智能蓝牙语音与运动遥控器进化之路

电视机发明于90年前的1926年，几十年来一直是全世界家居空间必不可少的一部分。有意思的是，从电视机的出现，到能够舒服地坐在沙发上用无线方式遥控它耗时约30年——早期的有线遥控器实在不方便使用，到1955年前还连着20英尺长的线缆，弄不好就会将人绊倒!尤金·波利(Eugene Polley)发明了首个无线电视遥控器Zenith “Flash-matic”，该装置通过使用可见波长光直接对准位于电视机正面的传感器来执行基本控制，即换台和调节音量。

此后每过十年就会有支持传感器与遥控器进行无线通信的新技术被采用，在解决遗留问题的同时常常又带来新的问题。超声波的使用解决了可见光直射的局限性，然而遥控器有时会被生活中产生的声音所触发。1980年，世界首个红外(IR)遥控器的出现似乎宣告了最终解决方案的到来——如今依然是主流产品(图 1)。在千禧年，基于射频技术的无线通信技术与协议大量出现，那么现在我们是否该和老朋友红外遥控器说再见，并选择新的技术呢?由于每十年都会增加大量新功能并因此增加许多新命令，使遥控器支持这些功能并保持易用和直观的界面并非易事。随着加速计和陀螺仪的更多使用，解决这个问题的尝试包括使用 QWERTY键盘、电容触摸屏、语音控制甚至运动感测。

图1：遥控器的进化史

随着智能电视的出现，遥控器与电视之间的通信不再是单向通信。用户越来越需要在遥控器上查看状态信息，这就需要双向通信。消费者将可见光技术视为“原始”技术，尽管它也可轻松支持双向通信。同时，消费者也不再像过去那样有兴致阅读好比小说一样复杂的说明书，来学会如何使用遥控器功能。今天的消费者期望遥控器有更直观的用户界面，拆了盒子就能直接使用，而不是需要长时间的训练才能使用。

在电视遥控器上实现智能手机的功能具有一定的挑战性。如何在习惯上认为只需要两节AA电池就能使用好几个月(尽管常常并非如此)的装置上进行电池寿命管理?如何组合耗电的输入功能、无线协议和驱动二者的智能功能，才能不需要像智能手机那样每天晚上充电?因为消费者也不会接受给遥控器天天充电的。假设功耗问题能够解决，我们如何能让‘智能遥控器’具备有足够吸引力的价格，使得电视生产商能够有充分的成本竞争力，而且/或不会迫使消费者完全抛弃遥控器，转向直接通过智能手机来控制电视?

通过创新的智能蓝牙控制器DA14580，Dialog半导体公司希望直接解决无线协议问题——提供市场上最小、最省电和成本最低的智能蓝牙解决方案。当然，这本身只是部分地回答了那些关键问题：进入DA14582智能蓝牙系统级芯片(SoC)和Dialog半导体的新型语音与运动控制遥控器参考平台(图2)。该参考设计示范了DA14582 SoC的集成功能，显示了如何结合来自著名厂商的其他IC轻松实现所需要的外围功能。

图2：RCU语音和运动控制开发平台

DA14582 SoC使用一个低功耗Cortex M0应用处理器，来管理集成的模拟语音识别功能和低能耗蓝牙4.1;为遥控应用而优化——这种应用的特点是待机功耗至关重要，亦即应当在电路不使用时动态地予以关闭。该参考平台添加了板上闪存来包含配对信息和本地固件，利用Dialog半导体公司的开发工具进行直接固件升级和通过智能手机支持在线升级。高质量音频子系统演示产品提供16-位采样率(16 kHz)，而且是专为RF密集环境而设计，适合我们家庭环境的发展趋势。运动感测功能通过博世BMI055加速计和陀螺仪组合来实现，支持通过预定义动作实现动态手势控制，或者通过模拟鼠标来提供屏幕光标——类似于在Nintendo® Wii™上实现的特性。最后，通过27键6 x 5矩阵进行的更传统的输入和内置的JTAG®调试功能使开发环境更完善。Windows 8.1和安卓演示主机应用及其源代码包含于参考设计软件包，可帮助加快软件开发及上市速度(图3)。预建模块支持集成的日志记录/调试(通过一个特定文本框)以及将捕获的音频串流保存于本地文件的功能。虚拟化功能是通过远程按钮可视化工具提供，它可显示当前按键状态。

图3：智能蓝牙语音和运动遥控器的硬件架构

该参考设计显示了前所未有的低功耗，如低于8 µA的扩展睡眠模式(同时保持所有系统内存的运行)，运动操作耗电8 mA，语音命令传输耗电10 mA。这相当于超过10年待机时间(使用两节碱性电池)和频繁使用情况下至少1年使用时间(每天200次按键操作、半小时音频命令和40英尺运动操作)。

那么，智能遥控器的未来在何方?Dialog半导体公司的未来产品路线图包含可用编码器/解码器选项的全自动选择特性，以适应最高RF强度的环境。因智能手机而普及的‘Find my device’(找到我的设备)功能在遥控器这种经常找不到的设备上显得更为重要——从智能手机或电视本身触发的一个集成蜂鸣器就能够快速找到遥控器的位置。等技术进一步成熟后，基于真实手势的操作将是一种无缝和容易的设备控制方法，类似于语音控制——前景很好但直观性仍不足以说服大众放弃传统的人机交互技术。语音识别功能领域的进步——如波束跟踪和去混响——消除了握持设备的需要，这对消除用于激活语音命令的按钮很重要。

Dialog半导体公司的产品提供了一种可扩展的解决方案，从用于目前廉价电视机所需的低成本可靠无线控制方法，到现在和未来功能日益丰富的智能电视。未来的智能电视将具有难以与目前我们使用的高端计算技术分开的功能——而实际上这些界线正逐渐变得更模糊。