羅少鋒，陳 銳

（康佳集團多媒體全球研發(fā)中心，廣東 深圳 518000）

據(jù)專業(yè)研究機構預測，2012年智能電視市場份額將占據(jù)近30%，智能電視對人機交互技術的需求較傳統(tǒng)電視高很多[1-2]，傳統(tǒng)的遙控器已經(jīng)不太適合產(chǎn)品互動需求升級的要求。開發(fā)一款具有多點觸控集語音識別功能的遙控器[3]，使得用戶能更好地與電視機互動，是市場迫切的需求。

本文所述方案實現(xiàn)了彩電業(yè)界首個多點觸控、手寫、語音輸入等強大功能任意切換，以嶄新的創(chuàng)意巧妙解決了彩電人機交互的難題和瓶頸。同步語音識別（語音精靈）真實還原了語音效果，是康佳同步云電視產(chǎn)品硬件與軟件技術同步理念的良好體現(xiàn)，讓用戶流暢交流，達到零距離無障礙交流。

1 硬件方案

本項目開發(fā)一款多點觸控集語音識別功能的遙控器，由遙控器主體以及USB Dongle（USB端口接收器）組成，如圖1所示。

主芯片采用應用較為成熟的科大訊飛公司的一款主控芯片AP2501RS-A，此芯片是一款高性能的語音處理芯片，用I2C協(xié)議與RF芯片A7125PKG連接通信，實現(xiàn)無線音頻傳輸和信號傳輸，其內(nèi)置高品質(zhì)立體聲DAC輸出和一個16 bit Sigma-delta型ADC輸入，集成外設包括WDT，TIMER，GPIO，SPI，UART，I2C，PWM等豐富資源，如圖2所示。

觸控方案采用新思（Synaptics）的105.5 mm×63.5 mm的觸摸板TM-01979-002，實現(xiàn)多點觸控。觸摸動作發(fā)生后，觸摸板主控IC把接收到的觸摸坐標信息（絕對值坐標、時間等信息）進行內(nèi)部的信號編解碼后，采用I2C協(xié)議，傳送到遙控器主控芯片AP2501RS-A。此坐標信息通過主控芯片傳輸給2.4 GHz無線控制芯片A7125PKG進行發(fā)射，然后2.4 GHz無線傳輸Dongle進行接收。天線部分采用Airgain的Model M2430LTM，適合于WiFi和ISM頻段的無線通信。

Dongle接收端的USB接口采用標準的HID（Hu?man Interface Device）及 UAC（User Account Control）協(xié)議，把相應信息轉(zhuǎn)給電視機內(nèi)部處理器作相應信息處理，實現(xiàn)主要的控制及語音功能。多點（如3點）觸摸手勢信號、手寫輸入等功能需在電視主機端軟件進行相應算法處理。

語音雙向功能：支持無線雙向語音傳輸，內(nèi)置揚聲器和3.5 mm耳機接口，揚聲器輸入的聲音信號通過匹配電路后進入主控IC，進行相應的聲音信號處理后，再進入2.4 GHz無線模塊，通過天線傳給Dongle，然后通過USB接口，采用其標準協(xié)議，轉(zhuǎn)給電視機內(nèi)部處理器作相應聲音信息處理。

遙控器還帶有Micro USB充電管理功能，并且有相關電源指示燈的功能：用雙色LED燈指示組合成3種顏色來區(qū)分不同的狀態(tài)，即電量不足時，亮紅燈；充電過程中，綠燈和紅燈一起亮混成橙色；充滿電時，綠燈亮。此方案采用WILLSEMI的WS4502E芯片作為充電管理IC，通過主控IC的GPIO口來控制N-MOS電路來實現(xiàn)雙色LED燈指示組合。此外，還有專門的開關機指示和觸摸、按鍵動作指示燈，方便用戶知道當前操作是否有效。

主IC中的MCU對整個電路的運行進行監(jiān)控，接收和發(fā)送各種觸摸和按鍵的信號，及時對音頻和觸摸信號進行切換、調(diào)整等，實現(xiàn)各種特定功能。

遙控器電源部分采用可拆卸的長條聚合物鋰電池供電，其自帶過流、過壓保護電路，預留過溫保護檢測端口。容量為1400 mA·h以上。遙控器設有一輕觸開關，可以對遙控器本身進行完全的關閉和開啟，當用戶不用遙控器時可關閉遙控器，以減少耗電量，延長電池一次充電的使用時間。

待機/喚醒說明：一般狀況下，用戶在10 s內(nèi)不對遙控器進行操作，遙控器進入Idle模式，此后用戶可以按任意鍵喚醒遙控器進入Active模式。

2 關鍵技術分析及實現(xiàn)途徑

2.1 長條聚合物鋰電池

由于此方案所用的電池為可拆卸的，容量1400 mA·h以上，尺寸為非標準的可充電鋰電，其自帶過流、過壓保護電路，預留過溫保護檢測端口。目前市面上沒有對應的已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品，在規(guī)格確認過程中，要求廠商按照Cy?cle life（充電電池在反復充放電使用下，電池容量會逐漸下降到初期容量的60%～80%。）大于500次的標準來設計，充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2 多點觸控

目前市場上的觸控多是2點觸控為主，2點觸控已經(jīng)很成熟穩(wěn)定。而5點的手勢觸控是較新的形式，其不僅需要觸摸板本身對觸摸點的支持，還需要軟件對觸摸點有更高的分辨能力、處理能力，故其成本較高，且增加了軟件算法的工作量以及一定的耗電量。

為保證5點觸控手勢的穩(wěn)定性及可靠性，進行兩方面的工作：一是讓觸摸模塊輸出的坐標、時間等信息由遙控器主芯片處理后，再發(fā)送指定的指令值給接收端，接收端傳給電視機即可；二是觸摸模塊的坐標、時間等信息的數(shù)據(jù)打包直接發(fā)送給接收端，接收端傳給電視機，再由電視機自己處理這些信息。同時可以設置觸摸板的無操作進入待機的時間來控制耗電量。

2.3 無線語音傳輸

為了在2.4 GHz的頻段上達到流暢的語音傳輸，在這個遙控器上采用了智能型的跳頻技術，原理是使其在數(shù)個通道上快速切換，達到一邊收發(fā)數(shù)據(jù)，一邊偵測是否有通道受到干擾，一旦受到干擾就自動跳到無干擾通道。

2.4 功耗的管理

功耗對遙控器而言是非常重要的，在這個遙控器上采用了一顆高整合度的SoC來處理所有工作，此SoC內(nèi)置ADC及DAC，搭配周邊線路，其軟件計算能力可處理遙控器上所有功能，包含RF基頻的控制、語音的壓縮及解壓及與傳感器之間的數(shù)據(jù)溝通。此SoC可依據(jù)遙控器不同的操作模式對個別元件的功耗做管理，用到才供電，用不到就不供電。如此一來，不管在任何操作模式或者是待機模式都可以達到最佳省電效果。

2.5 傳感器的整合

每種傳感器都有其不同的特性，拿到數(shù)據(jù)后一般都需經(jīng)軟件計算處理后才能使用。在此遙控器上因為有功能強大的SoC，搭配適合的演算法，便可以將傳感器的功能發(fā)揮到最符合人體使用的境界。

2.6 接收端USB數(shù)據(jù)的處理

如上所述，此遙控器是集眾多功能于一體的多功能遙控器。因此它與PC/TV的通信協(xié)議相比是較復雜的，對硬件的要求也較高。在這里采用了USB標準協(xié)議 HID（Human Interface Device）及 UAC（User Ac?count Control）實現(xiàn)主要的控制及語音功能，并利用軟件來控制硬件做切換控制，使得原來只能做4個功能的硬件擴充到5～6個功能，如此可增加整個方案的彈性及相容性。

3 軟件部分功能

3.1 整體概述

觸摸遙控器端的信號通過A/D轉(zhuǎn)換傳給主控IC，主控IC通過2.4 GHz無線傳輸給電視接收端的USB Don?gle，USB Dongle將信號轉(zhuǎn)換為標準的USB格式數(shù)據(jù)，驅(qū)動層軟件將標準數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Android系統(tǒng)的標準觸發(fā)事件，應用層程序響應這些標準的事件。

3.2 設計概述

接收端的軟件分為驅(qū)動層、Framework層和應用層。觸摸遙控器上的數(shù)據(jù)經(jīng)RF數(shù)據(jù)傳輸給接收端的USB Dongle，USB Dongle將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標準的USB數(shù)據(jù)，驅(qū)動層軟件再將標準的USB數(shù)據(jù)解析為標準的Android事件，如按鍵按下、按鍵長按、按鍵彈起、觸摸屏單點拖曳、觸摸屏多點觸摸等，上層的應用軟件響應觸發(fā)事件，完成觸摸遙控器的操作流程，如圖3所示。

4 小結

本文介紹基于多點觸控及語音傳輸?shù)闹悄茈娨曔b控器，通過多點觸控、手寫、語音輸入等強大功能任意切換，以嶄新的創(chuàng)意，巧妙解決了彩電人機交互的難題和瓶頸。隨著智能電視的普及，如何更好地解決電視的人機交互必然成為未來電視的一個亮點，只有最終解決了智能電視的人機交互才能使智能電視的推廣更上一個臺階。

[1]郭斌，羅少鋒，李小東.基于nRF24L的帶鼠標功能的電視遙控器[J].電子產(chǎn)品世界，2011（6）：49-51.

[2]劉曉春，胡東平，張穎.基于ARM9+FPGA方案的電視拼接墻主控系統(tǒng)設計[J].電視技術，2011，35（24）：80-83.

[3]趙偉，林志賢，郭太良，等.智能電視指向性遙控器的設計與實現(xiàn)[J].電視技術，2012，36（10）：31-34.