基于EFM32的主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡解決方案

3D電影的興起、3D電視的熱賣(mài)、央視3D試驗頻道的上線(xiàn)，進(jìn)一步刺激了2012年3D產(chǎn)業(yè)鏈的集體勃發(fā)。作為觀(guān)看立體影像的重要配件產(chǎn)品，3D眼鏡也隨之成為一塊大蛋糕，引發(fā)了強勁的市場(chǎng)效應。

3D眼鏡主要分為色差式、偏光式和主動(dòng)式3種類(lèi)型。其中主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡由于觀(guān)看效果最為出色、容易實(shí)現全高清和藍光3D片源資源多等特點(diǎn)，使其成為了市場(chǎng)首選。

目前主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡主要是通過(guò)紅外信號實(shí)現和顯示畫(huà)面的同步，常用的接收紅外信號的方法有：

1.一體化紅外接收頭

目前有很多廠(chǎng)家把光電二極管和濾波放大電路集成到一體化接收頭中，這種接收頭具有很小的體積，廣泛應用于紅外遙控器的接收電路中。但是由于其接收信號的時(shí)間分辨率很低，不能區分出紅外信號的細節，從而嚴重制約其在快門(mén)式3D眼鏡上的應用。

2.光電二極管加運放

利用分立的光電二極管、阻容元器件和運放來(lái)搭建紅外信號的濾波放大電路，這樣可以針對快門(mén)式3D電視信號設計出合適濾波帶寬和放大倍數的電路。缺點(diǎn)就是由于加入了運放和阻容元件使電路板面積增加，導致3D眼鏡顯得臃腫。

由于以上原因，我們希望能有一個(gè)既可定制化又盡可能少占空間的決解方案。

挪威Energymicro公司的EFM32是高性能低功耗32位微控制器，內部集成了模擬運放和模擬比較器，是一個(gè)既可定制化又盡可能少占空間的解決方案，從而使單芯片的信號鏈解決方案成為可能。

基于EFM32的主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡解決方案

EFM32基于ARM Cortex-M3內核設計，具有突出的低功耗特性，適用于“三表”(電表、水/熱表、氣表)、工業(yè)控制、警報安全系統、健康與運動(dòng)應用系統、手持式醫療設備、智能家居控制以及對功耗有非?？量桃蟮念I(lǐng)域。

以下是主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡的結構框圖，包括主處理器，3D眼鏡專(zhuān)用的供電、充電及升壓驅動(dòng)芯片，電池和LCD鏡片。

主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡結構框圖

來(lái)源：北高智技術(shù)團隊

a.主控制器

EFM32可以工作在EM0~EM4共5種工作模式下，靈活多樣的功耗配置能大大降低整機的功耗。當眼鏡處于待機模式下，可使用EFM32的EM4模式，此時(shí)仍然可以使用GPIO端口來(lái)喚醒MCU，而功耗僅有900nA。僅2us的喚醒時(shí)間及外設反射系統使得MCU內核可以絕大部分時(shí)間處于EM3的睡眠狀態(tài)從而進(jìn)一步降低功耗。

b.3D眼鏡專(zhuān)用的供電、充電及升壓驅動(dòng)芯片

現在市面上有一些廠(chǎng)家推出了集成供電、充電、升壓和模擬開(kāi)關(guān)于一體的驅動(dòng)芯片，既簡(jiǎn)化了電路的設計又大大地減小了PCB的面積。

c.LCD鏡片

目前市面上常見(jiàn)的LCD鏡片一般工作于±10V，所以一般需要一個(gè)10V的升壓電路和模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行驅動(dòng)，這里我們使用專(zhuān)用的芯片來(lái)實(shí)現。

d.電池

可以選用紐扣電池或者鋰電池。

EFM32方案的優(yōu)勢

相對于傳統的8位、16位單片機實(shí)現的主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡，基于EFM32實(shí)現的本方案具有以下優(yōu)勢：

1.超低功耗

EFM32是全球最低功耗的32位微控制器。處理同步信號時(shí)工作于EM0模式功耗僅為150uA/MHz，之后即可進(jìn)入EM3的低功耗模式，此時(shí)的內核功耗更是低至0.59uA。由于主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡為電池供電，對功耗有很高的要求，因此EFM32的低功耗具有明顯的優(yōu)勢。

2.集成度高，性能高

EFM32是Cortex-M3內核，內核的指令效率以及代碼密度比傳統的8位單片機高。內置的集成模擬運放和模擬比較器，還有可編程的運放反饋回路使得單顆EFM32芯片即可實(shí)現了完整的信號鏈，只要EFM32 + 3D眼鏡專(zhuān)業(yè)芯片共2個(gè)芯片即可完成整體的設計。

3.擴展性良好

EFM32的TG、G、GG系列之間具有良好的兼容性，同型號不同系列的芯片是pin-pin兼容，保證用戶(hù)在統一的硬件平臺上，可進(jìn)行不同功能需求的裁剪。Flash資源從最低的4KB~1024KB，RAM資源從2KB~128KB。

總結

EFM32具有優(yōu)異的低功耗特性，以及單芯片外設即可完成整個(gè)信號的放大和處理能力，非常適合于對于低功耗和空間有一定要求的主動(dòng)快門(mén)式3D眼鏡應用。EFM32內核采用目前流行的Cortex-M3設計，極大地縮短了開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)時(shí)間。EFM32具有豐富的外設，為系統擴展功能及降低成本提供了條件。