无线鼠标背后的设计思路

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无线鼠标背后的设计思路

假如真的能够进入PC HID(人机接口装置)制造商的大脑，你就会发现里面包含着进入无线世界时需要考虑的关键RF要求，即：成本、工作范围、功率、延迟、干扰、共置和易用性。本文将向设计师提供用于对PC HID装置评估各项无线技术因素的准则。

成本
PC HID市场对成本极为敏感。材料费用每增长半个美分都会斤斤计较，对组装成本的关注程度也毫不逊色。因此，对于实现鼠标的无线化所增加的元器件的质量和数量需给予缜密的思考。为了处理用于RF装置的数字逻辑电路，HID开发人员是否仍可采用相同的经济型微控制器，还是必须升级为更高性能的微控制器？无线协议需要的存储器是否超出微控制器中已有的存储器，还是需要采用外部快闪存储器？对于晶体、天线、RF滤波器和前端有什么要求？印制电路板(PCB)需要增加多少元器件或电路板需要增加几层，这些对制造和组装成本产生怎样的影响？
虽然采用无线技术的好处显而易见，但是，给鼠标增加RF的内容绝不仅限于最终出现在鼠标PCB上的器件。还应考虑增加一个过去并不需要的无线适配器。实现无线化所承担的费用当中还包括一些新增添的附件，比如鼠标用的电池(适配器通常由USB或PS/2总线来供电)，而且在大多数场合中还包括一张带软件驱动程序的CD盘(对于有线鼠标而言这也不在成本考虑之列)。

多媒体环境要求更远的
工作距离
迅速兴起的PC多媒体娱乐环境配备了屏幕尺寸更大、清晰度更高的监视器，使得消费者能够端坐在距离计算机系统越来越远的地方，这是传统的台式电脑环境所做不到的。因此，该工作距离必须能够实现超过5米USB电缆(或3米非屏蔽电缆)的可靠无线连通性。在此空间内常用的27MHz无线设备的作用距离仅为1~2米。采用2.4GHz技术后，无线设备的工作距离可以很容易扩展至10米以外。
在家庭影院环境中，大型等离子体屏幕使得人们能够坐在距离显示画面更远一些的地方。优良的2.4GHz技术消除了与大型等离子显示器一道使用的视听元件的视线距离的限制要求，因此用户不必打开电视柜门让IR(红外线)遥控器来切换电视频道。

功率
在电路板级上，功率是以消耗的电流来衡量的，但是在系统级上，功率指标的优劣则直接反映为电池使用寿命。无线鼠标的电池使用寿命的长短与最终用户满意度成正比。如果不得不每两个月就更换一次电池，则会对最终用户其继续在无线鼠标上投资的愿望产生负面影响。
在评估功率要求时，HID设计师不但要考虑LED传感器、应用微控制器和无线IC等硬件元件，还应考虑所采用的无线协议。相比事件驱动的无线协议或不发射的协议而言，始终处于“发送”状态的无线协议的电池耗电速度要快得多。
关于电源，一个与手掌贴合得很好并要求可用同一只手灵活操纵的鼠标在装入两节以上的AA碱性电池而变重时，将不会对操作做出快速反应，而且不够轻快。于是，你能够给鼠标提供的功率的大小也是面临的一项难题。

延迟
最佳的端到端无线系统延迟会直接转换为可接受的最终用户性能。如果从单击鼠标左键到屏幕上弹出一个窗口之间存在一个明显的延迟，或者难以控制的鼠标指针在屏幕上跳动，那么消费者将会带着对无线产品的强烈不满而重又回到使用有线产品的老路上去。
典型有线系统的总系统延迟为12~20ms。这就是信号从附接设备传送至PC的CPU所花费的时间。采用无线技术后延迟有所增加，原因是信号还必须从无线装置传送至无线适配器。在无线传送的过程中，你应确保增加的延迟维持在最低限度内。运用特定的无线技术可使无线延迟只增加4ms，最终用户基本上察觉不到。

干扰与共处
对来自共享频段的其他技术的干扰抵御能力也是极为重要的，因为它也会影响到最终用户性能。在2.4GHz频段内具备可靠抗干扰能力就意味着能够与802.11b/g、蓝牙、无线USB以及大量无绳电话和微波炉的共存。随着无线外设市场开始起步，无线技术也将迅速地从家庭进入校园、办公室和商业设施。通道可用性以及用于确保多个相似的无线设备共处的智能编码方案是非常重要的。在小间隔环境内，在一个相邻隔板之间就有4个相距仅几米的无线适配器的情况并不鲜见。如果在相邻间隔内你的同事开始使用无线鼠标来删除你的文件，就可能导致灾难性故障。
解决干扰问题并实现多部设备邻近工作的最佳途径就是采用一个同时具有直接顺序扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)传输电路的无线装置。DSSS可确保数据鲁棒性，而FHSS则使得无线信号能够在干扰变得过大时立即“跳跃”至一个新的信道。

易用性
易用性的高低应该从设计和最终用户两个角度来看待。如果PC HID设计师需要花费数月的时间来开发用于无线产品的驱动程序，抑或是为了增加工作距离而被迫采用复杂天线布局的专门技术，那么将不可避免地使开发周期延长。
同样，从消费者的角度来看，如果无线鼠标的安装步骤较为繁琐，最终用户将很有可能感到极不方便，从而导致大量困惑不解的用户呼叫使客户服务电话应接不暇。
应当找寻一种基本上是即插即用的无线技术。如果你不必编写设备驱动程序、编制设备文档或软件堆栈这些工作，就能够显著地加快产品的上市时间。

结语
无线技术在向PC-HID市场的渗透推广过程中已经取得了一些进展。预计至2007年，市场上1/4的PC-HID装置都将是无线式的。对上述准则稍加留意将有助于确保你在设计一款成功的无线产品时不致误入歧途。