成本
無(wú)線(xiàn)HID市場(chǎng)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(lái)保存無(wú)線(xiàn)協(xié)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(zhuān)有協(xié)議，需要更多的閃存，因此增加了成本。無(wú)線(xiàn)HID市場(chǎng)一直被專(zhuān)有協(xié)議所主導，因為它們具有輕量級的協(xié)議棧。
然而，專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )要求通過(guò)一個(gè)外部橋連接到PC/主機，才能與網(wǎng)絡(luò )中的其它設備進(jìn)行通信。由于大多數PC和移動(dòng)電話(huà)都具備藍牙功能，因此未來(lái)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(guān)斷”技術(shù)，規定一個(gè)應用不應消耗超過(guò)20mA的峰值電流，在鈕扣電池應用中不應消耗超過(guò)15mA的電流，并且數據連續傳輸時(shí)間最大為3ms。這樣就使手表和運動(dòng)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(shí)間。不過(guò)，支持藍牙和藍牙低功耗的雙模實(shí)現方案將共享現有的藍牙物理無(wú)線(xiàn)頻率和天線(xiàn)，因此能保持與經(jīng)典藍牙技術(shù)相同的功耗。
進(jìn)行功耗比較是極具挑戰性的，因為專(zhuān)有射頻芯片制造商一般不在數據手冊上披露功耗指標。開(kāi)發(fā)人員必須使用實(shí)驗板裝置和他們各自的固件測試環(huán)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(zhù)能夠與802.11b/g、藍牙、無(wú)線(xiàn)USB和大量無(wú)繩電話(huà)及微波爐和平共存。盡管像CYRF6936等一些專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)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(shù)通用的自適應跳頻技術(shù)。DSSS可以確保數據魯棒性，而FHSS允許在干擾變得太大時(shí)，將無(wú)線(xiàn)信號跳頻到新信道。
與專(zhuān)有協(xié)議相比，藍牙中缺少DSSS也是一個(gè)缺點(diǎn)，因為專(zhuān)有射頻技術(shù)可以在有噪聲的環(huán)境中共存，而無(wú)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(shù)，可對數據包進(jìn)行強大的加密和認證，但同時(shí)也會(huì )消耗相當數量的包開(kāi)銷(xiāo)。
為了確�？煽亢桶踩南到y，開(kāi)發(fā)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(lái)判斷是采用現有的專(zhuān)有射頻技術(shù)，還是采用藍牙技術(shù)這樣的標準協(xié)議。例如，對于無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)HID應用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠。然而，由于開(kāi)銷(xiāo)原因，應用的吞吐量只有256kbps。專(zhuān)有協(xié)議具有更小的數據包開(kāi)銷(xiāo)，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(lái)說(shuō)，藍牙低功耗就不如專(zhuān)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(shù)而言，這是知識產(chǎn)權許可的一個(gè)前提條件。認證過(guò)程增加了產(chǎn)品設計周期，并引入了額外成本和潛在延時(shí)。在使用專(zhuān)有射頻協(xié)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(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員能夠在他們那邊認證協(xié)議，從而最大限度地減少開(kāi)發(fā)費用和時(shí)間。
應用
由于修改協(xié)議非常方便，因此任何應用都能非常方便地使用專(zhuān)有射頻協(xié)議。這樣，通過(guò)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(huán)境中進(jìn)行通信，就可以讓?xiě)酶舆m合環(huán)境。
在充滿(mǎn)窄帶、本地、專(zhuān)有連接解決方案的市場(chǎng)中，藍牙低功耗技術(shù)可以通過(guò)以下特色實(shí)現自身的差異化：易于實(shí)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(lái)說(shuō)似乎是很有前途的一種技術(shù)，但在HID應用采用這種技術(shù)之前，業(yè)界首先需要解決一些特定的問(wèn)題。當然，不需要外部橋肯定是一個(gè)優(yōu)勢。不過(guò)，電子行業(yè)何時(shí)能夠接受集成的雙模藍牙無(wú)線(xiàn)則是一個(gè)相當中肯的問(wèn)題。在主機中集成雙模/單模藍牙無(wú)線(xiàn)也會(huì )產(chǎn)生與Wi-Fi、WiMax經(jīng)典藍牙和其它2.4GHz技術(shù)共存的問(wèn)題。這對開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大挑戰，在芯片實(shí)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(yōu)化的階段，所以針對所有應用的規格要求還沒(méi)有最終定稿。這將在很長(cháng)一段時(shí)間內影響藍牙低功耗向無(wú)線(xiàn)HID領(lǐng)域的滲透。
雖然藍牙是一種標準協(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)生在使用藍牙鼠標，所有人都試圖同時(shí)將他們的鼠標綁定到各自的PC機上。這時(shí)候很可能發(fā)生交叉綁定，即某個(gè)鼠標與另一臺PC對話(huà)，而不是與想要綁定的PC對話(huà)。賽普拉斯半導體提供的專(zhuān)有協(xié)議就能避免這類(lèi)問(wèn)題，這些協(xié)議使用KISS(保持簡(jiǎn)單解決方案)綁定、制造綁定和自動(dòng)綁定技術(shù)。如果開(kāi)發(fā)人員想將藍牙低功耗用于這類(lèi)HID應用，就需要實(shí)現類(lèi)似的綁定技術(shù)。
本文小結
與任何產(chǎn)品一樣，適應性是成功的關(guān)鍵。由于具有低成本和低能耗，藍牙低功耗技術(shù)似乎是無(wú)線(xiàn)HID市場(chǎng)中的一個(gè)有力競爭者。但是，盡管藍牙低功耗吸引了許多公司進(jìn)入無(wú)線(xiàn)HID市場(chǎng)，但它必須比專(zhuān)有協(xié)議已經(jīng)成功實(shí)現的功能更具競爭力，才可能最終取得成功。 |
