论文基于低功耗蓝牙智能遥控器设计是关于本文可作为低功耗方面的大学硕士与本科毕业论文超低功耗单片机论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
本文提出一种基于低功耗蓝牙（ BLE）技术的智能遥控器设计方案.整个系统包含蓝牙soc芯片、加速度计、陀螺仪、音频编解码器等,利用这些器件实现的智能遥控器,能给智能电视提供如按键、体感数据、语音识别等服务.该遥控器相比传统红外遥控器有着响应速度快、无方向性、功能丰富等特点.
随着科技的日新月异,电视正朝着越来越智能化的方向发展,各种搭载智能操作系统的电视也逐渐进入寻常百姓家.然而传统红外遥控器响应速度慢、具有方向性、无法穿越障碍物等缺点,却限制着智能电视用户体验的提升.因此,如何寻找一种新型的遥控方式成了电视生产厂商的一大难题.低功耗蓝牙技术的出现正好给这个难题提供了一种解决方法.
此款智能遥控器采用的核心器件为高通公司的CS R1011蓝牙芯片,它是一款基于BLE的sOc芯片,集成有蓝牙协议栈和微控制器,遥控器以此为核心,使用矩阵键盘获取按键控制指令,通过BMI160和MAX9860分别采集体感数据和语音数据,并通过蓝牙将这些数据传送给智能电视,实现对智能电视的控制.
一、硬件电路设计
整个硬件框图如图1所示,主要由蓝牙核心器件CSR1011、存储器件AT24C512.六轴（加速度和陀螺仪）传感器BMI160、音频编解码芯片MAX9860和键盘矩阵组成.蓝牙核心器件CSR1011为系统控制核心,负责和智能电视进行蓝牙数据通信以及控制周边外设；AT24C512用于存放应用程序以及程序运行过程中需要保存的数据；BMI160负责体感数据的采集,并通过IIC接口将数据传送给CSR1011；MAX9860负责语音数据的采集,通过IIS接口将数据传送给CSR1011；键盘矩阵由CS R1011的数字10口搭建,CSR1010通过对I0口的不断扫描直接获取按键数据.
（一）蓝牙主控模块.主控由蓝牙SOC CSR1011搭配两颗晶振和一颗存储芯片构成,两颗晶振的频率分别为32kHz和16MHz,其中32kHz主要在低功耗时使用,16MHz是全速运行时使用.存储芯片AT24C512的作用是存放CSR1011的应用程序和程序运行中的一些数据.为了保证稳定性,它通过一组独立的IIC和CSR1011相连,并使用PI02给其供电.
（二）音频编解码芯片.MAX9860是一款16位单声道音频编解码芯片,在此遥控器中,其作用是采集用户的语音数据,然后通过IIS将数据传送给蓝牙芯片.硬件上,需要CS R1011的七个I0口分别和MAX9860的IRO、SCL、SDA、MCLK、SDOUT、BCLK、LRCLK相连.其中,IRO为中断引脚,需要上拉10k欧姆电阻到Vbat；SCL和SDA为IIC通信引脚,主要用于对MAX9860进行配置,需要上拉4.7k欧姆电阻到Vbat；MCLK、SDOUT、BCLK和LRCLK为IIS引脚,用于传送音频数据.
（三）六轴传感器.BMI160是一颗集成了加速度计和陀螺仪的六轴传感器,通过IIC和CS R1011相连,设计上可以将SCL和SDA和MAX9860使用同一组IIC总线.除此之外还需要额外两个I0口来连接BMI160的INT1和INT3,用于中断信号输出.
（四）键盘矩阵.键盘扫描可以由CSR1011的数字I0口完成,由于此遥控器有12个按键,因此我们可以选择4*3的键盘矩阵,只需要将对应I0口接到键盘中,剩下的工作就交给软件来完成.
二、软件设计
软件设计的主要工作是将音频数据、六轴传感器数据和按键信息采集到蓝牙芯片,然后蓝牙芯片通过BLE将这些数据传送给智能电视端,以达到遥控智能电视的目的.
（一）音频数据处理.MAX9860的音频数据是通过IIS输出到外部芯片的,而CSR1011没有专门的IIS接口,我们可以利用CSR1011的51核来模拟IIS.用于语音识别的音频为16位16kHz采样率的数据,因此每秒的原始数据量为：
然后对原始数据做1/4的PCM编码,得到1秒钟的数据量为8000Bytes.根据BLE connection Interval的设置,每秒可以和电视通信100次,而BLE中定义数据包的长度为20字节,因此,得到每次通信需要发送的数据包为：
所以,在软件上,可以设置为在语音输入时,每次和主机通信需要发4个20字节长度的语音数据包.
（二）六轴传感器处理.六轴传感器和蓝牙芯片之间通过IIC相连,在正常读取体感数据情况下,可以设置一个定时器每IOms去读一次加速度计和陀螺仪数据,每次读到的数据量为6字节加速度计数据、6字节陀螺仪数据和2字节温度数据,总共14字节,完全可以在一个数据包内将其传送到电视端.
（三）鍵盘矩阵扫描.由于键盘矩阵扫描是时时刻刻进行的,因此我们需要借助低功耗的51核上实现键盘的扫描,相关扫描代码需要和IIS处理代码进行整合.主要工作方式是：平时进行键盘扫描,当扫描到按键后,判断是不是音频按键,如果是则切换至IIS以处理音频数据,同时一直检测音频按键是否松开,一旦松开则切换回键盘扫描.
采用低功耗蓝牙设计的智能遥控器,不光在响应速度上有很大提升,同时还能实现传统红外遥控器不能实现的功能,比如语音输入、空中鼠标等.由于BLE在大多数情况下处于休眠状态,因此在功耗表现方面也十分出色,经实际测试,在日常使用情况下,两节五号电池能持续使用半年以上.因此,基于低功耗蓝牙的智能遥控器一定会被越来越多的人接受,它的使用也一定会越来越广泛.
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