2.4GHz超低功耗無線技術和小藍牙

　　北歐是個好地方。除了令人神往的古代海盜故事和今天的福利社會，人口稀少的北歐諸國在民用技術和服務方面多有令人驚嘆之處。這里且不談瑞典的宜家和芬蘭的諾基亞，而介紹一下挪威的一家半導體廠商Nordic Semiconductor和它的看家本領——超低功耗無線技術，以及與此相關的ULP藍牙。

　　超低功耗無線技術

　　Nordic公司專注于超低功耗無線技術，具體來說是2.4GHz頻率超低功耗無線連接。我們對這個頻率并不陌生，因為藍牙和ZigBee都使用這個頻率。這個頻率屬于ISM(工業(yè)、科學及醫(yī)療設備)頻率，無需經(jīng)過當局許可便可使用。那么，既然已經(jīng)有了藍牙和ZigBee，為何還需要Nordic的2.4GHz無線技術呢?因為這三種技術雖然使用相同的頻率，但它們的目標應用領域并不相同，因而技術著重點也不一樣。Nordic 2.4GHz無線技術的優(yōu)勢是超低功耗，適合低數(shù)據(jù)流的簡單無線網(wǎng)絡。

　　無線鼠標

　　什么是超低功耗技術呢?Nordic的定義是：數(shù)據(jù)傳輸過程中平均電流小于1mA，而且峰值電流小到可以用紐扣電池來驅(qū)動電子設備。舉例來說，采用該技術的無線鼠標的電池壽命(兩節(jié)A

　　AA電池)要超過一年。相對于目前廣泛采用的27 MHz 無線技術，Nordic 2.4GHz會顯著提升電池壽命(普通無線鼠標的電池壽命一般是6個月)。而相對于藍牙技術來說，不僅功耗更低，而且成本也顯著降低，因為無需向藍牙聯(lián)盟繳納專利費用。另外，由于Nordic 2.4GHz是專有技術，所以其安全性也更高。領先的計算機外設生產(chǎn)廠商Logitech是這項技術的主要推行者。下表列出了三種無線鼠標技術的綜合對比。

　　技術規(guī)范范圍 安全級別 其他設備干擾風險 技術級別 成本

　　米 優(yōu)秀 非常低 尖端 中等

　　藍牙 米 優(yōu)秀 非常低 尖端 高

　　米 良 低 實用低

　　那么，采用Nordic技術的無線鼠標何以能夠做到超低功耗呢?那是因為它大部分時間不工作。鼠標屬于低數(shù)據(jù)吞吐設備，而2.4GHz卻屬于高速數(shù)據(jù)傳輸技術(可達2Mbps)，所以這種鼠標隔一段時間才發(fā)送一次數(shù)據(jù)。藍牙技術則不然，它連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，所以更適合無線耳機這樣的流媒體應用。27 MHz技術則由于傳輸速率低，必須連續(xù)工作，所以耗電也較高。

　　Nordic 2.4GHz技術的另一個特點是自動跳頻，即能夠自動尋找到可用的頻段，因而實現(xiàn)優(yōu)良的穩(wěn)定性和抗干擾性。此外，采用Nordic技術的鼠標USB的Dongle(接收端適配器)尺寸也較小，如圖所示。

　　Nordic 2.4GHz超低功耗無線技術具有光明前景的的應用領域包括計算機外設、家庭娛樂以及運動、健身和保健。我們前面提到的無線鼠標屬于計算機外設范疇。下面選取這三大應用領域的其他典型產(chǎn)品加以介紹。

　　無線耳麥

　　除了無線鼠標，計算機外設這個類別里還有無線鍵盤、游戲設備和無線耳機/耳麥。無線鍵盤、游戲設備與無線鼠標的原理相似，這里就不必另外介紹了。下面重點介紹一下無線耳麥。

　　Nordic 2.4GHz無線耳機/耳麥總體來說無法與藍牙耳機相抗衡。如今，藍牙技術幾乎已經(jīng)家喻戶曉，而且互用性強。也就是說，不論哪個廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品，只要是符合藍牙規(guī)范就可以通用，所以消費者當然更愿意購買藍牙產(chǎn)品。雖然Nordic的技術無需繳納專利費用因而具有低價格的優(yōu)勢，但在強大的藍牙品牌壓力下顯得力不從心。何況如今市場上出售的大部分筆記本電腦都已經(jīng)具備了藍牙功能。

　　然而，Nordic還是為他們的技術找到了一個藍牙所沒有覆蓋的市場縫隙：為臺式機配備無線耳機/耳麥。其中最有吸引力的應用場合是呼叫中心。在呼叫中心，因為話務人員時常需要走動，所以戴無線耳麥會更方便。另外，因為話務員要長時間通話，所以耳機電池的使用壽命要長，以避免頻繁更換電池。Nordic 2.4GHz超低功耗無線技術正好符合這些要求。

　　基于nRD24V1芯片的耳麥設計套件包括以下組成部分：帶有RF模塊的耳麥應用電路板、即可投產(chǎn)的音頻級別USB dongle、優(yōu)化的雙向多頻RF協(xié)議和應用軟件。采用該設計的產(chǎn)品開盒即可使用，無需在PC端安裝專門的驅(qū)動程序。

　　射頻遙控器

　　遙控器既可以歸于計算機外設，也可以歸于家庭娛樂。我們現(xiàn)在使用的遙控器幾乎都采用紅外技術，它具有價格低廉、使用可靠等優(yōu)點。主要缺點是功能受到限制，跟不上系統(tǒng)端的快速發(fā)展。與紅外遙控器相比，射頻遙控器的優(yōu)勢在于可實現(xiàn)雙向高速數(shù)據(jù)傳輸，可以做到在遙控器上實現(xiàn)反饋顯示。另外，射頻遙控器不怕遮擋，工作距離也更遠。

　　射頻遙控器的典型應用是對媒體中心的遙控，經(jīng)典案例是在卡拉OK廳用遙控器點歌。由于遙控器上有節(jié)目顯示，你就不必跑到主機那里看主機屏幕上的菜單。由于射頻信號可以穿過來往的人群，你的操作就不會因為受到干擾而中斷。這樣的功能是普通紅外遙控器無法實現(xiàn)的。

　　伴隨著基于計算機的媒體中心進入家庭，射頻遙控器的應用也將更加廣泛。微軟公司已經(jīng)提出了支持Windows Vista SideShow技術的雙向遙控概念。這個概念就需要射頻技術來提供雙向通信。微軟建議的數(shù)據(jù)傳輸速率是700kbps(彩色)和150kbps(單色)。Nordic公司的nRF24L01芯片能夠滿足這些要求，在成本和功耗方面都做得很好。

　　Nordic 公司的遙控器參考設計套件包括這些組成部分：帶有RF模塊的遙控器應用線路板、HID級別的即可生產(chǎn)的USB dongle、優(yōu)化過的雙向RF協(xié)議和應用軟件。采用該設計的產(chǎn)品開盒即可使用，無需在PC端安裝專門的驅(qū)動程序。

　　運動手表

　　運動手表是Nordic超低功耗無線技術在運動、健身和保健方面的典型應用。這種手表實際上是所謂PAN(Personal Area Network，個人區(qū)域網(wǎng)絡)的核心。PAN網(wǎng)絡采用ANT網(wǎng)絡協(xié)議，這種協(xié)議與ZigBee相比要簡單得多，不過對于大多數(shù)應用來說已經(jīng)足夠了。ANT協(xié)議的最大好處就是低功耗，這個特點與Nordic公司的技術剛好吻合。

　　Nordic用于PAN的芯片是nRF24AP1。特點包括：高數(shù)據(jù)傳輸速率(1 Mbit/s)、低功耗、1.9至3.6V供電(可使用紐扣電池)、尺寸小、10米工作距離、外圍部件少、可支持多種設備、以數(shù)據(jù)包的形式處理數(shù)據(jù)以減輕MCU負擔、內(nèi)建ANT協(xié)議等。

　　圖中所示的這款SUUNTO公司生產(chǎn)的、采用Nordic芯片的運動手表可以顯示和存儲運動中人體的各種信息，如心率、行進速度、步伐頻率等。戴上這樣的手表，并在身體相關部位或運動器材上佩戴或安裝數(shù)據(jù)采集和發(fā)送裝置，使用者便可實時監(jiān)測自己的運動狀態(tài)，根據(jù)自己的身體條件加上醫(yī)生的建議隨時調(diào)整運動強度，以達到最佳的鍛煉效果。

　　值得注意的一點是，通常只用作計時的手表突然變成了PAN數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的核心。在手機等便攜電子設備流行的今天，手表作為計時工具的作用已經(jīng)大大降低，所以越來越多的人選擇不佩戴手表。而與此同時，運動健身越來越流行。作為運動數(shù)據(jù)的存儲和顯示設備，手表有可能獲得重新煥發(fā)生命力的機會。Nordic的人員甚至聲稱，他們的超低功耗無線技術有可能會拯救日趨衰落的鐘表業(yè)。

　　小藍牙

　　藍牙技術今天已經(jīng)非常普及。雖然它在流媒體方面的應用非常成功，但在低數(shù)據(jù)吞吐的應用場合(如無線鼠標)倒有點像大炮打蚊子——大材小用。與Nordic公司專有的超低功耗無線技術相比，藍牙的功耗是很高的(4到10倍)。但專有技術也有它的缺陷，主要表現(xiàn)在不利于推廣。尤其像Nordic這樣100多人的小公司，根本無法與藍牙聯(lián)盟這樣的巨頭相比。最好的方法是將好的專有技術變成開放技術?；诟鞣嚼娴囊恢?，ULP藍牙于是誕生了。

　　2007年6月12日，以諾基亞公司為首、合作方包括博通、卡西歐、CSR、愛普生、ItoM、Nordic、意法、Suunto、太陽誘電和德州儀器等公司倡導的Wibree低功耗無線技術協(xié)議被藍牙聯(lián)盟接受，名稱改為ULP(Ultra Low Power，超低功耗)藍牙，有人稱之為小藍牙。預計2008年下半年，ULP藍牙產(chǎn)品將出現(xiàn)。目前，多家公司都在致力于開發(fā)符合ULP藍牙規(guī)范的產(chǎn)品。Nordic公司基于在超低功耗領域的多年經(jīng)驗，將重點開發(fā)獨立ULP藍牙芯片(多數(shù)大公司會重點開發(fā)雙模即藍牙+ULP藍牙芯片)，搭上藍牙聯(lián)盟這輛快車，讓他們的技術服務于千家萬戶。