RF4CE是什么
随着种类繁多的家用电器被不断搬进人们家中,各式各样遥控器的数量也渐渐多了起来。本来为方便人们使用电器而发明的遥控器,由于数量的增多,导致人们在切换和维护上不得不花费额外的精力,烦恼也随之而来。一些世界领先的一些消费类电子产品公司(如松下、菲利浦、三星和索尼)很早已经认识到,传统的红外遥控器,由于协议种类的复杂以及一些明显的缺陷,已经无法满足用户的需求。最初的时候,这些消费类电子公司只是着眼于解决一些眼前的问题(比如规范一些红外协议、改用射频技术来增加遥控距离和范围),对遥控器进行局部改进。很快他们发现,这种改进距离他们的目标还是太过遥远。于是经过一段时间积累之后,他们决定联合一些具有领先技术的半导体公司共同成立一个联盟来共同解决传统遥控器的问题,这个联盟就是RF4CE联盟。RF4CE联盟除包括前面提到的几家消费电子大厂,还吸引力飞思卡尔、德州仪器以及OKI等知名半导体公司。
RF4CE (Radio Frequency for Consumer Electronics)——顾名思义就是为消费电子提供的RF技术。目前采用的是全球通用频段2.4GHz(常见的如蓝牙和Wi-Fi),协议则是基于2003年开始就有的IEEE 802.15.4标准。
2009年初,ZigBee组织宣布与四家全球最大的消费电子制造商合作。最终产生了ZigBee RF4CE标准,该标准为针对家庭自动化和娱乐应用的基于ZigBee的RF遥控和设备开发提供了公共平台。
与ZigBee类似,RF4CE标准也以IEEE802.15.4的物理层和数据链路层为基础,在网络层和应用层制定规范。因此,现有ZigBee芯片只需对韧体进行修改,就可以满足RF4CE标准。因而在开发平台方面,ZigBee与RF4CE可以共享。这也使得RF4CE标准在颁布之后不久,用于测试的协议栈就被开发出来,供消费电子厂商进行测试。
令人兴奋的RF4CE技术
如同德州仪器亚洲区低功耗无线产品部市场营销经理陈雄基所言:“我们经过大概30年使用红外遥控的经历,现在每个人已经习惯拿起我们的红外遥控对准我们要控制的东西,但很少有人会质疑,为什么我们要这样做才能控制设备?实际上,对于RF4CE技术来说,这个动作是不必要的。”而这仅仅是RF4CE技术带来的一部分好处而已……
穿透和长距离:传统的红外遥控器的有效距离在1至5米左右,且有效角度较小,只有在正面很窄范围才能作用。而在相同的操控条件下,采用IEEE802.15.4射频技术的RF4CE技术能够轻松达到 20 至 50 米的连接距离(很多汽车的遥控钥匙也是采用类似技术)。根据不同的应用,遥控距离还能通过略微提高功率而得到进一步的延长。
此外,红外遥控技术最明显的局限就是需要在视线之内进行连接、而且几乎不能有遮挡,这使得连接变得非常脆弱。而基于射频技术的遥控与红外遥控不同,其物理特性使得操控信号能够穿透墙壁、地毯和家庭娱乐中心等阻隔视线的物体。这使得遥控器在不可视范围内也能发挥作用。
双向通信:当视线外遥控成为可能之后,信息反馈功能变得不可缺少。因为,遥控器使用者需要知道发出的操控信号是否被接受,是否正确执行等等,甚至再多要求一点,可以实时了解目前操作的的执行状况(如音乐的播放位置、网络下载的进度等等,类似早期的高档线控耳机),这样就不必常常跑到设备前面去查看状况了。而实现这些功能得基础就是双向通信,这对RF4CE技术来说轻而易举,而单向通信的红外遥控器就无能为力了。
低功耗:传统的红外遥控器,一般需要2节5号或者7号碱性电池,而且通常1年左右就要进行更换。根据有关厂商测算,相同使用条件下,采用RF4CE技术的遥控器,才使用纽扣电池的情况下,可以10年不换电池!延长电池工作时间的系统,对消费者和制造商双方而言都会带来一种双赢结果。更大的意义在于环保,如果数以亿计的红外遥控器都更换为RF4CE规格的遥控器,每年减少的电池用量,和随之而来的环保效益将是一项巨大成就。
归纳起来,RF4CE技术说具有4个方面的主要优势:传输距离大大增加、具备穿越障碍物能力、具备双向通信能力、超低功耗。
陆续发布的RF4CE产品
RF4CE联盟成立之后,一些厂商陆续发布了相应标准的产品
德州仪器针对ZigBee RF4CE推出业界低功耗 RF 解决方案
2009年8月,德州仪器推出一款特别针对ZigBee/IEEE 802.15.4和ZigBee RF4CE的低功耗RF解决方案CC2530。基于CC2530的RF遥控开发工具也同时提供。CC2530工具包括一个简单的遥控和一个CC调试器,接收端可以跟USB的接口连接,或者通过GPIO跟一些客户需要的仪器来连。相对于TI早先的ZigBee芯片,CC2530将内置闪存由之前的128K提升到今天的256K,以满足更复杂的应用需求。在RF特性上,CC2530将原来链路预算里的94dB集成到今天的101dB。此外,CC2530还可支持49个dB的相邻通道抑制,也是业界领先指标。同时,CC2530还提供不同的功耗模式,让它更弹性的实现低功耗的无线系统。此款芯片的尺寸也减小了,由原来CC2430的7x7,减小为6x6。
除了RF4CE这一重要应用外,CC2530适合的应用还包括能源管理、消费类电子、照明和家庭自动化的应用和工业应用。其中,工业应用又分为简单传感器、生产流程控制和无线医疗设备等。
Freescale较早布局RF4CE
早在2008年,飞思卡尔就宣布加入了RF4CE联盟,并一直与该联盟在规范制定方面一直有着紧密的合作,将其成熟的Synkro技术编入规范。飞思卡尔于2007年推出Synkro,目前已投入商业生产。公司现在正提供联网协议软件堆栈,并写入IEEE802.15.4全球标准的显着位置,供家庭娱乐产品设计使用,如数字电视、DVD播放器、音频/视频接收器、机顶盒、迷你音乐台和远程控制等。目前其MC1322x加上SynkroRF技术的开发平台已经得到广泛应用,Sony、松下均有相应产品问世。2009年6月,飞思卡尔半导体宣布,由于成功实施ZigBee RF4CE规范,已通过ZigBee联盟推出的Golden Unit认证。
Microchip推出用于RF电子产品并符合ZigBee RF4CE协议和XLP的平台
2009年底,Microchip宣布,其符合ZigBee RF4CE的平台已经获得认证,能够实现新一代RF遥控器和消费电子产品。该平台包括Microchip的nanoWatt XLP超低功耗PIC单片机、MRF24J40 IEEE 802.15.4收发器和已获得美国联邦通信委员会(FCC)认证的模块,以及业内最小存储空间占用的ZigBee RF4CE认证协议栈。
消费电子行业正迅速由要求视距操作且范围有限的红外遥控器转向更加强大和通用的射频(RF)无线技术。ZigBee RF4CE协议为这种过渡提供了一个行业标准,确保OEM或售后市场遥控器和消费电子产品之间的互操作性,同时促进音频/视频娱乐设备之间的互相通信,改善用户体验。
除了低功耗,兼容的PIC XLP单片机还提供了广泛的集成外设,以实现电容触摸传感、USB和多种模拟功能。而且可提供免费软件支持这些外设,包括Microchip的USB协议栈和库,以及mTouch触摸传感软件。为了配合其符合IEEE 802.15.4的2.4 GHz MRF24J40收发器和经机构认证的收发器模块,Microchip还提供了一个高效、极具成本效益的平台,便于在RF遥控器和设备中实现新的RF4CE协议。
NEC电子推出三款16位MCU,针对ZigBee RF4CE应用
2009年底,NEC电子公司近日推出其三个新的16位全闪微控制器(MCU),具有嵌入式的IEEE802.15.4兼容的2.4千兆赫(GHz)射频(RF)收发器,用于ZigBee RF4CE,符合在消费电子产品中的远程控制的工业标准。新的MCU非常适合应用于RF远程控制,提供业界最低的功耗水平。三个新的MCU采用56引脚和 8×8mm方形扁平无引线(QFN)封装,器件型号根据其闪存存储器容量来定:μPD78F8056提供64 千字节(KB)闪存,μPD78F8057具有96KB,μPD78F8058具有128KB。
射频远程控制器与先进的数字TV,机顶盒(STB),Blu-ray光盘器件和其它视听(AV)家庭娱乐器件结合在一起,缓解了红外远程控制的几个缺点,如:单向通信和可视线限制。在RF4CE 远程控制中,双向通信使得先进的家庭娱乐系统支持复杂功能。AV系统通过消除可视线问题,可形成用于指挥和控制目的的自身网络,因此增强了用户体验。 RF4CE标准的安全性能符合合法器件标准,保护其网络内的数据交换。
GreenPeak推出超地宫哈GP500C RF4CE芯片
2010年初,荷兰GreenPeak科技推出符合ZigBee RF4CE国际标准,超功耗遥控器射频芯片——GP500C系列。GP500C比传统射频芯片省电高达85%,支持CR2032纽扣电池,每天按键500次,原则上可使用36年,在全球率先实现RF4CE遥控器“电池永不更换”!
此外,GP500C具用双天线射频,通信链接强度高,远距离传输范围达30米~50米,采用单层PCB板,更少的外围器件,有利于降低RF遥控器BOM成本,采用了GreenPeak的越低功率Emerald GP500C通信控制器、双分集天线以及红外和射频发射器的遥控参考设计,可轻松实现从红外遥控器到射频遥控器的过渡。
此外,Cypress、台湾厂商笙科电子、达威电子等厂商也均有相应的芯片陆续面世。
目前,摆在RF4CE标准面前的主要问题还是价格。RF4CE联盟成立以后,原本壁垒分明的影音家电遥控器市场藩篱势必被打破,RF4CE标准制定之后,系统开发成本随之将快速降低。一旦RF4CE变为开放标准,芯片价格迅速下降指日可待,当RF4CE遥控器的成本具备与传统红外遥控器竞争的实力的话,那么等待它的就是一个拥有5亿用户的巨大市场。我们也期待RF4CE早日获得成功。