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连接体感控制器和RFIDMCU强化电视遥控器功能

发布时间:2020-07-21 17:35:42 阅读: 来源:坩埚厂家

内建体感控制和RFID电视遥控器设计更多元随着数位多媒体与三维(3D)影像显示的发展,电视结合上网、游戏与多媒体影音功能已成未来趋势。国立虎尾科技大学师生所设计的遥控器,透过内建体感式控制与无线射频辨识系统(RFID),结合一般电视遥控、多媒体播放器遥控及游戏摇杆,并增加实用性与娱乐性,使用者仅需一组体感摇控器便可轻松操作。在动作感测的部份,体感摇控器上以单晶微处理器连接一个三轴重力感测仪(G-Sensor)感测器,并利用其所输出的X、Y与Z轴讯号,来知道目前摇 杆的挥动方向。透过摇杆内所嵌入的RFID来判断操作者所切换的模式,或者进行特殊的游戏情境切换,而接收端则是以单芯片为控制器连接通用序列汇流排 (USB)芯片组,将接收资料转为标准键盘与鼠标讯号来进行操控。该遥控器设计可任意切换为滑鼠或键盘等,符合USB人机介面装置(Human Interface Device, HID)群组的装置进行输入,也可利用动作感测进行选台及音量调整,并可使用RFID切换最爱频道、游戏情境或多媒体播放器等特殊功能。同时,该遥控器结合一般遥控器、多媒体播放控制器与游戏摇杆功能,利用体感控制联网电视播放、上网等一般功能与进行游戏;而结合RFID切换不同使用 模式、频道、游戏情境等,让使用者能有另一种更直觉的操控方式。该遥控器设计结合电视、多媒体播放及游戏功能于一身,并能模拟键盘滑鼠,方便联网电视的操 作性。遥控器设计包含两部分,分别为体感遥控器与通用序列汇流排连接装置(USB Dongle)无线收发器。体感遥控器上的单芯片微控制器连接红外线IC、三维(3D)G-Sensor、RFID读取器及无线感测模块;而其功能在负责 转换G-Sensor的X、Y与Z轴的变化量,以及判断RFID读取器读取的资料,然后再将相关的数据透过无线感测模组传输出去。而USB Dongle中,微控制器(MCU)连接一USB介面晶片组及无线感测模组,透过无线感测模组接收体感遥控器的各种讯号,并与USB介面晶片组实现一 USB HID装置群组的功能,模拟出完全相容的USB键盘滑鼠讯号,传送鼠标的轨迹数值与按键动作,至多媒体联网电视主机以进行控制。G-Sensor可侦测3D空间变动G-Sensor又称为三轴重力传感器,Wii的互动游戏装置,即是使用此概 念来做把手,可纯粹以移动控制器的方式,来达到遥控的效果;现在许多智慧型手机为支持此特殊功能,已开始搭载此一晶片。G-Sensor传感器的应用,大 幅改变人们的使用和操作习惯,从原本键盘的操作,改为直觉性重力感测(Motion Sensing)来达到体感的模拟效果。基本上,周遭空间即属于3D世界,而G-Sensor原理即是侦测这3D空间的变动,来得到实际的数值,并加以应用。以图1的四面体作为重力测量为 例,水平平放时,X、Y、Z轴之变化值皆为0;直立时,Y值为0-90,反之为090;水平平放,朝向往左旋转时,X值为0-90,往右旋转时,X值为 090;水平平放,机身向左水平倾斜时,Z值为0-90,往右倾斜时,Z值为090。依据这些值的组合,即可拿来做软体上或硬体上的应用。标签采用ISO-15693高频RFID标准RFID是利用无线传输的识别系统,RFID分成两部分,其一为标签(Tag),其内主要包含收发天线与记忆体IC;其二为读取器(Reader)部分,其内主要包含收发天线、收发模组及控制电路。运作原理是利用感应器发射无线电波,触动感应范围内的RFID标签,藉由电磁感应产生电流,供应RFID标签上的晶片运作并发出电磁波回应感应器。若以驱动能量来源区别,RFID标签可分为主动式及被动式两种。被动式的标签本身没有电池的装置,所需电流全靠感应器的无线电波电磁感应产生,所以只 有在接收到感应器发出的讯号才会被动的响应感应器;而主动式的标签内置有电池,可主动传送讯号供感应器读取,讯号传送范围相对也比被动式广。至于RFID技术的主要特色,首先是体积小,日立(Hitachi)的被动式RFID晶片仅0.4毫米(mm)×0.4毫米大小,与一颗沙粒相仿,可 贴附在任何大小的商品上;其次是成本低廉,若RFID晶片组被大量应用时,成本降至5分美元以下;第三是不易被仿制,RFID可隐藏于物品内,除非是大型 IC制造厂,否则无法被仿制;第四项RFID的技术特色是可储存大量资料,晶片内有96位容量,换算后可辨识一千六百万种产品,六百八十亿个不同序号,可 避免条形码方式常遇到的序号重复问题;第五是快速非接触式资料读取,接受器和晶片的间隔在4公尺内即可感应,每秒可读取两百五十个标签,比条形码辨识快数十倍,也无须人工手持条形码机逐个扫描。其他特色包括可减少人工手动操作的错误,确保质量并降低成本,提供实时资料等。目前RFID规划使用的频率,较普遍有五种,分别是135KHz以下、13.56MHz、860M960MHz(超高频带)、2.45GHz(微波) 以及5.8GHz,而不同工作频率有不同的优缺点及其应用范围。上述频带传输距离约为数公分到数公尺,传输速率约为数十到数百Kbit/s。一般而言,低频率的RFID特性为架构简单与成本便宜,而高频率的RFID特性为传输距离较长,且抗干扰性较佳,相较下成本也较高。该遥控器设计使用的标签为高频带下其中一个标准,ISO组织定义为ISO-15693,即近距型智能卡(Vicinity Coupling Smart Cards)标准。如表1所示,ISO 15693规定读取距离为长达1公尺的运作标准,一般之门禁卡即为此类规格之产品,十分容易取得。

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