Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2004 №2

Технология WirelessUSB

Дмитриев Владимир


Пожалуй, наиболее естественным переходом к беспроводным персональным сетям передачи данных является использование привычного для потребителя интерфейса, за которым скрывается беспроводная связь. Примером тому — разработанная Cypress Semiconductor технология, которая позволяет хотя бы частично избавиться от «ненавистных проводов».

Большинство аналитиков считает, что в ближайшем будущем так и не выделится единый стандарт беспроводных сетей. Данный процесс с точки зрения крупных разработчиков и производителей устройств беспроводной связи выглядит примерно так: «Возможны различные комбинации протоколов. Поэтому логично сочетать их в своих устройствах. Ведь если сделать это, какой бы стандарт ни победил, мы остаемся в игре». Идеология разработки новой технологии иллюстрируется рис. 1.

Рис. 1. Снизу вверх показаны варианты новых технологий беспроводной передачи с точки зрения уменьшения затрат времени на их разработку
Рис. 1. Снизу вверх показаны варианты новых технологий беспроводной передачи с точки зрения уменьшения затрат времени на их разработку

Очевидно, что чем больше функций выполняет вновь разрабатываемый микроконтроллер устройства, тем дольше путь от идеи до рынка. Возможно, отсюда родилась мысль о постепенном переходе уже имеющихся интерфейсов информационного обмена с «проводных на беспроводные рельсы». Примером этому является технология WirelessUSB, конкурирующая с Bluetooth и ZigBee.

WirelessUSB — фирменный протокол, разработанный Cypress Semiconductor с целью технической реализации недорогого решения для беспроводного интерфейса между устройствами ввода типа клавиатуры, мышки или джойстика и ПК (Human Interface Devices — HID). Традиционно данный интерфейс осуществлялся практически всегда по кабелю, поэтому, в частности, отсутствует специальное ПО для решения задачи поддержки беспроводного интерфейса WirelessUSB.

Технология WirelessUSB использует уже ставший традиционным диапазон 2,4 ГГц (ISM), что предполагает конвергенцию новой технологии со многими другими, бурно развивающимися в настоящее время. Хотя данный диапазон, вероятно, в ближайшее время будет перегружен, технология WirelessUSB не должна испытывать проблемы в области ЭМС в виду относительно низкого входящего трафика в сети передачи данных на ее основе. Кроме того, дальности связи, а значит, и используемые мощности радиопередатчиков, будут невелики. Более того, разработчики технологии соблюдают все ограничения, накладываемые FCC (Северная Америка) и ETSI (Европа и Япония). Доступ к среде передачи на основе программной перестройки радиочастоты (ППРЧ) существенно облегчает выполнение этих правил.

Таблица 1. Технические параметры WirelessUSB на основе CY6940
Таблица 1. Технические параметры WirelessUSB на основе CY6940

Данное техническое решение позиционируется на рынке других беспроводных персональных сетей (WPAN), таких, как Bluetooth, ZigBee и отчасти IEEE802.11.x уникальным сочетанием энергетики, совместимости, надежности и цены. Кроме того, очень важной является ориентация технологии на хорошо известный потребителю интерфейс USB. В целом обеспечиваются высокая плотность источников излучений на ограниченной территории, полудуплексная связь в радиолиниях, возможность защиты информации от перехвата. Как упоминалось, в первую очередь предполагается продвижение технологии на рынке устройств передачи данных между ПК, мышью и клавиатурой, а также в игровых приставках (Xbox, PlayStation, GameCube и платформах ПК).

Микросхемы для устройств WirelessUSB разработаны и производятся Cypress на основе технологии BiCMOS 0,25 мкм. Дальность связи в условиях прямой видимости составляет 10 м, при использовании блока усилителя максимальное расстояние достигает 100 м. Технология WirelessUSB позволяет передавать данные со скоростью до 217,6 кбит/с и не требует установки специальных драйверов (если операционная система поддерживает USB). Обеспечивается выход до 7 устройств на один хост и возможность кросс-линков.

Так как электропитание периферийных устройств HID предполагается осуществлять от автономных источников, были приняты специальные меры понижения расхода электроэнергии. Одной из основных возможностей для этого является отсутствие необходимости поддержания постоянной синхронизации в сети и, конечно, низкая интенсивность входящего трафика и относительно небольшая скорость передачи. Фактически источники электропитания периферийных устройств HID используются только во время их работы на передачу. В лабораторных условиях время использования трех батареек типа АА при беспроводном подключении клавиатуры ПК составляло 6–8 месяцев.

Применение помехоустойчивого кодирования реализует соотношение между средней скоростью передачи данных (бит/с) и средней технической скоростью передачи (символ/с) равным 20–80%. Успешный прием пакета данных подтверждается квитанцией, при ее отсутствии пакет передается повторно. Доступ к ПК различных устройств производится в соответствии с алгоритмом FIFO (длина слова 32 бита).

Технические параметры микросборки типа CY6940, предлагаемой к продаже Cypress, представлены в таблице.

На рис. 2 показана обобщенная блок-схема устройства, построенного на основе микросхем типа CY694x:

Рис. 2. Блок-схема устройства
Рис. 2. Блок-схема устройства
  1. Baseband — низкочастотное оборудование приемопередатчика, которое в свою очередь включает в себя SPI Slave/UART — последовательный интерфейс подчиненной станции и универсальный асинхронный приемопередатчик, Packet Buffer — буфер пакетов, Packet Engine — процессор пакетов, Protocol Engine — процессор протокола обмена, Application Engine — процессор потребительского приложения, GPIO — программируемый контроллер входа-выхода.
  2. Transeiver — приемопередатчик, содержащий Transmit DSP — цифровой сигнальный процессор передатчика, Receiver Demodulator — демодулятор, Osc — кварцевый задающий генератор, PA — усилитель мощности, LNA — линейный малошумящий усилитель, VCO — генератор, управляемый напряжением (ГУН), Synthesizer — синтезатор частот, BPF — полосовой фильтр.

Данная структура легла в основу специализированных микросхем для оптической мыши — CY6941 Optical Mouse, клавиатуры — CY6942 Keyboard и радиоинтерфейса ПК (ноутбука) — CY6943 USB Bridge.

Во всех устройствах используются полосковые антенны, размещенные непосредственно на печатной плате. Энергопотребление устройств существенно различается. Мышь запитывается двумя батарейками типа ААА в течение 3–6 месяцев, клавиатура — уже тремя батарейками типа АА в течение того же времени, сетевой мост USB на ПК проблем с электропитанием не имеет.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке