《電子技術(shù)應(yīng)用》
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連接體感控制器和RFID MCU強化電視遙控器功能
RFID中國網(wǎng)
許永和 廖欽建 汪庭鋒 劉佑賓
摘要: 內(nèi)建體感控制和RFID電視遙控器設(shè)計更多元隨著數(shù)位多媒體與三維(3D)影像顯示的發(fā)展,電視結(jié)合上網(wǎng),、游戲與多媒體影音功能已成未來趨勢,。國立虎尾科技大學(xué)師生所設(shè)計的遙控器,,透過內(nèi)建體感式控制與無線射頻辨識系統(tǒng)(RFID),結(jié)合一般電視遙控,、多媒體播放器遙控及游戲搖桿,并增加實用性與娛樂性,使用者僅需一組體感搖控器便可輕松操作,。在動作感測的部份,體感搖控器上以單晶微處理器連接一個三軸重力感測儀(G-Sensor)感測器,,并利用其所輸出的X,、Y與Z軸訊號,來知道目前搖桿的揮動方向,。透過搖桿內(nèi)所嵌入的RFID來判斷操作者所切換的模式,,或者進行特殊的游戲情境切換,,
Abstract:
Key words :

  內(nèi)建體感控制和RFID 電視遙控器設(shè)計更多元
  
  隨著數(shù)位多媒體與三維(3D)影像顯示的發(fā)展,電視結(jié)合上網(wǎng),、游戲與多媒體影音功能已成未來趨勢,。國立虎尾科技大學(xué)師生所設(shè)計的遙控器,透過內(nèi)建體感式控制與無線射頻辨識系統(tǒng)(RFID),,結(jié)合一般電視遙控,、多媒體播放器遙控及游戲搖桿,并增加實用性與娛樂性,,使用者僅需一組體感搖控器便可輕松操作,。
  
  在動作感測的部份,體感搖控器上以單晶微處理器連接一個三軸重力感測儀(G-Sensor)感測器,,并利用其所輸出的X,、Y與Z軸訊號,來知道目前搖桿的揮動方向,。透過搖桿內(nèi)所嵌入的RFID來判斷操作者所切換的模式,,或者進行特殊的游戲情境切換,而接收端則是以單芯片為控制器連接通用序列匯流排(USB)芯片組,,將接收資料轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)鍵盤與鼠標(biāo)訊號來進行操控,。
  
  該遙控器設(shè)計可任意切換為滑鼠或鍵盤等,符合USB人機介面裝置(Human Interface Device, HID)群組的裝置進行輸入,,也可利用動作感測進行選臺及音量調(diào)整,,并可使用RFID切換最愛頻道、游戲情境或多媒體播放器等特殊功能,。
  
  同時,,該遙控器結(jié)合一般遙控器、多媒體播放控制器與游戲搖桿功能,,利用體感控制聯(lián)網(wǎng)電視播放,、上網(wǎng)等一般功能與進行游戲;而結(jié)合RFID切換不同使用模式,、頻道,、游戲情境等,讓使用者能有另一種更直覺的操控方式,。該遙控器設(shè)計結(jié)合電視,、多媒體播放及游戲功能于一身,并能模擬鍵盤滑鼠,,方便聯(lián)網(wǎng)電視的操作性,。
  
  遙控器設(shè)計包含兩部分,分別為體感遙控器與通用序列匯流排連接裝置(USB Dongle)無線收發(fā)器,。體感遙控器上的單芯片微控制器連接紅外線IC,、三維(3D)G-Sensor,、RFID讀取器及無線感測模塊;而其功能在負責(zé)轉(zhuǎn)換G-Sensor的X,、Y與Z軸的變化量,,以及判斷RFID讀取器讀取的資料,然后再將相關(guān)的數(shù)據(jù)透過無線感測模組傳輸出去,。而USB Dongle中,,微控制器(MCU)連接一USB介面晶片組及無線感測模組,透過無線感測模組接收體感遙控器的各種訊號,,并與USB介面晶片組實現(xiàn)一USB HID裝置群組的功能,,模擬出完全相容的USB鍵盤滑鼠訊號,傳送鼠標(biāo)的軌跡數(shù)值與按鍵動作,,至多媒體聯(lián)網(wǎng)電視主機以進行控制,。
  
  G-Sensor可偵測3D空間變動
  
  G-Sensor又稱為三軸重力傳感器,Wii的互動游戲裝置,,即是使用此概念來做把手,,可純粹以移動控制器的方式,來達到遙控的效果,;現(xiàn)在許多智慧型手機為支持此特殊功能,,已開始搭載此一晶片。G-Sensor傳感器的應(yīng)用,,大幅改變?nèi)藗兊氖褂煤筒僮髁?xí)慣,,從原本鍵盤的操作,改為直覺性重力感測(Motion Sensing)來達到體感的模擬效果,。
  
  基本上,,周遭空間即屬于3D世界,而G-Sensor原理即是偵測這3D空間的變動,,來得到實際的數(shù)值,,并加以應(yīng)用。以圖1的四面體作為重力測量為例,,水平平放時,X,、Y,、Z軸之變化值皆為0;直立時,,Y值為0-90,,反之為090;水平平放,,朝向往左旋轉(zhuǎn)時,,X值為0-90,,往右旋轉(zhuǎn)時,X值為090,;水平平放,,機身向左水平傾斜時,Z值為0-90,,往右傾斜時,,Z值為090。依據(jù)這些值的組合,,即可拿來做軟體上或硬體上的應(yīng)用,。
  
  
  標(biāo)簽采用ISO-15693高頻RFID標(biāo)準(zhǔn)
  
  RFID是利用無線傳輸?shù)淖R別系統(tǒng),RFID分成兩部分,,其一為標(biāo)簽(Tag),,其內(nèi)主要包含收發(fā)天線與記憶體IC;其二為讀取器(Reader)部分,,其內(nèi)主要包含收發(fā)天線,、收發(fā)模組及控制電路。運作原理是利用感應(yīng)器發(fā)射無線電波,,觸動感應(yīng)范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽,,藉由電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流,供應(yīng)RFID標(biāo)簽上的晶片運作并發(fā)出電磁波回應(yīng)感應(yīng)器,。
  
  若以驅(qū)動能量來源區(qū)別,,RFID標(biāo)簽可分為主動式及被動式兩種。被動式的標(biāo)簽本身沒有電池的裝置,,所需電流全靠感應(yīng)器的無線電波電磁感應(yīng)產(chǎn)生,,所以只有在接收到感應(yīng)器發(fā)出的訊號才會被動的響應(yīng)感應(yīng)器;而主動式的標(biāo)簽內(nèi)置有電池,,可主動傳送訊號供感應(yīng)器讀取,,訊號傳送范圍相對也比被動式廣。
  
  至于RFID技術(shù)的主要特色,,首先是體積小,,日立(Hitachi)的被動式RFID晶片僅0.4毫米(mm)×0.4毫米大小,與一顆沙粒相仿,,可貼附在任何大小的商品上,;其次是成本低廉,若RFID晶片組被大量應(yīng)用時,,成本降至5分美元以下,;第三是不易被仿制,RFID可隱藏于物品內(nèi),除非是大型IC制造廠,,否則無法被仿制,;第四項RFID的技術(shù)特色是可儲存大量資料,晶片內(nèi)有96位容量,,換算后可辨識一千六百萬種產(chǎn)品,,六百八十億個不同序號,可避免條形碼方式常遇到的序號重復(fù)問題,;第五是快速非接觸式資料讀取,,接受器和晶片的間隔在4公尺內(nèi)即可感應(yīng),每秒可讀取兩百五十個標(biāo)簽,,比條形碼辨識快數(shù)十倍,,也無須人工手持條形碼機逐個掃描。其他特色包括可減少人工手動操作的錯誤,,確保質(zhì)量并降低成本,,提供實時資料等。
  
  目前RFID規(guī)劃使用的頻率,,較普遍有五種,,分別是135KHz以下、13.56MHz,、860M960MHz(超高頻帶),、2.45GHz(微波)以及5.8GHz,而不同工作頻率有不同的優(yōu)缺點及其應(yīng)用范圍,。上述頻帶傳輸距離約為數(shù)公分到數(shù)公尺,,傳輸速率約為數(shù)十到數(shù)百Kbit/s。
  
  一般而言,,低頻率的RFID特性為架構(gòu)簡單與成本便宜,,而高頻率的RFID特性為傳輸距離較長,且抗干擾性較佳,,相較下成本也較高,。該遙控器設(shè)計使用的標(biāo)簽為高頻帶下其中一個標(biāo)準(zhǔn),ISO組織定義為ISO-15693,,即近距型智能卡(Vicinity Coupling Smart Cards)標(biāo)準(zhǔn),。如表1所示,ISO 15693規(guī)定讀取距離為長達1公尺的運作標(biāo)準(zhǔn),,一般之門禁卡即為此類規(guī)格之產(chǎn)品,,十分容易取得。

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