连接体感控制器和RFID MCU强化电视遥控器功能

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。