基于HID規范的智能遙控器中的設計1

USB（Universal Serial Bus，通用串行總線(xiàn)）具有高速度、低成本、低功耗、即插即用和使用維護方便等優(yōu)點(diǎn)，隨著(zhù)USB應用領(lǐng)域的逐步擴大，USB 設備現在不但是計算機連接外圍設備的標準輸入/輸出，它也成為智能電視連接外圍設備的標準輸入/輸出。HID 是Human Interface Dvices 的縮寫(xiě)，即人機接口設備， 是USB 協(xié)議中最早提出并支持的一種設備類(lèi)，也是應用最廣泛的一類(lèi)USB 設備， 典型的HID 設備有鍵盤(pán)和鼠標等。USB 串行總線(xiàn)規范專(zhuān)門(mén)定義了HID規范，只要設備符合HID 規范，就是HID 設備。操作系統自帶了HID 的驅動(dòng)程序，用戶(hù)無(wú)需去開(kāi)發(fā)很麻煩的驅動(dòng)程序，這使HID 設備能夠與操作系統方便快捷的建立通信。

　　這些優(yōu)點(diǎn)使得HID 設備在智能電視領(lǐng)域也得到了越來(lái)越廣泛的應用，本論文就是研究基于HID 規范的六軸體感游戲手柄應用于智能遙控器中的設計與實(shí)現。

　　1 工作原理

　　智能遙控器包括兩部分———遙控器和RF 接收器（Dongle），遙控器端和DONgle 端采用射頻通信協(xié)議進(jìn)行通信；而Dongle 端通過(guò)USB 接口與電視機連接， 它們之間通過(guò)USB協(xié)議進(jìn)行通信。依據HID 規范，在Dongle 端模擬出一個(gè)具有輸入和輸出功能的HID 體感游戲手柄， 與電視機通過(guò)USB協(xié)議進(jìn)行通信，從而將遙控器和體感游戲手柄合二為一。

　　Dongle 端與遙控器端對碼成功之后，它們之間就建立了通信。遙控器中體感游戲手柄功能的開(kāi)啟和關(guān)閉主要是通過(guò)電視機的反饋信息實(shí)現的。按下遙控器端的體感開(kāi)關(guān)鍵時(shí)，電視機收到信息立即發(fā)出反饋信息，使遙控器端的體感開(kāi)關(guān)指示亮，體感游戲手柄功能開(kāi)啟，用戶(hù)可用遙控器體驗體感游戲， 電視機會(huì )根據游戲的進(jìn)度調用遙控器中的傳感器模塊、震動(dòng)模塊、Audio 模塊，實(shí)現遙控器和電視機之間的互動(dòng)；再按下遙控器端的體感開(kāi)關(guān)鍵時(shí)，電視機發(fā)出反饋信息使遙控器端的體感開(kāi)關(guān)指示燈滅，體感游戲手柄功能關(guān)閉。

　　體感游戲手柄的操作方式主要是按鍵和特殊動(dòng)作。在本系統中， 體感游戲手柄所需的按鍵與遙控器本身的按鍵復用，特殊動(dòng)作的數據轉換成相應的射頻鍵值，當有特殊動(dòng)作操作時(shí)，以按鍵鍵值的形式發(fā)送出去。另外，體感游戲手柄特殊動(dòng)作的功能可以用于操作智能電視機的TV 部分， 在體感游戲手柄模式下，遙控器通過(guò)計算傳感器的數據，檢測出向左右甩動(dòng)和向前甩動(dòng)一下、兩下4 個(gè)動(dòng)作，可作為切換圖片、音樂(lè )等使用。比如向右甩為后一曲，向左甩為前一曲，向前為播放暫停，向前快速兩下為退出。

　　2 系統組成

　　2.1 硬件系統

　　智能遙控器有許多功能，這里主要研究體感游戲手柄功能的設計與實(shí)現。涉及到的芯片主要有六軸傳感器———三軸加速計（G-Sensor）和三軸陀螺儀（Gyro）與MCU，采用的加速計是ADXL345，陀螺儀是IMU3000，MCU 是IA2E。Dongle 端采用的MCU 也是IA2E。

　　2.1.1 ADXL345、IMU3000 和IA2E 性能簡(jiǎn)介

　　ADXL345是一款小而薄的超低功耗三軸加速計，分辨率高（13 位），測量范圍達±16 g?？赏ㄟ^(guò)SPI（3 線(xiàn)或4 線(xiàn)）或I2C 數字接口訪(fǎng)問(wèn)，ADXL345 非常適合應用于移動(dòng)設備。它可以在傾斜檢測應用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運動(dòng)或沖擊導致的動(dòng)態(tài)加速度。其高分辨率（3.9 mg/LSB），能夠測量不到1.0°的傾斜角度變化。

　　IMU-3000內建了三軸陀螺儀與數字運動(dòng)處理硬件加速引擎，并具有第二條I2C 接口來(lái)連接外接數字加速器，以執行完整的六軸融合算法。在應用層面上，將線(xiàn)性及旋轉動(dòng)作合并為單一的數據流。透過(guò)整合之融合算法輸出，IMU-3000可減輕系統主處理器的密集運動(dòng)處理演算，不須頻繁讀取運動(dòng)感測數據，使之成為低成本、低功耗的微處理器。

　　IA2E是SYNIC 公司的無(wú)線(xiàn)音頻收發(fā)芯片，包含無(wú)線(xiàn)射頻收發(fā)模塊和USB 接口模塊， 其USB 模塊包含一個(gè)控制端點(diǎn)，兩個(gè)同步端點(diǎn)和一個(gè)雙向中斷端點(diǎn)。具有非常強的RF 抗干擾特性。無(wú)需任何軟件支持即可通過(guò)I2S、USB 等接口連接到電腦、電視、MP3 等設備。