智能藍(lán)牙語音與運動遙控器進化之路

電視機發(fā)明于90年前的1926年，幾十年來一直是全世界家居空間必不可少的一部分。有意思的是，從電視機的出現(xiàn)，到能夠舒服地坐在沙發(fā)上用無線方式遙控它耗時約30年——早期的有線遙控器實在不方便使用，到1955年前還連著20英尺長的線纜，弄不好就會將人絆倒!尤金·波利(Eugene Polley)發(fā)明了首個無線電視遙控器Zenith “Flash-matic”，該裝置通過使用可見波長光直接對準(zhǔn)位于電視機正面的傳感器來執(zhí)行基本控制，即換臺和調(diào)節(jié)音量。

此后每過十年就會有支持傳感器與遙控器進行無線通信的新技術(shù)被采用，在解決遺留問題的同時常常又帶來新的問題。超聲波的使用解決了可見光直射的局限性，然而遙控器有時會被生活中產(chǎn)生的聲音所觸發(fā)。1980年，世界首個紅外(IR)遙控器的出現(xiàn)似乎宣告了最終解決方案的到來——如今依然是主流產(chǎn)品(圖 1)。在千禧年，基于射頻技術(shù)的無線通信技術(shù)與協(xié)議大量出現(xiàn)，那么現(xiàn)在我們是否該和老朋友紅外遙控器說再見，并選擇新的技術(shù)呢?由于每十年都會增加大量新功能并因此增加許多新命令，使遙控器支持這些功能并保持易用和直觀的界面并非易事。隨著加速計和陀螺儀的更多使用，解決這個問題的嘗試包括使用 QWERTY鍵盤、電容觸摸屏、語音控制甚至運動感測。

圖1：遙控器的進化史

隨著智能電視的出現(xiàn)，遙控器與電視之間的通信不再是單向通信。用戶越來越需要在遙控器上查看狀態(tài)信息，這就需要雙向通信。消費者將可見光技術(shù)視為“原始”技術(shù)，盡管它也可輕松支持雙向通信。同時，消費者也不再像過去那樣有興致閱讀好比小說一樣復(fù)雜的說明書，來學(xué)會如何使用遙控器功能。今天的消費者期望遙控器有更直觀的用戶界面，拆了盒子就能直接使用，而不是需要長時間的訓(xùn)練才能使用。

在電視遙控器上實現(xiàn)智能手機的功能具有一定的挑戰(zhàn)性。如何在習(xí)慣上認(rèn)為只需要兩節(jié)AA電池就能使用好幾個月(盡管常常并非如此)的裝置上進行電池壽命管理?如何組合耗電的輸入功能、無線協(xié)議和驅(qū)動二者的智能功能，才能不需要像智能手機那樣每天晚上充電?因為消費者也不會接受給遙控器天天充電的。假設(shè)功耗問題能夠解決，我們?nèi)绾文茏?lsquo;智能遙控器’具備有足夠吸引力的價格，使得電視生產(chǎn)商能夠有充分的成本競爭力，而且/或不會迫使消費者完全拋棄遙控器，轉(zhuǎn)向直接通過智能手機來控制電視?

通過創(chuàng)新的智能藍(lán)牙控制器DA14580，Dialog半導(dǎo)體公司希望直接解決無線協(xié)議問題——提供市場上最小、最省電和成本最低的智能藍(lán)牙解決方案。當(dāng)然，這本身只是部分地回答了那些關(guān)鍵問題：進入DA14582智能藍(lán)牙系統(tǒng)級芯片(SoC)和Dialog半導(dǎo)體的新型語音與運動控制遙控器參考平臺(圖2)。該參考設(shè)計示范了DA14582 SoC的集成功能，顯示了如何結(jié)合來自著名廠商的其他IC輕松實現(xiàn)所需要的外圍功能。

圖2：RCU語音和運動控制開發(fā)平臺

DA14582 SoC使用一個低功耗Cortex M0應(yīng)用處理器，來管理集成的模擬語音識別功能和低能耗藍(lán)牙4.1;為遙控應(yīng)用而優(yōu)化——這種應(yīng)用的特點是待機功耗至關(guān)重要，亦即應(yīng)當(dāng)在電路不使用時動態(tài)地予以關(guān)閉。該參考平臺添加了板上閃存來包含配對信息和本地固件，利用Dialog半導(dǎo)體公司的開發(fā)工具進行直接固件升級和通過智能手機支持在線升級。高質(zhì)量音頻子系統(tǒng)演示產(chǎn)品提供16-位采樣率(16 kHz)，而且是專為RF密集環(huán)境而設(shè)計，適合我們家庭環(huán)境的發(fā)展趨勢。運動感測功能通過博世BMI055加速計和陀螺儀組合來實現(xiàn)，支持通過預(yù)定義動作實現(xiàn)動態(tài)手勢控制，或者通過模擬鼠標(biāo)來提供屏幕光標(biāo)——類似于在Nintendo® Wii™上實現(xiàn)的特性。最后，通過27鍵6 x 5矩陣進行的更傳統(tǒng)的輸入和內(nèi)置的JTAG®調(diào)試功能使開發(fā)環(huán)境更完善。Windows 8.1和安卓演示主機應(yīng)用及其源代碼包含于參考設(shè)計軟件包，可幫助加快軟件開發(fā)及上市速度(圖3)。預(yù)建模塊支持集成的日志記錄/調(diào)試(通過一個特定文本框)以及將捕獲的音頻串流保存于本地文件的功能。虛擬化功能是通過遠(yuǎn)程按鈕可視化工具提供，它可顯示當(dāng)前按鍵狀態(tài)。

圖3：智能藍(lán)牙語音和運動遙控器的硬件架構(gòu)

該參考設(shè)計顯示了前所未有的低功耗，如低于8 µA的擴展睡眠模式(同時保持所有系統(tǒng)內(nèi)存的運行)，運動操作耗電8 mA，語音命令傳輸耗電10 mA。這相當(dāng)于超過10年待機時間(使用兩節(jié)堿性電池)和頻繁使用情況下至少1年使用時間(每天200次按鍵操作、半小時音頻命令和40英尺運動操作)。

那么，智能遙控器的未來在何方?Dialog半導(dǎo)體公司的未來產(chǎn)品路線圖包含可用編碼器/解碼器選項的全自動選擇特性，以適應(yīng)最高RF強度的環(huán)境。因智能手機而普及的‘Find my device’(找到我的設(shè)備)功能在遙控器這種經(jīng)常找不到的設(shè)備上顯得更為重要——從智能手機或電視本身觸發(fā)的一個集成蜂鳴器就能夠快速找到遙控器的位置。等技術(shù)進一步成熟后，基于真實手勢的操作將是一種無縫和容易的設(shè)備控制方法，類似于語音控制——前景很好但直觀性仍不足以說服大眾放棄傳統(tǒng)的人機交互技術(shù)。語音識別功能領(lǐng)域的進步——如波束跟蹤和去混響——消除了握持設(shè)備的需要，這對消除用于激活語音命令的按鈕很重要。

Dialog半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品提供了一種可擴展的解決方案，從用于目前廉價電視機所需的低成本可靠無線控制方法，到現(xiàn)在和未來功能日益豐富的智能電視。未來的智能電視將具有難以與目前我們使用的高端計算技術(shù)分開的功能——而實際上這些界線正逐漸變得更模糊。