采用EFM32构建主动快门式3D眼镜的设计方案

关键词： 3D眼镜 , EFM32 , 北高智 , 主动快门式

3D眼镜主要分为色差式、偏光式和主动式3种类型。其中主动快门式3D眼镜由于观看效果最为出色、容易实现全高清和蓝光3D片源资源多等特点，使其成为了市场首选。

目前主动快门式3D眼镜主要是通过红外信号实现和显示画面的同步，常用的接收红外信号的方法有：
1、 一体化红外接收头：目前有很多厂家把光电二极管和滤波放大威廉希尔官方网站 集成到一体化接收头中，这种接收头具有很小的体积，广泛应用于红外遥控器的接收威廉希尔官方网站 中。但是由于其接收信号的时间分辨率很低，不能区分出红外信号的细节，从而严重制约其在快门式3D眼镜上的应用。

2、光电二极管加运放：利用分立的光电二极管、阻容元器件和运放来搭建红外信号的滤波放大威廉希尔官方网站 ，这样可以针对快门式3D电视信号设计出合适滤波带宽和放大倍数的威廉希尔官方网站 。缺点就是由于加入了运放和阻容元件使威廉希尔官方网站 板面积增加，导致3D眼镜显得臃肿。

由于以上原因，我们希望能有一个既可定制化又尽可能少占空间的决解方案。由于EFM32内部集成了模拟运放和模拟比较器，从而使单芯片的信号链决解方案成为可能。



系统结构

EFM32是由挪威Energymicro公司采用ARM Cortex-M3内核设计而来的高性能低功耗32位微控制器。它具有突出的低功耗特性，适用于“三表”（电表、水/热表、气表）、工业控制、警报安全系统、健康与运动应用系统、手持式医疗设备、智能家居控制以及对功耗有非常苛刻要求的领域。

图1是主动快门式3D眼镜的结构框图，包括主处理器，3D眼镜专用的供电、充电及升压驱动芯片，电池和LCD镜片。

2012-9-6 15:34:57 上传

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图 1 主动快门式3D眼镜结构框图。



主控制器

EFM32可以工作在EM0~EM4共5种工作模式下，灵活多样的功耗配置能大大降低整机的功耗。当眼镜处于待机模式下，可使用EFM32的EM4模式，此时仍然可以使用GPIO端口来唤醒MCU，而功耗仅有900nA。仅2us的唤醒时间及外设反射系统使得MCU内核可以绝大部分时间处于EM3的睡眠状态从而进一步降低功耗。


LCD镜片

目前市面上常见的LCD镜片一般工作于±10V，所以一般需要一个10V的升压威廉希尔官方网站 和模拟开关进行驱动，这里我们使用专用的芯片来实现。

电池

可以选用纽扣电池或者锂电池。

方案优势

相对于传统的8位、16位单片机实现的主动快门式3D眼镜，基于EFM32实现的本方案具有以下优势：
超低功耗
EFM32是全球最低功耗的32位微控制器。处理同步信号时工作于EM0模式功耗仅为150uA/MHz，之后即可进入EM3的低功耗模式，此时的内核功耗更是低至0.59uA。由于主动快门式3D眼镜为电池供电，对功耗有很高的要求，因此EFM32的低功耗具有明显的优势。

集成度高，性能高
EFM32是Cortex-M3内核，内核的指令效率以及代码密度比传统的8位单片机高。内置的集成模拟运放和模拟比较器，还有可编程的运放反馈回路使得单颗EFM32芯片即可实现了完整的信号链，只要EFM32 + 3D眼镜专业芯片共2个芯片即可完成整体的设计。

扩展性良好
EFM32的TG、G、GG系列之间具有良好的兼容性，同型号不同系列的芯片是pin-pin兼容，保证用户在统一的硬件平台上，可进行不同功能需求的裁剪。Flash资源从最低的4KB~1024KB，RAM资源从2KB~128KB。


总结

EFM32具有优异的低功耗特性，以及单芯片外设即可完成整个信号的放大和处理能力，非常适合于对于低功耗和空间有一定要求的主动快门式3D眼镜应用。EFM32内核采用目前流行的Cortex-M3设计，极大地缩短了开发者的开发时间。EFM32具有丰富的外设，为系统扩展功能及降低成本提供了条件。