下一代無線傳感進一步向前發展

說到游戲業，你會發現運動傳感目前處于技術最前沿。當今的領先游戲平臺(及后續產品)均包含無線傳感手持遙控器。這種運動傳感遙控器可用來表現現實生活中的各種運動器材，如球拍、劍和方向盤。

　　當今的無線傳感遙控器

　　當今的動作游戲控制器中集成動作傳感功能，使紅外線LED與遙控上的光傳感器協同工作，這樣它就可以作為一個精確的定點設備(可達5m)。該控制器需要兩節AA電池作為電源，如果僅為加速計提供電源，電池的使用壽命可達60小時;而如果同時給加速計和指示器提供電源，電池的使用時間則只有25小時。

　　遙控器中的加速計是模擬輸出，靈敏度為±2g 和 ±3g。動作由該加速計來檢測，電壓輸出發送至機載處理器，并進行數字化處理，然后通過藍牙協議發出，以實現低功耗和低輸入延遲，從而大幅減少動作控制和游戲響應之間的延遲。

　　當今的MEMS傳感器

　　MEMS加速計是測量靜態(由于地心引力的恒定力)和動態(由于運作或振動)加速度的傳感技術，取代了上一代游戲硬件控制所使用的按鈕。加速計傳感功能由 g-cell(感應單元)實現。g-cell 是使用半導體工藝(掩膜和刻蝕)形成的一種機械結構，它使用半導體材料(多晶硅)，是一組連接到可移動中心軸上的梁;加速時，中心軸在兩個梁之間移動。

ASIC 與 g-cell 一起，共同執行信號放大、校準和濾波功能，提供與加速度成比例的輸出。隨著MEMS技術在遙控器中的集成，就可以為游戲控制的動作信號進行數字化處理。過去幾年，加速計的g-cell經歷了一個不斷演進的過程。它在設計上提高了對加速度變化的靈敏度，同時降低了對封裝應力的靈敏度。封裝應力產生于印制電路板(PCB)組裝工藝中的板卡安裝過程。此外，該設計歷經各種結構變化。例如，飛思卡爾開發了一種單軸加速感應器，這種加速感應器有一個彈床式的G-Cell結構，當向X和Y軸的G-Cell施加加速度時，會像彈床一樣傾斜。這個結構設計為交叉手指型，可以移動感知X和Y軸的加速度。

　　g-cell 設計已經更改成一個XYZ 三軸傳感結構。在該結構中，交叉手指部分感應X軸和Y軸加速度，整個中心軸的上下移動來感應Z軸的加速度。XYZ三軸傳感解決方案的出現，使飛思卡爾在降低功耗、成本和尺寸的同時，進一步提高了產品性能。

　　運動傳感器向更高集成度發展

　　MEMS加速計最初是為汽車應用開發的，它們需要高度精確的加速/減速檢測來檢測撞車信號。直到研發了可以提高低加速度范圍(低重力范圍)檢測靈敏度的技術后，才出現了人機接口應用。過去10年，設計規范主要針對消費電子市場的小外形、低功耗、更高功能集成和更低成本目標。這一趨勢目前仍在繼續，尺寸方面現在已經實現3×3mm2的封裝，而諸如自動喚醒、自動休眠、閾值、脈沖和下落檢測等特性現在已經在產品中得到廣泛應用。飛思卡爾MMA7660FC 就是這一趨勢的最好證明。例如，用于拍打和脈沖檢測的配置寄存器，就允許客戶指定閾值水平、持續時間和debounce filter(內部抖動消除濾波器)。通過在傳感器內集成眾多特性，客戶能夠在他們的硬件上快速實施解決方案，并且幾乎不需要開發算法。這同樣降低了系統控制器的處理要求。

　　用無線實現更多可能

　　隨著傳感器功能和智能程度的提高，無線電的功能也在增加。飛思卡爾MC13224V包含一個運行在26MHz速率上的32位ARM7微控制器、兩個12位模數轉換器、片上IEEE 802.15.4 收發器、Flash存儲器、RAM、ROM和所有必需的RF匹配組件。你可能會問，要實現所有這些處理功能，需要哪些東西呢?許多無線傳感器應用都需要一個更智能的數據傳輸和分析網絡。所有動作處理都應在控制器上進行，這樣只向控制臺發送位置和動作向量信息，從而大幅降低網絡負載，而這對延遲非常敏感的應用(如游戲)至關重要。

　人體傳感器網絡是缺失的一環

　　為了讓游戲系統能夠識別所有身體動作，它要求游戲硬件超越傳統意義上的手持控制器;因此，要求每個玩家身上的無線傳感網絡都進行游戲控制。安裝在手臂、腿、軀干和頭部的傳感器應當支持整個范圍的動作檢測。人體動作受限于身體關節，但即使有這些限制，似乎也能實現無限制的動作。加速計測量數據，如一只上肢的動作和傾斜，可以傳送給同樣測量動作和傾斜的另一只上肢。每個傳感器都可能充當數據節點，負責測量數據并將它發送到節點集群主機，然后再確定整體動作。這個無線集群主機配備處理功能，能夠對身體的一部分或全部的動作進行分析。這個主機還配備了更高帶寬的無線電，使用WLAN(IEEE 802.11)或藍牙(IEEE 802.15.1)等協議，將信息發送到控制器上。由于藍牙協議最多只允許7個支持藍牙的器件，它在主處理節點上的效果最好，將玩家的所有動作信號發送給控制臺。但是，每個游戲機上的節點不能超過10個。

　　ZigBee協議設計用于可以在指定領域支持多個無線電的應用，而且這些無線電需要在無用戶干涉的情況下自動形成網絡。這對于游戲控制器來說是理想之選。打開控制器，就可以了解檢測新玩家，并馬上開始游戲。由于ZigBee協議是專為低功耗應用設計的，它能很好地滿足游戲控制器的需求，在游戲控制器中，可靠性、電池使用壽命和多功能性至關重要。

　　結論

　　目前，還沒有任何標準對人體傳感器網絡協議進行定義。但是，使用當今已經上市的硬件、仍在繼續開發的動作算法，以及消費游戲動作檢測領域出現的明顯的更高精確性趨勢，游戲生產商可以開發出自己的獨有方式，實現數據傳輸和傳感器數據融合。