应用领域：智能穿戴

方案类型：原型方案

主控芯片：EFM32

方案概述

方案介绍：

3D眼镜主要分为色差式、偏光式和主动式3种类型。其中主动快门式3D眼镜由于观看效果最为出色、容易实现全高清和蓝光3D片源资源多等特点，使其成为了市场首选。

目前主动快门式3D眼镜主要是通过红外信号实现和显示画面的同步，常用的接收红外信号的方法有：

1.一体化红外接收头：目前有很多厂家把光电二极管和滤波放大电路集成到一体化接收头中，这种接收头具有很小的体积，广泛应用于红外遥控器的接收电路中。但是由于其接收信号的时间分辨率很低，不能区分出红外信号的细节，从而严重制约其在快门式3D眼镜上的应用。

2.光电二极管加运放：利用分立的光电二极管、阻容元器件和运放来搭建红外信号的滤波放大电路，这样可以针对快门式3D电视信号设计出合适滤波带宽和放大倍数的电路。缺点就是由于加入了运放和阻容元件使电路板面积增加，导致3D眼镜显得臃肿。由于以上原因，我们希望能有一个既可定制化又尽可能少占空间的决解方案。由于EFM32内部集成了模拟运放和模拟比较器，从而使单芯片的信号链决解方案成为可能。

方案特性：

主控制器：EFM32可以工作在EM0~EM4共5种工作模式下，灵活多样的功耗配置能大大降低整机的功耗。当眼镜处于待机模式下，可使用EFM32的EM4模式，此时仍然可以使用GPIO端口来唤醒MCU，而功耗仅有900nA。仅2us的唤醒时间及外设反射系统使得MCU内核可以绝大部分时间处于EM3的睡眠状态从而进一步降低功耗。

3D眼镜专用的供电、充电及升压驱动芯片：现在市面上有一些厂家推出了集成供电、充电、升压和模拟开关于一体的驱动芯片，既简化了电路的设计又大大地减小了PCB的面积。

LCD镜片：目前市面上常见的LCD镜片一般工作于正负10V，所以一般需要一个10V的升压电路和模拟开关进行驱动，这里我们使用专用的芯片来实现。

电池：可以选用纽扣电池或者锂电池。

EFM32

EFM32是来自挪威的Energy Micro最新推出的超低功耗ARM，该系列产品只有现有8位、16位、32位MCU的四分之一功耗，并且具有丰富的外设接口。在活动模式下执行来自Flash的实际代码时每兆赫所耗电量为180μA，在深度睡眠模式下为900nA，在关机模式下为20nA。在应用基准测试中， EFM32 微控制器的低电流性能，加上低于2μs 的启动时间使其电池寿命延长了至少4 倍。

外设方面，EFM32能提供低功耗的外设，包括低能量的UART 和I2C 串行接口，A / D 和D / A 转换器和一个计数器和定时器主机。壁虎微控制器的独特之处在于它的“peripheral reflex system(周边反射系统)”（PRS）可与标准的32 位ARM 总线并行。PRS 可使EFM32 壁虎外围设备自主运行和交流，而中央处理器是关闭的，可延长睡眠时间并节省大量能源。

EFM32主要特性

32-bit ARM Cortex-M3 运行速率可达 32 MH

1.25 DMIPS/MHz

Superior Math Capability

Memory Protection Unit (MPU) ? USARTs with UART and SPI modes up 16 Mbit/s

温度范围： -40°~ 85°C ?

片上上电复位和掉电检测

90个带20mA 驱动力的GPIO ?

16个外部中断

外部总线接口(EBI) ?

存储对存储(DMA)

外围系统自主操作 ?

支持128/256-bit 硬件AES加密和解密

综合高、低频振荡器 ?

供电：1.8 ~ 3.8 V

Low Energy UART with 100 nA receive mode ?

Configurable LCD Controller driving up to 4x40 segments

低能量定时器脉冲输出可选 ?

灵活的24-bit实时计数器

脉冲计数器 ?

16-bit 定时器、比较器

12-bit ADC, 1 Msamples/s, 8通道 ?

12-bit DAC, 500 ksamples/s, 2通道

模拟比较器的8个输入多路复用和电容检测

EFM32™ Tiny Gecko 32 位微控制器

Silicon Labs 的 EFM32™ Tiny Gecko 32 位微控制器 (MCU) 系列拥有自主和节能外围设备、整体芯片和模拟的高度集成，以及行业标准的 ARM®Cortex®-M3 处理器的性能。

Tiny Gecko MCU 封装尺寸小至 4 mm x 4 mm，运行模式下的功耗低至 150 μA/MHz，实时计数器运行、欠压和 RAM 与寄存器完全保持的电流消耗低至 1μA，是能耗敏感型应用的理想之选。

特点

32 MHz ARM Cortex-M3 CPU

1.25 DMIPS/MHz

高级数学运算功能

高达 32 kB 的闪存和 4 kB RAM 内存

多达 56 个 GPIO，驱动强度为 20 mA

灵活的能耗管理系统，5 个不同能耗模式

20 nA 关闭模式（RTC 为 0.4 µA）

0.6 µA 的停止模式，包括加电复位、欠压探测器、RAM 和 CPU 保持

1.0 µA 的深度睡眠模式、包括具有 32.768 kHz 振荡器的 RTC、加电复位、欠压探测器、RAM 和 CPU 保持

51 µA/MHz 的睡眠模式

150 µA/MHz 的运行模式，代码在闪存中执行

16 外部中断

直接存储器存取 (DMA) 控制器

适用于自主运行的周边反射系统

具有 128/256 位加密/解密的硬件 AES

高频、低频集成振荡器

具有高达 16 Mbps 的 UART 和 SPI 模式的 USART

具有 100 nA 接收模式的低能耗 UART

具有比较/捕获功能的 16 位定时器/计数器

具有可选脉冲输出的低能耗定时器

灵活的 24 位实时计数器

脉冲计数器

可配置 LCD 控制器，最多能够驱动 8x20 段 LCD

12 位 ADC 和 DAC

独特的 LESENSE – 低能耗传感器接口

具有 8 个输入 MUX 和电容传感功能的模拟比较器

片上上电复位和欠压探测器

1.98–3.8 V 电压

温度范围：–40° 至 85 °C

封装：

24 引脚 QFN (5 mm x 5 mm)

32 引脚 QFN (6 mm x 6 mm)

48 引脚 QFP (7 mm x 7 mm)

48 引脚 BGA (4 mm x 4 mm)

64 引脚 QFN (9 mm x 9 mm)

64 引脚 QFP (10 mm x 10 mm)

3D眼镜

3D眼镜采用了当今最先进的“时分法”，通过3D眼镜与显示器同步的信号来实现。当显示器输出左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼为不透光状态，而在显示器输出右眼图像时，右眼镜片透光而左眼不透光，这样两只眼镜就看到了不同的游戏画面，达到欺骗眼睛的目的。

以这样地频繁切换来使双眼分别获得有细微差别的图像，经过大脑计算从而生成一幅3D立体图像。 3D眼镜在设计上采用了精良的光学部件，与被动式眼镜相比，可实现每一只眼睛双倍分辨率以及很宽的视角。

3D眼镜用处

立体眼镜，红/红眼镜;解码器眼镜;

红/青：红/蓝：眼镜：用于立体电影，3D电视，3D游戏，立体图片，火星立体图片

红/绿：眼镜：(烟花眼镜)用于观看焰火

日、月蚀眼镜：灰色：可完全吸收红外线，以及绝大部分的紫外线，并且不会改变景物原来的颜色。

偏光眼镜：采用偏光片制作，用于野外活动，钓鱼，登山，滑雪，IMAX影院

3D眼镜种类

互补色

又称色差式，既大家常见红蓝，红绿等有色镜片类的3D眼镜。

色差式可以称为分色立体成像技术，是用两台不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。用肉眼观看的话会呈现模糊的重影图像，只有通过对应的红蓝等立体眼镜才可以看到立体效果，就是对色彩进行红色和蓝色的过滤，红色的影像通过红色镜片蓝色通过蓝色镜片，两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠呈现出3D立体效果。

原理：

红色光过红色镜片，蓝色光过蓝色镜片，人脑便可立体成像。

偏振光

偏光式3D技术现普遍用于商业影院和其它高端应用。在技术方式上和快门式是一样的，其不同的是被动接收所以也被称为属于被动式3D技术，辅助设备方面的成本较低，但对输出设备的要求较高，所以非常适合商业影院等需要众多观众的场所使用。不闪式就是利用此原理。

原理：

偏振光3D眼镜原理图

立体感产生的主要原因是左右眼看到的画面不同，左右眼位置不同所以画面会有一些差异。

拍摄立体图像时就是用2个镜头一左一右。然后左边镜头的影像经过一个横偏振片过滤，得到横偏振光，右边镜头的影像经过一个纵偏振片过滤，得到纵偏振光。

立体眼镜的左眼和右眼分别装上横偏振片和纵偏振片，横偏振光只能通过横偏振片，纵偏振光只能通过纵偏振片。这样就保证了左边相机拍摄的东西只能进入左眼，右边相机拍摄到的东西只能进入右眼，于是乎就立体了

时分式

又称主动快门式3D眼镜，快门式3D技术可以为家庭用户提供高品质的3D显示效果，这种技术的实现需要一副主动式LCD快门眼镜，交替左眼和右眼看到的图象以至于你的大脑将两幅图像融合成一体来实现，从而产生了单幅图像的3D深度感。

原理：

快门式3D眼镜原理图

根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的，通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)左眼和右眼各60Hz的快速刷新图象才会让人对图象不会产生抖动感，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉，便观看到立体影像。

缺点：

一：主动快门式3D眼镜需要配备电池，使用成本及持续使用时间上要收到电池电量的限制。但需要注意的是这种小型电子设备所产生的电磁辐射为非电离辐射，目前尚无任何临床数据说明其会对人体造成伤害。

二：画面闪烁的问题，3D眼镜闪烁的问题，主要体现在主动快门式3D眼镜，3D眼镜左右两侧开闭的频率均为50/60Hz，也就是说两个镜片每秒钟各要开合50/60次，即使是如此快速，用户眼镜仍然是可以感觉得到，如果长时间观看，眼球的负担将会增加。

三：亮度大打折扣，带上这种加入黑膜的3D眼镜以后，每只眼睛实际上只能得到一半的光，因此主动式快门看出去，就好像戴了墨镜看电视一样，并且眼睛很容易疲劳。

不闪式

(利用偏振光)

原理：

通过电视分离左右影像后同时送往眼镜，通过眼镜的过滤，把分离左右影像后送到各个眼睛，大脑再把这两个影像合成让人感受3D立体感。

特点：

通过对亮度、清晰度的优化升级做到了3D不闪烁。眼镜佩戴轻便，不那么昂贵。采用IPS硬屏面板所以在佩戴眼镜左右视角上都没有限制。不再局限一个角度观看3D影像。

优点：

一：没有闪烁，能体现让眼睛非常舒适的3D影像。不闪式3D没有电力驱动，可舒适佩戴眼镜并且全然没有闪烁感。因此可以尽情享受让眼睛非常舒适的3D影像。看实际测量闪烁程度的数据就能知道数据几乎是零，不会有头晕的状态出现。

二：高亮度的3D影像。，不闪式3D的眼镜并不是像别的技术的3D眼镜一开一合影响视力。不闪式3D的眼镜是不会关闭，会始终敞开。所以会让足够的光透射进来能够体现更明亮的3D影像。实际测量透过眼镜的亮度、即明暗度可知更明亮。

三：轻便舒适的眼镜享受3D影像。不闪式3D眼镜轻便、价格合理，还可以使用夹套眼镜让配戴眼镜的人也能舒服使用。