RF4CE是什麼
隨著種類繁多的家用電器被不斷搬進人們家中，各式各樣遙控器的數量也漸漸多了起來。本來為方便人們使用電器而發明的遙控器，由於數量的增多，導致人們在切換和維護上不得不花費額外的精力，煩惱也隨之而來。一些世界領先的一些消費類電子產品公司(如松下、飛利浦、三星和索尼)很早已經認識到，傳統的紅外線遙控器，由於協議種類的複雜以及一些明顯的缺陷，已經無法滿足用戶的需求。最初的時候，這些消費類電子公司只是著眼於解決一些眼前的問題（比如規範一些紅外線協定、改用射頻技術來增加遙控距離和範圍），對遙控器進行局部改進。很快他們發現，這種改進距離他們的目標還是太過遙遠。於是經過一段時間積累之後，他們決定聯合一些具有領先技術的半導體公司共同成立一個聯盟來共同解決傳統遙控器的問題，這個聯盟就是RF4CE聯盟。RF4CE聯盟除包括前面提到的幾家消費電子大廠，還吸引力飛思卡爾、德州儀器以及OKI等知名半導體公司。
RF4CE (Radio Frequency for Consumer Electronics)——顧名思義就是為消費電子提供的RF技術。目前採用的是全球通用頻段2.4GHz(常見的如藍牙和Wi-Fi)，協定則是基於2003年開始就有的IEEE 802.15.4標準。
2009年初，ZigBee組織宣佈與四家全球最大的消費電子製造商合作。最終產生了ZigBee RF4CE標準，該標準為針對家庭自動化和娛樂應用的基於ZigBee的RF遙控和設備開發提供了公共平臺。
圖1 RF4CE 架構
與ZigBee類似，RF4CE標準也以IEEE802.15.4的實體層和資料連結層為基礎，在網路層和應用層制定規範。因此，現有ZigBee晶片只需對韌體進行修改，就可以滿足RF4CE標準。因而在開發平臺方面，ZigBee與RF4CE可以共用。這也使得RF4CE標準在頒佈之後不久，用於測試的協議棧就被開發出來，供消費電子廠商進行測試。
令人興奮的RF4CE技術
如同德州儀器亞洲區低功耗無線產品部市場行銷經理陳雄基所言：“我們經過大概30年使用紅外遙控的經歷，現在每個人已經習慣拿起我們的紅外遙控對準我們要控制的東西，但很少有人會質疑，為什麼我們要這樣做才能控制設備？實際上，對於RF4CE技術來說，這個動作是不必要的。”而這僅僅是RF4CE技術帶來的一部分好處而已……
圖2 RF4CE通道,圖中灰色部份
穿透和長距離：
傳統的紅外線遙控器的有效距離在1至5米左右，且有效角度較小，只有在正面很窄範圍才能作用。而在相同的操控條件下，採用IEEE802.15.4射頻技術的RF4CE技術能夠輕鬆達到 20 至 50 米的連接距離（很多汽車的遙控鑰匙也是採用類似技術）。根據不同的應用，遙控距離還能通過略微提高功率而得到進一步的延長。
此外，紅外線遙控技術最明顯的局限就是需要在視線之內進行連接、而且幾乎不能有遮擋，這使得連接變得非常脆弱。而基於射頻技術的遙控與紅外遙控不同，其物理特性使得操控信號能夠穿透牆壁、地毯和家庭娛樂中心等阻隔視線的物體。這使得遙控器在不可視範圍內也能發揮作用。
雙向通信：
當視線外遙控成為可能之後，資訊回饋功能變得不可缺少。因為，遙控器使用者需要知道發出的操控信號是否被接受，是否正確執行等等，甚至再多要求一點，可以即時瞭解目前操作的的執行狀況（如音樂的播放位置、網路下載的進度等等，類似早期的高檔線控耳機），這樣就不必常常跑到設備前面去查看狀況了。而實現這些功能得基礎就是雙向通信，這對RF4CE技術來說輕而易舉，而單向通信的紅外線遙控器就無能為力了。
傳統的紅外線遙控器，一般需要2節5號或者7號鹼性電池，而且通常1年左右就要進行更換。根據有關廠商測算，相同使用條件下，採用RF4CE技術的遙控器，才使用紐扣電池的情況下，可以10年不換電池！延長電池工作時間的系統，對消費者和製造商雙方而言都會帶來一種雙贏結果。更大的意義在於環保，如果數以億計的紅外線遙控器都更換為RF4CE規格的遙控器，每年減少的電池用量，和隨之而來的環保效益將是一項巨大成就。
歸納起來，RF4CE技術說具有4個方面的主要優勢：傳輸距離大大增加、具備穿越障礙物能力、具備雙向通信能力、超低功耗。
陸續發佈的RF4CE產品
RF4CE聯盟成立之後，一些廠商陸續發佈了相應標準的產品
*德州儀器針對ZigBee RF4CE推出業界低功耗 RF 解決方案
2009年8月，德州儀器推出一款特別針對ZigBee/IEEE 802.15.4和ZigBee RF4CE的低功耗RF解決方案CC2530。基於CC2530的RF遙控開發工具也同時提供。CC2530工具包括一個簡單的遙控和一個CC偵錯器，接收端可以跟USB的介面連接，或者通過GPIO跟一些客戶需要的儀器來連。相對於TI早先的ZigBee晶片，CC2530將內置快閃記憶體由之前的128K提升到今天的256K，以滿足更複雜的應用需求。在RF特性上，CC2530將原來鏈路預算裡的94dB整合型到今天的101dB。此外，CC2530還可支援49個dB的相鄰通道抑制，也是業界領先指標。同時，CC2530還提供不同的功耗模式，讓它更彈性的實現低功耗的無線系統。此款晶片的尺寸也減小了，由原來CC2430的7x7，減小為6x6。
德州儀器的CC2530晶片
除了RF4CE這一重要應用外，CC2530適合的應用還包括能源管理、消費類電子、照明和家庭自動化的應用和工業應用。其中，工業應用又分為簡單感測器、生產流程控制和無線醫療設備等。
Freescale較早佈局RF4CE
早在2008年，飛思卡爾就宣佈加入了RF4CE聯盟，並一直與該聯盟在規範制定方面一直有著緊密的合作，將其成熟的Synkro技術編入規範。飛思卡爾於2007年推出Synkro™，目前已投入商業生產。公司現在正提供聯網協定軟體堆疊，並寫入IEEE® 802.15.4全球標準的顯著位置，供家庭娛樂產品設計使用，如數位電視、DVD播放機、音訊/視頻接收器、機上盒、迷你音樂台和遠端控制等。目前其MC1322x加上SynkroRF技術的開發平臺已經得到廣泛應用，Sony、松下均有相應產品問世。2009年6月，飛思卡爾半導體宣佈，由於成功實施ZigBee RF4CE規範，已通過ZigBee聯盟推出的Golden Unit認證。
飛思卡爾MC1322x開發平臺
*Microchip推出用於RF電子產品並符合ZigBee RF4CE協議和XLP的平臺
2009年底，Microchip宣佈，其符合ZigBee RF4CE的平臺已經獲得認證，能夠實現新一代RF遙控器和消費電子產品。該平臺包括Microchip的nanoWatt XLP超低功耗PIC單片機、MRF24J40 IEEE 802.15.4收發器和已獲得美國聯邦傳播委員會（FCC）認證的模組，以及業內最小存儲空間佔用的ZigBee RF4CE認證協定堆疊。
消費電子行業正迅速由要求視距操作且範圍有限的紅外線遙控器轉向更加強大和通用的射頻（RF）無線技術。ZigBee RF4CE協議為這種過渡提供了一個行業標準，確保OEM或售後市場遙控器和消費電子產品之間的互通性，同時促進音訊/視頻娛樂設備之間的互相通信，改善用戶體驗。
Microchip ZigBee RF4CE平臺
除了低功耗，相容的PIC XLP單片機還提供了廣泛的整合型週邊，以實現電容感測、USB和多種模擬功能。而且可提供免費軟體支援這些週邊，包括Microchip的USB協定棧和庫，以及mTouch感測軟體。為了配合其符合IEEE 802.15.4的2.4 GHz MRF24J40收發器和經機構認證的收發器模組，Microchip還提供了一個高效、極具成本效益的平臺，便於在RF遙控器和設備中實現新的RF4CE協議。
*NEC電子推出三款16位元MCU，針對ZigBee RF4CE應用
2009年底，NEC電子(現為瑞薩電子)公司近日推出其三個新的16位全閃微控制器（MCU），具有嵌入式的IEEE802.15.4相容的2.4千兆赫(GHz)射頻（RF）收發器，用於ZigBee RF4CE，符合在消費電子產品中的遠端控制的工業標準。新的MCU非常適合應用於RF遠端控制，提供業界最低的功耗水準。三個新的MCU採用56引腳和 8×8mm方形扁平無引線（QFN）封裝，元件型號根據其快閃記憶體記憶體容量來定：μPD78F8056提供64 千位元組(KB)快閃記憶體，μPD78F8057具有96KB，μPD78F8058具有128KB。
NEC的μPD78F8058晶片
射頻遠端控制器與先進的數位TV，機上盒（STB），Blu-ray光碟器件和其它視聽（AV）家庭娛樂器件結合在一起，緩解了紅外遠端控制的幾個缺點，如：單向通信和可視線限制。在RF4CE 遠端控制中，雙向通信使得先進的家庭娛樂系統支援複雜功能。AV系統通過消除可視線問題，可形成用於指揮和控制目的的自身網路，因此增強了使用者體驗。 RF4CE標準的安全性能符合合法器件標準，保護其網路內的資料交換。
*GreenPeak推出超低功耗GP500C RF4CE晶片
2010年初，荷蘭GreenPeak科技推出符合ZigBee RF4CE國際標準，超功耗遙控器射頻晶片——GP500C系列。GP500C比傳統射頻晶片省電高達85%，支持CR2032紐扣電池，每天按鍵500次，原則上可使用36年，在全球率先實現RF4CE遙控器“電池永不更換”！
此外，GP500C具用雙天線射頻，通訊連結強度高，遠距離傳輸範圍達30米～50米，採用單層PCB板，更少的週邊器件，有利於降低RF遙控器BOM成本，採用了GreenPeak的越低功率Emerald GP500C通信控制器、雙分集天線以及紅外和射頻發射器的遙控參考設計，可輕鬆實現從紅外線遙控器到射頻遙控器的過渡。
採用GP500C的參考樣板
此外，Cypress、臺灣廠商笙科電子、達威電子等廠商也均有相應的晶片陸續面世。
結語
目前，擺在RF4CE標準面前的主要問題還是價格。RF4CE聯盟成立以後，原本壁壘分明的影音家電遙控器市場藩籬勢必被打破，RF4CE標準制定之後，系統開發成本隨之將快速降低。一旦RF4CE變為開放標準，晶片價格迅速下降指日可待，當RF4CE遙控器的成本具備與傳統紅外線遙控器競爭的實力的話，那麼等待它的就是一個擁有5億用戶的巨大市場。我們也期待RF4CE早日獲得成功。
隨著種類繁多的家用電器被不斷搬進人們家中，各式各樣遙控器的數量也漸漸多了起來。本來為方便人們使用電器而發明的遙控器，由於數量的增多，導致人們在切換和維護上不得不花費額外的精力，煩惱也隨之而來。一些世界領先的一些消費類電子產品公司(如松下、飛利浦、三星和索尼)很早已經認識到，傳統的紅外線遙控器，由於協議種類的複雜以及一些明顯的缺陷，已經無法滿足用戶的需求。最初的時候，這些消費類電子公司只是著眼於解決一些眼前的問題（比如規範一些紅外線協定、改用射頻技術來增加遙控距離和範圍），對遙控器進行局部改進。很快他們發現，這種改進距離他們的目標還是太過遙遠。於是經過一段時間積累之後，他們決定聯合一些具有領先技術的半導體公司共同成立一個聯盟來共同解決傳統遙控器的問題，這個聯盟就是RF4CE聯盟。RF4CE聯盟除包括前面提到的幾家消費電子大廠，還吸引力飛思卡爾、德州儀器以及OKI等知名半導體公司。
RF4CE (Radio Frequency for Consumer Electronics)——顧名思義就是為消費電子提供的RF技術。目前採用的是全球通用頻段2.4GHz(常見的如藍牙和Wi-Fi)，協定則是基於2003年開始就有的IEEE 802.15.4標準。
2009年初，ZigBee組織宣佈與四家全球最大的消費電子製造商合作。最終產生了ZigBee RF4CE標準，該標準為針對家庭自動化和娛樂應用的基於ZigBee的RF遙控和設備開發提供了公共平臺。
圖1 RF4CE 架構
與ZigBee類似，RF4CE標準也以IEEE802.15.4的實體層和資料連結層為基礎，在網路層和應用層制定規範。因此，現有ZigBee晶片只需對韌體進行修改，就可以滿足RF4CE標準。因而在開發平臺方面，ZigBee與RF4CE可以共用。這也使得RF4CE標準在頒佈之後不久，用於測試的協議棧就被開發出來，供消費電子廠商進行測試。
令人興奮的RF4CE技術
如同德州儀器亞洲區低功耗無線產品部市場行銷經理陳雄基所言：“我們經過大概30年使用紅外遙控的經歷，現在每個人已經習慣拿起我們的紅外遙控對準我們要控制的東西，但很少有人會質疑，為什麼我們要這樣做才能控制設備？實際上，對於RF4CE技術來說，這個動作是不必要的。”而這僅僅是RF4CE技術帶來的一部分好處而已……
圖2 RF4CE通道,圖中灰色部份
穿透和長距離：
傳統的紅外線遙控器的有效距離在1至5米左右，且有效角度較小，只有在正面很窄範圍才能作用。而在相同的操控條件下，採用IEEE802.15.4射頻技術的RF4CE技術能夠輕鬆達到 20 至 50 米的連接距離（很多汽車的遙控鑰匙也是採用類似技術）。根據不同的應用，遙控距離還能通過略微提高功率而得到進一步的延長。
此外，紅外線遙控技術最明顯的局限就是需要在視線之內進行連接、而且幾乎不能有遮擋，這使得連接變得非常脆弱。而基於射頻技術的遙控與紅外遙控不同，其物理特性使得操控信號能夠穿透牆壁、地毯和家庭娛樂中心等阻隔視線的物體。這使得遙控器在不可視範圍內也能發揮作用。
雙向通信：
當視線外遙控成為可能之後，資訊回饋功能變得不可缺少。因為，遙控器使用者需要知道發出的操控信號是否被接受，是否正確執行等等，甚至再多要求一點，可以即時瞭解目前操作的的執行狀況（如音樂的播放位置、網路下載的進度等等，類似早期的高檔線控耳機），這樣就不必常常跑到設備前面去查看狀況了。而實現這些功能得基礎就是雙向通信，這對RF4CE技術來說輕而易舉，而單向通信的紅外線遙控器就無能為力了。
傳統的紅外線遙控器，一般需要2節5號或者7號鹼性電池，而且通常1年左右就要進行更換。根據有關廠商測算，相同使用條件下，採用RF4CE技術的遙控器，才使用紐扣電池的情況下，可以10年不換電池！延長電池工作時間的系統，對消費者和製造商雙方而言都會帶來一種雙贏結果。更大的意義在於環保，如果數以億計的紅外線遙控器都更換為RF4CE規格的遙控器，每年減少的電池用量，和隨之而來的環保效益將是一項巨大成就。
歸納起來，RF4CE技術說具有4個方面的主要優勢：傳輸距離大大增加、具備穿越障礙物能力、具備雙向通信能力、超低功耗。
陸續發佈的RF4CE產品
RF4CE聯盟成立之後，一些廠商陸續發佈了相應標準的產品
*德州儀器針對ZigBee RF4CE推出業界低功耗 RF 解決方案
2009年8月，德州儀器推出一款特別針對ZigBee/IEEE 802.15.4和ZigBee RF4CE的低功耗RF解決方案CC2530。基於CC2530的RF遙控開發工具也同時提供。CC2530工具包括一個簡單的遙控和一個CC偵錯器，接收端可以跟USB的介面連接，或者通過GPIO跟一些客戶需要的儀器來連。相對於TI早先的ZigBee晶片，CC2530將內置快閃記憶體由之前的128K提升到今天的256K，以滿足更複雜的應用需求。在RF特性上，CC2530將原來鏈路預算裡的94dB整合型到今天的101dB。此外，CC2530還可支援49個dB的相鄰通道抑制，也是業界領先指標。同時，CC2530還提供不同的功耗模式，讓它更彈性的實現低功耗的無線系統。此款晶片的尺寸也減小了，由原來CC2430的7x7，減小為6x6。
德州儀器的CC2530晶片
除了RF4CE這一重要應用外，CC2530適合的應用還包括能源管理、消費類電子、照明和家庭自動化的應用和工業應用。其中，工業應用又分為簡單感測器、生產流程控制和無線醫療設備等。
Freescale較早佈局RF4CE
早在2008年，飛思卡爾就宣佈加入了RF4CE聯盟，並一直與該聯盟在規範制定方面一直有著緊密的合作，將其成熟的Synkro技術編入規範。飛思卡爾於2007年推出Synkro™，目前已投入商業生產。公司現在正提供聯網協定軟體堆疊，並寫入IEEE® 802.15.4全球標準的顯著位置，供家庭娛樂產品設計使用，如數位電視、DVD播放機、音訊/視頻接收器、機上盒、迷你音樂台和遠端控制等。目前其MC1322x加上SynkroRF技術的開發平臺已經得到廣泛應用，Sony、松下均有相應產品問世。2009年6月，飛思卡爾半導體宣佈，由於成功實施ZigBee RF4CE規範，已通過ZigBee聯盟推出的Golden Unit認證。
飛思卡爾MC1322x開發平臺
*Microchip推出用於RF電子產品並符合ZigBee RF4CE協議和XLP的平臺
2009年底，Microchip宣佈，其符合ZigBee RF4CE的平臺已經獲得認證，能夠實現新一代RF遙控器和消費電子產品。該平臺包括Microchip的nanoWatt XLP超低功耗PIC單片機、MRF24J40 IEEE 802.15.4收發器和已獲得美國聯邦傳播委員會（FCC）認證的模組，以及業內最小存儲空間佔用的ZigBee RF4CE認證協定堆疊。
消費電子行業正迅速由要求視距操作且範圍有限的紅外線遙控器轉向更加強大和通用的射頻（RF）無線技術。ZigBee RF4CE協議為這種過渡提供了一個行業標準，確保OEM或售後市場遙控器和消費電子產品之間的互通性，同時促進音訊/視頻娛樂設備之間的互相通信，改善用戶體驗。
Microchip ZigBee RF4CE平臺
除了低功耗，相容的PIC XLP單片機還提供了廣泛的整合型週邊，以實現電容感測、USB和多種模擬功能。而且可提供免費軟體支援這些週邊，包括Microchip的USB協定棧和庫，以及mTouch感測軟體。為了配合其符合IEEE 802.15.4的2.4 GHz MRF24J40收發器和經機構認證的收發器模組，Microchip還提供了一個高效、極具成本效益的平臺，便於在RF遙控器和設備中實現新的RF4CE協議。
*NEC電子推出三款16位元MCU，針對ZigBee RF4CE應用
2009年底，NEC電子(現為瑞薩電子)公司近日推出其三個新的16位全閃微控制器（MCU），具有嵌入式的IEEE802.15.4相容的2.4千兆赫(GHz)射頻（RF）收發器，用於ZigBee RF4CE，符合在消費電子產品中的遠端控制的工業標準。新的MCU非常適合應用於RF遠端控制，提供業界最低的功耗水準。三個新的MCU採用56引腳和 8×8mm方形扁平無引線（QFN）封裝，元件型號根據其快閃記憶體記憶體容量來定：μPD78F8056提供64 千位元組(KB)快閃記憶體，μPD78F8057具有96KB，μPD78F8058具有128KB。
NEC的μPD78F8058晶片
射頻遠端控制器與先進的數位TV，機上盒（STB），Blu-ray光碟器件和其它視聽（AV）家庭娛樂器件結合在一起，緩解了紅外遠端控制的幾個缺點，如：單向通信和可視線限制。在RF4CE 遠端控制中，雙向通信使得先進的家庭娛樂系統支援複雜功能。AV系統通過消除可視線問題，可形成用於指揮和控制目的的自身網路，因此增強了使用者體驗。 RF4CE標準的安全性能符合合法器件標準，保護其網路內的資料交換。
*GreenPeak推出超低功耗GP500C RF4CE晶片
2010年初，荷蘭GreenPeak科技推出符合ZigBee RF4CE國際標準，超功耗遙控器射頻晶片——GP500C系列。GP500C比傳統射頻晶片省電高達85%，支持CR2032紐扣電池，每天按鍵500次，原則上可使用36年，在全球率先實現RF4CE遙控器“電池永不更換”！
此外，GP500C具用雙天線射頻，通訊連結強度高，遠距離傳輸範圍達30米～50米，採用單層PCB板，更少的週邊器件，有利於降低RF遙控器BOM成本，採用了GreenPeak的越低功率Emerald GP500C通信控制器、雙分集天線以及紅外和射頻發射器的遙控參考設計，可輕鬆實現從紅外線遙控器到射頻遙控器的過渡。
採用GP500C的參考樣板
此外，Cypress、臺灣廠商笙科電子、達威電子等廠商也均有相應的晶片陸續面世。
結語
目前，擺在RF4CE標準面前的主要問題還是價格。RF4CE聯盟成立以後，原本壁壘分明的影音家電遙控器市場藩籬勢必被打破，RF4CE標準制定之後，系統開發成本隨之將快速降低。一旦RF4CE變為開放標準，晶片價格迅速下降指日可待，當RF4CE遙控器的成本具備與傳統紅外線遙控器競爭的實力的話，那麼等待它的就是一個擁有5億用戶的巨大市場。我們也期待RF4CE早日獲得成功。
