基于EFM32的主動快門式3D眼鏡解決方案

3D電影的興起、3D電視的熱賣、央視3D試驗(yàn)頻道的上線，進(jìn)一步刺激了2012年3D產(chǎn)業(yè)鏈的集體勃發(fā)。作為觀看立體影像的重要配件產(chǎn)品，3D眼鏡也隨之成為一塊大蛋糕，引發(fā)了強(qiáng)勁的市場效應(yīng)。

3D眼鏡主要分為色差式、偏光式和主動式3種類型。其中主動快門式3D眼鏡由于觀看效果最為出色、容易實(shí)現(xiàn)全高清和藍(lán)光3D片源資源多等特點(diǎn)，使其成為了市場首選。

目前主動快門式3D眼鏡主要是通過紅外信號實(shí)現(xiàn)和顯示畫面的同步，常用的接收紅外信號的方法有：

1.一體化紅外接收頭

目前有很多廠家把光電二極管和濾波放大電路集成到一體化接收頭中，這種接收頭具有很小的體積，廣泛應(yīng)用于紅外遙控器的接收電路中。但是由于其接收信號的時間分辨率很低，不能區(qū)分出紅外信號的細(xì)節(jié)，從而嚴(yán)重制約其在快門式3D眼鏡上的應(yīng)用。

2.光電二極管加運(yùn)放

利用分立的光電二極管、阻容元器件和運(yùn)放來搭建紅外信號的濾波放大電路，這樣可以針對快門式3D電視信號設(shè)計(jì)出合適濾波帶寬和放大倍數(shù)的電路。缺點(diǎn)就是由于加入了運(yùn)放和阻容元件使電路板面積增加，導(dǎo)致3D眼鏡顯得臃腫。

由于以上原因，我們希望能有一個既可定制化又盡可能少占空間的決解方案。

挪威Energymicro公司的EFM32是高性能低功耗32位微控制器，內(nèi)部集成了模擬運(yùn)放和模擬比較器，是一個既可定制化又盡可能少占空間的解決方案，從而使單芯片的信號鏈解決方案成為可能。

基于EFM32的主動快門式3D眼鏡解決方案

EFM32基于ARM Cortex-M3內(nèi)核設(shè)計(jì)，具有突出的低功耗特性，適用于“三表”(電表、水/熱表、氣表)、工業(yè)控制、警報安全系統(tǒng)、健康與運(yùn)動應(yīng)用系統(tǒng)、手持式醫(yī)療設(shè)備、智能家居控制以及對功耗有非常苛刻要求的領(lǐng)域。

以下是主動快門式3D眼鏡的結(jié)構(gòu)框圖，包括主處理器，3D眼鏡專用的供電、充電及升壓驅(qū)動芯片，電池和LCD鏡片。

主動快門式3D眼鏡結(jié)構(gòu)框圖

來源：北高智技術(shù)團(tuán)隊(duì)

a.主控制器

EFM32可以工作在EM0~EM4共5種工作模式下，靈活多樣的功耗配置能大大降低整機(jī)的功耗。當(dāng)眼鏡處于待機(jī)模式下，可使用EFM32的EM4模式，此時仍然可以使用GPIO端口來喚醒MCU，而功耗僅有900nA。僅2us的喚醒時間及外設(shè)反射系統(tǒng)使得MCU內(nèi)核可以絕大部分時間處于EM3的睡眠狀態(tài)從而進(jìn)一步降低功耗。

b.3D眼鏡專用的供電、充電及升壓驅(qū)動芯片

現(xiàn)在市面上有一些廠家推出了集成供電、充電、升壓和模擬開關(guān)于一體的驅(qū)動芯片，既簡化了電路的設(shè)計(jì)又大大地減小了PCB的面積。

c.LCD鏡片

目前市面上常見的LCD鏡片一般工作于±10V，所以一般需要一個10V的升壓電路和模擬開關(guān)進(jìn)行驅(qū)動，這里我們使用專用的芯片來實(shí)現(xiàn)。

d.電池

可以選用紐扣電池或者鋰電池。

EFM32方案的優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)的8位、16位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的主動快門式3D眼鏡，基于EFM32實(shí)現(xiàn)的本方案具有以下優(yōu)勢：

1.超低功耗

EFM32是全球最低功耗的32位微控制器。處理同步信號時工作于EM0模式功耗僅為150uA/MHz，之后即可進(jìn)入EM3的低功耗模式，此時的內(nèi)核功耗更是低至0.59uA。由于主動快門式3D眼鏡為電池供電，對功耗有很高的要求，因此EFM32的低功耗具有明顯的優(yōu)勢。

2.集成度高，性能高

EFM32是Cortex-M3內(nèi)核，內(nèi)核的指令效率以及代碼密度比傳統(tǒng)的8位單片機(jī)高。內(nèi)置的集成模擬運(yùn)放和模擬比較器，還有可編程的運(yùn)放反饋回路使得單顆EFM32芯片即可實(shí)現(xiàn)了完整的信號鏈，只要EFM32 + 3D眼鏡專業(yè)芯片共2個芯片即可完成整體的設(shè)計(jì)。

3.擴(kuò)展性良好

EFM32的TG、G、GG系列之間具有良好的兼容性，同型號不同系列的芯片是pin-pin兼容，保證用戶在統(tǒng)一的硬件平臺上，可進(jìn)行不同功能需求的裁剪。Flash資源從最低的4KB~1024KB，RAM資源從2KB~128KB。

總結(jié)

EFM32具有優(yōu)異的低功耗特性，以及單芯片外設(shè)即可完成整個信號的放大和處理能力，非常適合于對于低功耗和空間有一定要求的主動快門式3D眼鏡應(yīng)用。EFM32內(nèi)核采用目前流行的Cortex-M3設(shè)計(jì)，極大地縮短了開發(fā)者的開發(fā)時間。EFM32具有豐富的外設(shè)，為系統(tǒng)擴(kuò)展功能及降低成本提供了條件。