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基于8051 MCU无线鼠标设计解决方案

2016-10-10
类别:计算机及配件
eye 1353
文章创建人 拍明

开发者 : Avnet(安富利)

方案类型 : 原型方案

芯片/主要器件 : 8051 MCU

方案概述

鼠标自1968年诞生以来,已历经40年的演变和发展。随着消费型电脑的普及,鼠标的工作方式也有翻天覆地的进步:从最早的机械滚轮鼠标到如今的光电鼠标,再到中高端的激光鼠标。鼠标的每一次变革无不给用户带来使用上的快感。此外,随着人们对办公环境和操作便捷性要求日益增高,无线鼠标普及也被提到日程来。

本方案是带有nRF24L01+ 收发器与增强型8051 MCU的单片解决方案

功能定义及性能指标

带有nRF24L01+收发器与增强型8051 MCU的单片解决方案

丰富的应用外设和接口

2 Mbps, 1 Mbps与250 kbps空中无线速率

最高0 dBm输出功率

低成本外置+/-60ppm 16MHz晶振

方案组件:

晶振, 16MHz

Nordic 2.4GHz, 超低功耗收发器, QFN24

DC-DC稳压器IC,

SMT激光DIP传感器

旋转编码器, TH

方案优势

同一内核,不同封装和I/O数量

-4x4mm 24针QFN封装 (7个通用I/O引脚)

-5x5mm 32针QFN封装 (15个通用I/O引脚)

-7x7mm 48针QFN封装 (31个通用I/O引脚)

低成本OTP版

基于8051 MCU无线鼠标设计方案.png

无线鼠标

无线鼠标采用无线技术与计算机通信,从而省却电线的束缚。通常采用无线通信方式,包括蓝牙、Wi-Fi (IEEE 802.11)、Infrared (IrDA)、ZigBee (IEEE 802.15.4)等多个无线技术标准,但对于当前主流无线鼠标,仅有27Mhz、2.4G和蓝牙无线鼠标,共三类。

无线鼠标是指无线缆直接连接到主机的鼠标。一般采用27M、2.4G、蓝牙技术实现与主机的无线通讯。

鼠标自1968年诞生以来,已历经40年的演变和发展。随着消费型电脑的普及,鼠标的工作方式也有翻天覆地的进步:从最早的机械滚轮鼠标到如今的光电鼠标,再到中高端的激光鼠标。鼠标的每一次变革无不给用户带来使用上的快感。此外,随着人们对办公环境和操作便捷性要求日益增高,无线鼠标普及也被提到日程来。

无线鼠标分类

27Mhz Radio Frequence

全球首个采用27 MHz RF无线技术的鼠标于1991年由罗技发布,而这位业界巨人于1998年发布了首款无线键鼠套装。至此,采用27 MHz RF无线技术的键鼠产品拉开了进军市场的序幕。

27MHz RF指的是使用27 MHz ISM(工业、科学、医学)无线频率带的一项技术,输出功率<54dBuV/m。在这个频率带中有四个全球范围的频道:其中两个用于无线键盘,另外两个用于无线鼠标;因为27Mhz最远有效传输距离仅为6英尺(182.88cm),为了防止出现频率干扰和传输不畅的情况,部分较新型的无线键鼠产品采用了双频道的方案。例如:双频道的无线键盘同时使用了频率为27.095Mhz(频道1)和27.195Mhz(频道2)的频段,而早期的单频道无线键盘则仅使用了频率为27.095Mhz或27.195Mhz的频段;同理,鼠标方面,双频道无线鼠标采用了同时使用的频率为27.045Mhz(频道1)和27.145Mhz(频道2)的方案,而单频道无线鼠标则仅使用27.045Mhz或27.145Mhz的频率。在这样的情况下,无线键盘和鼠标不但不容易出现互相干扰的情况,而且还因为双频道信号的使用而不容易出现信号“撞车”的情况。

此外,因为其他无线网络设备很少使用27Mhz频率,因此该类键鼠产品受到来自其他无线设备的干扰的可能性并不大。虽然占据了技术成熟、成本低和受干扰风险较低的优势,但27Mhz频段的劣势也是比较明显的。首先,该类键鼠产品仅支持单向传输,也就是说仅支持鼠标的发射端向信号接收器发送信号而不能“逆行”。另外,27MHz技术由于传输速率的原因,必须连续工作,因此功耗也比较大。此外无线安全级别较低、有效传输距离较短等均是27Mhz频率键鼠产品不可回避的劣势。

2.4Ghz 非联网解决方案

“2.4Ghz 非联网解决方案”也就是我们俗称的2.4G无线网络技术。它的优点是解决了27Mhz功率大、传输距离短、同类产品容易出现互相干扰等缺点而提出的。2.4G无线技术之所以是“2.4G”而不是“2.5G”是因为该技术使用的频率是2.4-2.485GHz ISM无线频段,该频段在全球大多数国家均属于免授权免费使用,这为产品的普及扫清了最大障碍。

蓝牙

确切地说“蓝牙”技术是由一家成立于1998年9月的私营非牟利组织Special Interest Group(简称SIG)制定的一个标准。SIG组织本身并不制造、生产或销售任何蓝牙设备。为什么说“蓝牙”本身是一个标准,而不是频率(RF)呢?因为蓝牙使用的频段和2.4G RF一致,均为在大多数国家免费、无授权的2.4-2.485GHz ISM(工业、科学、医学)之间,但蓝牙技术在普通2.4G无线技术上增加了自适应调频技术(adaptive frequency hopping,AFM ),实现全双工传输模式,并实现1600次/秒的自动调频。此外,该技术能够使蓝牙设备的接收方和传输方两者以1Mhz为间隔,在其划分的79个子频段上互相配对。

经过多年的发展,蓝牙技术已经由最初的1.0标准发展到当前的2.1标准(其中还包括1.1、1.2和2.0三个标准)。新代标准都在原有标准的基础上增强了数据传输速率、降低功耗并向下兼容低版本规范。可能因为蓝牙2.1版本推出较晚的原因(2007年8月1日SIG组织发布蓝牙2.1版本规范),目前微软、罗技最高端的蓝牙键鼠产品均仅支持2.0规范,其中包括微软多媒体娱乐套装8000和罗技diNovoEdge键盘。



责任编辑:Davia

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标签: MCU

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