RF4CE有何要求

消費(fèi)電子射頻(RF4CE)聯(lián)盟是針對消費(fèi)類電子產(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)盟正在推動這一標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。它們的目標(biāo)是，通過運(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，而紅外卻無法實(shí)現(xiàn)。這種協(xié)議的上層專為遙控器定義，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)類電子和工業(yè)市場的各種專有協(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。在對任何特定應(yīng)用的射頻設(shè)備進(jìn)行評估時，需要考慮大量的參數(shù)。本文將重點(diǎn)討論那些對典型遙控應(yīng)用的用戶體驗產(chǎn)生重大影響的參數(shù)。

利用RF遙控器獲得更長的電池使用壽命
在一個遙控器系統(tǒng)中，遙控器通常為電池驅(qū)動，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。這些功耗模式對平均功耗的影響取決于其量級和各模式占用時間的乘積。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，這就是說它們大部分時候都處于睡眠模式，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)了一些高級功能。例如，在遙控器上顯示設(shè)備狀態(tài)和分頁(paging)功能。這些功能要求遙控器在固定間隔時間內(nèi)自動喚醒，以收集受控設(shè)備數(shù)據(jù)。

可以用CC2430構(gòu)建一個每天按動按鈕50次的通用RF遙控器，其能實(shí)現(xiàn)分頁調(diào)度功能，而這種功能要求遙控器每隔5s醒來一次，以檢查是否正被受控設(shè)備輪詢。當(dāng)沒有被命令或輪詢激活時，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時器輪詢超時來喚醒。

當(dāng)未實(shí)施分頁調(diào)度功能時，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)一個受控A/V設(shè)備開啟時，RF設(shè)備所用功耗一般并不大。這就是說，它可以一直保持開啟狀態(tài)，從而最小化接收命令的時延。但是，當(dāng)受控設(shè)備處于待機(jī)模式下時，RF設(shè)備的功耗就會變大。

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。將來的一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定會有更為嚴(yán)格的要求，這樣一來，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)出開啟命令的時延將會比受控設(shè)備開啟時發(fā)送的命令要長。

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、無繩電話、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，互相之間可能會存在干擾。這些干擾會導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失、功耗增加和通信時延。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 典型的家庭無線環(huán)境

站在軟件遙控協(xié)議的立場上來說，減輕干擾影響的最有效方法是頻率捷變。它是一種算法，通過改變通道來響應(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，將它們編號為11～26。通常來說，切換到一條干擾極少的通道是有可能的；但是，干擾可能會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例子。當(dāng)數(shù)個Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)同時存在的時候（見圖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時鄰近通道就會存在干擾。

圖2 IEEE 802.11和IEEE 802.15.4通道方案