無線鼠標(biāo)背后的設(shè)計(jì)思路

假如真的能夠進(jìn)入PC HID(人機(jī)接口裝置)制造商的大腦，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)里面包含著進(jìn)入無線世界時(shí)需要考慮的關(guān)鍵RF要求，即：成本、工作范圍、功率、延遲、干擾、共置和易用性。本文將向設(shè)計(jì)師提供用于對(duì)PC HID裝置評(píng)估各項(xiàng)無線技術(shù)因素的準(zhǔn)則。

成本
PC HID市場(chǎng)對(duì)成本極為敏感。材料費(fèi)用每增長(zhǎng)半個(gè)美分都會(huì)斤斤計(jì)較，對(duì)組裝成本的關(guān)注程度也毫不遜色。因此，對(duì)于實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的無線化所增加的元器件的質(zhì)量和數(shù)量需給予縝密的思考。為了處理用于RF裝置的數(shù)字邏輯電路，HID開發(fā)人員是否仍可采用相同的經(jīng)濟(jì)型微控制器，還是必須升級(jí)為更高性能的微控制器？無線協(xié)議需要的存儲(chǔ)器是否超出微控制器中已有的存儲(chǔ)器，還是需要采用外部快閃存儲(chǔ)器？對(duì)于晶體、天線、RF濾波器和前端有什么要求？印制電路板(PCB)需要增加多少元器件或電路板需要增加幾層，這些對(duì)制造和組裝成本產(chǎn)生怎樣的影響？
雖然采用無線技術(shù)的好處顯而易見，但是，給鼠標(biāo)增加RF的內(nèi)容絕不僅限于最終出現(xiàn)在鼠標(biāo)PCB上的器件。還應(yīng)考慮增加一個(gè)過去并不需要的無線適配器。實(shí)現(xiàn)無線化所承擔(dān)的費(fèi)用當(dāng)中還包括一些新增添的附件，比如鼠標(biāo)用的電池(適配器通常由USB或PS/2總線來供電)，而且在大多數(shù)場(chǎng)合中還包括一張帶軟件驅(qū)動(dòng)程序的CD盤(對(duì)于有線鼠標(biāo)而言這也不在成本考慮之列)。

多媒體環(huán)境要求更遠(yuǎn)的
工作距離
迅速興起的PC多媒體娛樂環(huán)境配備了屏幕尺寸更大、清晰度更高的監(jiān)視器，使得消費(fèi)者能夠端坐在距離計(jì)算機(jī)系統(tǒng)越來越遠(yuǎn)的地方，這是傳統(tǒng)的臺(tái)式電腦環(huán)境所做不到的。因此，該工作距離必須能夠?qū)崿F(xiàn)超過5米USB電纜(或3米非屏蔽電纜)的可靠無線連通性。在此空間內(nèi)常用的27MHz無線設(shè)備的作用距離僅為1~2米。采用2.4GHz技術(shù)后，無線設(shè)備的工作距離可以很容易擴(kuò)展至10米以外。
在家庭影院環(huán)境中，大型等離子體屏幕使得人們能夠坐在距離顯示畫面更遠(yuǎn)一些的地方。優(yōu)良的2.4GHz技術(shù)消除了與大型等離子顯示器一道使用的視聽元件的視線距離的限制要求，因此用戶不必打開電視柜門讓IR(紅外線)遙控器來切換電視頻道。

功率
在電路板級(jí)上，功率是以消耗的電流來衡量的，但是在系統(tǒng)級(jí)上，功率指標(biāo)的優(yōu)劣則直接反映為電池使用壽命。無線鼠標(biāo)的電池使用壽命的長(zhǎng)短與最終用戶滿意度成正比。如果不得不每?jī)蓚€(gè)月就更換一次電池，則會(huì)對(duì)最終用戶其繼續(xù)在無線鼠標(biāo)上投資的愿望產(chǎn)生負(fù)面影響。
在評(píng)估功率要求時(shí)，HID設(shè)計(jì)師不但要考慮LED傳感器、應(yīng)用微控制器和無線IC等硬件元件，還應(yīng)考慮所采用的無線協(xié)議。相比事件驅(qū)動(dòng)的無線協(xié)議或不發(fā)射的協(xié)議而言，始終處于“發(fā)送”狀態(tài)的無線協(xié)議的電池耗電速度要快得多。
關(guān)于電源，一個(gè)與手掌貼合得很好并要求可用同一只手靈活操縱的鼠標(biāo)在裝入兩節(jié)以上的AA堿性電池而變重時(shí)，將不會(huì)對(duì)操作做出快速反應(yīng)，而且不夠輕快。于是，你能夠給鼠標(biāo)提供的功率的大小也是面臨的一項(xiàng)難題。

延遲
最佳的端到端無線系統(tǒng)延遲會(huì)直接轉(zhuǎn)換為可接受的最終用戶性能。如果從單擊鼠標(biāo)左鍵到屏幕上彈出一個(gè)窗口之間存在一個(gè)明顯的延遲，或者難以控制的鼠標(biāo)指針在屏幕上跳動(dòng)，那么消費(fèi)者將會(huì)帶著對(duì)無線產(chǎn)品的強(qiáng)烈不滿而重又回到使用有線產(chǎn)品的老路上去。
典型有線系統(tǒng)的總系統(tǒng)延遲為12~20ms。這就是信號(hào)從附接設(shè)備傳送至PC的CPU所花費(fèi)的時(shí)間。采用無線技術(shù)后延遲有所增加，原因是信號(hào)還必須從無線裝置傳送至無線適配器。在無線傳送的過程中，你應(yīng)確保增加的延遲維持在最低限度內(nèi)。運(yùn)用特定的無線技術(shù)可使無線延遲只增加4ms，最終用戶基本上察覺不到。

干擾與共處
對(duì)來自共享頻段的其他技術(shù)的干擾抵御能力也是極為重要的，因?yàn)樗矔?huì)影響到最終用戶性能。在2.4GHz頻段內(nèi)具備可靠抗干擾能力就意味著能夠與802.11b/g、藍(lán)牙、無線USB以及大量無繩電話和微波爐的共存。隨著無線外設(shè)市場(chǎng)開始起步，無線技術(shù)也將迅速地從家庭進(jìn)入校園、辦公室和商業(yè)設(shè)施。通道可用性以及用于確保多個(gè)相似的無線設(shè)備共處的智能編碼方案是非常重要的。在小間隔環(huán)境內(nèi)，在一個(gè)相鄰隔板之間就有4個(gè)相距僅幾米的無線適配器的情況并不鮮見。如果在相鄰間隔內(nèi)你的同事開始使用無線鼠標(biāo)來刪除你的文件，就可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障。
解決干擾問題并實(shí)現(xiàn)多部設(shè)備鄰近工作的最佳途徑就是采用一個(gè)同時(shí)具有直接順序擴(kuò)頻(DSSS)和跳頻擴(kuò)頻(FHSS)傳輸電路的無線裝置。DSSS可確保數(shù)據(jù)魯棒性，而FHSS則使得無線信號(hào)能夠在干擾變得過大時(shí)立即“跳躍”至一個(gè)新的信道。

易用性
易用性的高低應(yīng)該從設(shè)計(jì)和最終用戶兩個(gè)角度來看待。如果PC HID設(shè)計(jì)師需要花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間來開發(fā)用于無線產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)程序，抑或是為了增加工作距離而被迫采用復(fù)雜天線布局的專門技術(shù)，那么將不可避免地使開發(fā)周期延長(zhǎng)。
同樣，從消費(fèi)者的角度來看，如果無線鼠標(biāo)的安裝步驟較為繁瑣，最終用戶將很有可能感到極不方便，從而導(dǎo)致大量困惑不解的用戶呼叫使客戶服務(wù)電話應(yīng)接不暇。
應(yīng)當(dāng)找尋一種基本上是即插即用的無線技術(shù)。如果你不必編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、編制設(shè)備文檔或軟件堆棧這些工作，就能夠顯著地加快產(chǎn)品的上市時(shí)間。

結(jié)語(yǔ)
無線技術(shù)在向PC-HID市場(chǎng)的滲透推廣過程中已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。預(yù)計(jì)至2007年，市場(chǎng)上1/4的PC-HID裝置都將是無線式的。對(duì)上述準(zhǔn)則稍加留意將有助于確保你在設(shè)計(jì)一款成功的無線產(chǎn)品時(shí)不致誤入歧途。■(作者來自于賽普拉斯半導(dǎo)體公司個(gè)人通信部)