原创 基于BLE4.0（低功耗蓝牙）无线游戏手柄方案介绍

基于BLE4.0（低功耗蓝牙）无线游戏手柄方案介绍

    在家庭娱乐应用领域中电线电缆链接将最终被无线技术取代，并通过无线技术提升人们的娱乐性及便利性。目前，便携式开关、智能遥控器、移动电话、以及游戏手柄等移动设备都有使用无线技术来保持与娱乐影音设备和家用电器的连接。随着信息技术的急速发展与更新，蓝牙技术正在逐步深入设计人员和消费者之中。最近蓝牙联盟在2010年7月发布蓝牙4.0规范，作为蓝牙3.0+HS的补充，专门面对低成本和低功耗要求的无线连接，广泛用于医疗健康，家庭娱乐等领域。蓝牙4.0的设备数量快速增涨，目前Microsoft 和Apple都宣布在即将出的Windows 8和终端产品上支持这项新技术，这意味着这项技术将在标准计算和通信平台中被广泛使用。

方案背景

蓝牙无线技术是多个类别电子设备连接的全球短距离无线标准。在小型无线电、耗电量低、低成本、安全性、稳定性、易用性以及特别的联网能力等固有的优势上，蓝牙技术不断发展。Bluetooth v4.0融合了这些创新改进，为制造商和消费者提供低耗能的高速无线连接功能。制造商和消费者可以根据蓝牙设备的具体情况选择激活一项或全部功能。每个工作日超过八款新蓝牙产品通过认证，每周销售3,000万台蓝牙设备。市场上有超过30亿台蓝牙设备，蓝牙技术已经成为全球开发商、产品制造商及消费者唯一认可的无线技术。

据蓝牙SIG 预测，蓝牙低功耗技术在未来短短几年内将被用于10 亿多产品中，应用领域包括：

• 手机配件>100 亿

• 智能能源（计数和显示）约10 亿

• 家居自动化> 10 亿

• 医疗、保健、运动&健身>100 亿

• 辅助起居>500 亿

• 动物标记约10 亿

• P2P 智能运输系统>10 亿

• I 工业自动化/M2M>100 亿

目前Iphone4s, Acer G471等热门消费电子设备上集成，而Windows8的产品更是标配蓝牙4.0，在Windows8电脑等集成蓝牙4.0的游戏平台上使用移动终端来控制，可以实现无缝连接，不再需要Dongle而且免驱动。

低功耗蓝牙特点和优势

    低耗能蓝牙技术继承传统蓝牙技术（4.0前版本统称蓝牙）的跳频技术等优点，并采用高效率的发现机制、少的数据频道和宽频道间隔、引入广播数据包、快速建立连接、引入数据位、低工作电流和超低睡眠电流等技术实现更低功耗、更小代码空间、更低成本的目标。举例说明如下： 

    高效率的发现机制：低耗能蓝牙技只用3个信道做广播信道，允许毫秒级快速建立连接，效率远高于传统蓝牙的32个信道方式。

    少的数据频道和宽频道间隔：传统蓝牙有79个数据信道，频道间隔是1MHz；低耗能蓝牙有40个数据信道，频道间隔是2MHz。

    低工作电流和超低睡眠电流：传统蓝牙的工作峰值电流一般是35mA，睡眠状态电流是0.01mA。而低耗能蓝牙的工作峰值电流是小于15mA，睡眠状态电流是0.004mA。

    蓝牙技术、无线LAN、IEEE 802.15.4/ZigBee 和很多专有无线技术都使用无需颁发许可证的2.4GHz 工业、科学和医疗(ISM)频段。这么多技术在一个相同的无线空间内使用相同的无线频段,干扰的存在会降低无线性能(延迟和吞吐量),因为需要进行纠错和重新传送。在要求很高的应用中，可以通过频率规划和特殊的天线解决方案来降低干扰。传统蓝牙技术和低功耗蓝牙技术都采用了AFH，这使得蓝牙传输稳定而可靠。AFH 还使得蓝牙技术对其它无线ISM 波段射频技术的干扰也最小化。

产品介绍

STR-GAMEPAD包括手柄（GamePad）和接收器（Dongle选配）将最新的蓝牙技术——低功耗蓝牙整合无线游戏手柄，完美支持16键+2键+2摇杆+1灯+2马达的双手游戏手柄设计，不穿墙10M以上的通信距离可以完全满足室内游戏的操作需要，跳频技术显著提高设备的抗干扰性。 遵从国际标准，单USB Dongle多手柄的设计可以更好地满足娱乐需求的扩展和演进。

STR-GAMEPAD采用蓝牙4.0规范设计，工作在2.4GHz免费频段，确保产品在全球范围内可以使用。蓝牙联盟在2010年7月发布蓝牙4.0规范，作为蓝牙3.0+HS的补充，专门面对低成本和低功耗要求的无线连接，广泛用于医疗健康，家庭娱乐等领域。蓝牙4.0的设备数量快速增涨，目前已经在iphone4s, Acer G471等热门消费电子设备上集成，而Windows8的产品更是标配蓝牙4.0，在Windows8电脑等集成蓝牙4.0的游戏平台上使用本手柄，可以无缝连接，不再需要Dongle而且免驱动。

解决方案

使用TI CC2540/CC2541(合称CC254x)的方案在低功耗方面有极佳的表现。得益于CC254x单芯片（Soc）提供完整的低功耗解决方案，STR-GAMEPAD在断开连接而不按键的情况低至0.4uA的静态电流，消耗几乎可以被忽略。

STR-GAMEPAD工作在2402Mhz~2480Mhz内，共有40个信道，完善的通信错误侦测，可以非常良好的避开其他设备如WiFi无线路由器，2.4G无线键盘等家用无线设备的干扰，加之CC254x良好的搞领频干扰，3ms内可以完成数据交换，可以让游戏操控更加精准，体验没有延迟，较普通2.4G无线手柄更加流畅。STR-GMAEPAD使用可充电池，在手柄的前方留有USB充电接口，可以充电反复使用。最多支持3人同时游戏。免驱动的设计，兼容《极品飞车》，《实况足球》，《街霸》等多款游戏。

    总结

 低功耗蓝牙技术的灵魂在于应用而非速度，将蓝牙低功耗技术部署到工业控制应用，例如智能电表，将可以利用无线和远程采集住家或公司资料，从而大幅节省成本。如何让应用的门槛更低，让上手更容易，让设备自动化程度更高，需要用户介入的过程越少，使用者的感受越好，数据的可靠程度越高，移动的便利性越强，未来的消费者将能够沉浸在一个由蓝牙低功耗技术所串起的加速互连世界中。那么它就是低功耗蓝牙技术该努力的方向，让我们一起祝福低功耗蓝牙技术有一个更好的将来吧。