RF4CE有何要求

消費(fèi)電子射頻(RF4CE)聯(lián)盟是針對(duì)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品遙控器的一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。松下、飛利浦、三星電子和索尼公司組成的企業(yè)聯(lián)盟正在推動(dòng)這一標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。它們的目標(biāo)是，通過(guò)運(yùn)用于遙控器的雙向RF通信實(shí)現(xiàn)高可靠性和眾多新穎功能，從而向消費(fèi)者提供更多價(jià)值。

RF4CE的主要優(yōu)點(diǎn)是確保了遙控器和音頻/視頻 (A/V) 設(shè)備之間的互操作性，而紅外卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這種協(xié)議的上層專(zhuān)為遙控器定義，而下層（包括物理層）使用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)被廣泛用于消費(fèi)類(lèi)電子和工業(yè)市場(chǎng)的各種專(zhuān)有協(xié)議，ZigBee和6LowPAN也基于該標(biāo)準(zhǔn)。其優(yōu)點(diǎn)包括低功耗、穩(wěn)健性、遠(yuǎn)距離、2.4GHz頻帶全球部署以及成熟的器件市場(chǎng)。在對(duì)任何特定應(yīng)用的射頻設(shè)備進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要考慮大量的參數(shù)。本文將重點(diǎn)討論那些對(duì)典型遙控應(yīng)用的用戶(hù)體驗(yàn)產(chǎn)生重大影響的參數(shù)。

利用RF遙控器獲得更長(zhǎng)的電池使用壽命
在一個(gè)遙控器系統(tǒng)中，遙控器通常為電池驅(qū)動(dòng)，受控設(shè)備則為電源供電。這就使得兩種設(shè)備具有不同的功耗要求。

1遙控器
遙控器一般由電池供電，這些電池可輕松提供一個(gè)IEEE 802.15.4射頻所需的適當(dāng)峰值電流（大約為30mA）。更為重要的是平均功耗，2xAA電池至少1年的電池使用壽命能滿(mǎn)足電視遙控器的一般要求。但是，低功耗的RF遙控器可以很輕松地實(shí)現(xiàn)數(shù)年的電池使用壽命。

IEEE 802.15.4射頻標(biāo)準(zhǔn)具有三種主要的功耗形式：接收模式功耗、發(fā)送模式功耗和睡眠模式功耗。這些功耗模式對(duì)平均功耗的影響取決于其量級(jí)和各模式占用時(shí)間的乘積。實(shí)際上，設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包所花費(fèi)的時(shí)間與TX模式下消耗的電流同樣重要。遙控器被看作低占空比設(shè)備，這就是說(shuō)它們大部分時(shí)候都處于睡眠模式，只是偶爾被喚醒使用射頻，如發(fā)送一條命令。然而，RF4CE等雙向RF遙控器協(xié)議實(shí)現(xiàn)了一些高級(jí)功能。例如，在遙控器上顯示設(shè)備狀態(tài)和分頁(yè)(paging)功能。這些功能要求遙控器在固定間隔時(shí)間內(nèi)自動(dòng)喚醒，以收集受控設(shè)備數(shù)據(jù)。

可以用CC2430構(gòu)建一個(gè)每天按動(dòng)按鈕50次的通用RF遙控器，其能實(shí)現(xiàn)分頁(yè)調(diào)度功能，而這種功能要求遙控器每隔5s醒來(lái)一次，以檢查是否正被受控設(shè)備輪詢(xún)。當(dāng)沒(méi)有被命令或輪詢(xún)激活時(shí)，該設(shè)備便進(jìn)入PM2睡眠模式，并等待按鈕按下或者睡眠計(jì)時(shí)器輪詢(xún)超時(shí)來(lái)喚醒。

當(dāng)未實(shí)施分頁(yè)調(diào)度功能時(shí)，能量被睡眠期間的電流消耗。這種情況下，射頻設(shè)備擁有低于 1μA的平均功耗。實(shí)際上，兩節(jié)堿性AA電池的自放電大約為1μA。

2受控設(shè)備
當(dāng)一個(gè)受控A/V設(shè)備開(kāi)啟時(shí)，RF設(shè)備所用功耗一般并不大。這就是說(shuō)，它可以一直保持開(kāi)啟狀態(tài)，從而最小化接收命令的時(shí)延。但是，當(dāng)受控設(shè)備處于待機(jī)模式下時(shí)，RF設(shè)備的功耗就會(huì)變大。

要獲得“能源之星”認(rèn)證，電視在待機(jī)模式下的功耗就必須要（平均）低于1W。將來(lái)的一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定會(huì)有更為嚴(yán)格的要求，這樣一來(lái)，RF收發(fā)器的功耗預(yù)算就被縮減至數(shù)mA水平。降低RF收發(fā)器的功耗意味著其不能處于一種連續(xù)接收狀態(tài)下。因此，遙控器發(fā)出開(kāi)啟命令的時(shí)延將會(huì)比受控設(shè)備開(kāi)啟時(shí)發(fā)送的命令要長(zhǎng)。

3共存性
圖1描述了典型的家庭配置，其由眾多2.4GHz RF設(shè)備包圍的A/V設(shè)備組成。這些設(shè)備通常包括Wi-Fi設(shè)備、無(wú)繩電話(huà)、微波爐、藍(lán)牙設(shè)備、ZigBee網(wǎng)絡(luò)等。許多設(shè)備工作在相同頻帶中時(shí)，互相之間可能會(huì)存在干擾。這些干擾會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失、功耗增加和通信時(shí)延。而有幾種方法可以減輕RF遙控器網(wǎng)絡(luò)中的這些影響。

圖1 典型的家庭無(wú)線環(huán)境

站在軟件遙控協(xié)議的立場(chǎng)上來(lái)說(shuō)，減輕干擾影響的最有效方法是頻率捷變。它是一種算法，通過(guò)改變通道來(lái)響應(yīng)破損的RF鏈接，直至找到一條干擾極少的通道為止。IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)在2.4GHz頻帶中定義了16條通道，將它們編號(hào)為11～26。通常來(lái)說(shuō)，切換到一條干擾極少的通道是有可能的；但是，干擾可能會(huì)總是存在于鄰近的一些通道中。IEEE 802.11射頻(Wi-Fi)使用了比IEEE 802.15.4更寬的通道便是一個(gè)例子。當(dāng)數(shù)個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)同時(shí)存在的時(shí)候（見(jiàn)圖2），如果您的遙控器已經(jīng)移至Wi-Fi通道干擾極少的通道20，那么有源WiFi網(wǎng)絡(luò)使用通道6時(shí)鄰近通道就會(huì)存在干擾。

圖2 IEEE 802.11和IEEE 802.15.4通道方案