無線鼠標背后的設計思路

假如真的能夠進入PC HID(人機接口裝置)制造商的大腦，你就會發(fā)現(xiàn)里面包含著進入無線世界時需要考慮的關鍵RF要求，即：成本、工作范圍、功率、延遲、干擾、共置和易用性。本文將向設計師提供用于對PC HID裝置評估各項無線技術(shù)因素的準則。

成本
PC HID市場對成本極為敏感。材料費用每增長半個美分都會斤斤計較，對組裝成本的關注程度也毫不遜色。因此，對于實現(xiàn)鼠標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)濟型微控制器，還是必須升級為更高性能的微控制器？無線協(xié)議需要的存儲器是否超出微控制器中已有的存儲器，還是需要采用外部快閃存儲器？對于晶體、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，給鼠標增加RF的內(nèi)容絕不僅限于最終出現(xiàn)在鼠標PCB上的器件。還應考慮增加一個過去并不需要的無線適配器。實現(xiàn)無線化所承擔的費用當中還包括一些新增添的附件，比如鼠標用的電池(適配器通常由USB或PS/2總線來供電)，而且在大多數(shù)場合中還包括一張帶軟件驅(qū)動程序的CD盤(對于有線鼠標而言這也不在成本考慮之列)。

多媒體環(huán)境要求更遠的
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，使得消費者能夠端坐在距離計算機系統(tǒng)越來越遠的地方，這是傳統(tǒng)的臺式電腦環(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無線設備的作用距離僅為1~2米。采用2.4GHz技術(shù)后，無線設備的工作距離可以很容易擴展至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
在電路板級上，功率是以消耗的電流來衡量的，但是在系統(tǒng)級上，功率指標的優(yōu)劣則直接反映為電池使用壽命。無線鼠標的電池使用壽命的長短與最終用戶滿意度成正比。如果不得不每兩個月就更換一次電池，則會對最終用戶其繼續(xù)在無線鼠標上投資的愿望產(chǎn)生負面影響。
在評估功率要求時，HID設計師不但要考慮LED傳感器、應用微控制器和無線IC等硬件元件，還應考慮所采用的無線協(xié)議。相比事件驅(qū)動的無線協(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。
關于電源，一個與手掌貼合得很好并要求可用同一只手靈活操縱的鼠標在裝入兩節(jié)以上的AA堿性電池而變重時，將不會對操作做出快速反應，而且不夠輕快。于是，你能夠給鼠標提供的功率的大小也是面臨的一項難題。

延遲
最佳的端到端無線系統(tǒng)延遲會直接轉(zhuǎn)換為可接受的最終用戶性能。如果從單擊鼠標左鍵到屏幕上彈出一個窗口之間存在一個明顯的延遲，或者難以控制的鼠標指針在屏幕上跳動，那么消費者將會帶著對無線產(chǎn)品的強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。這就是信號從附接設備傳送至PC的CPU所花費的時間。采用無線技術(shù)后延遲有所增加，原因是信號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，你應確保增加的延遲維持在最低限度內(nèi)。運用特定的無線技術(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，因為它也會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。隨著無線外設市場開始起步，無線技術(shù)也將迅速地從家庭進入校園、辦公室和商業(yè)設施。通道可用性以及用于確保多個相似的無線設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)，在一個相鄰隔板之間就有4個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來刪除你的文件，就可能導致災難性故障。
解決干擾問題并實現(xiàn)多部設備鄰近工作的最佳途徑就是采用一個同時具有直接順序擴頻(DSSS)和跳頻擴頻(FHSS)傳輸電路的無線裝置。DSSS可確保數(shù)據(jù)魯棒性，而FHSS則使得無線信號能夠在干擾變得過大時立即“跳躍”至一個新的信道。

易用性
易用性的高低應該從設計和最終用戶兩個角度來看待。如果PC HID設計師需要花費數(shù)月的時間來開發(fā)用于無線產(chǎn)品的驅(qū)動程序，抑或是為了增加工作距離而被迫采用復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。
同樣，從消費者的角度來看，如果無線鼠標的安裝步驟較為繁瑣，最終用戶將很有可能感到極不方便，從而導致大量困惑不解的用戶呼叫使客戶服務電話應接不暇。
應當找尋一種基本上是即插即用的無線技術(shù)。如果你不必編寫設備驅(qū)動程序、編制設備文檔或軟件堆棧這些工作，就能夠顯著地加快產(chǎn)品的上市時間。

結(jié)語
無線技術(shù)在向PC-HID市場的滲透推廣過程中已經(jīng)取得了一些進展。預計至2007年，市場上1/4的PC-HID裝置都將是無線式的。對上述準則稍加留意將有助于確保你在設計一款成功的無線產(chǎn)品時不致誤入歧途。■(作者來自于賽普拉斯半導體公司個人通信部)