NXP 游戏手柄应用上的 MCU 和无线 Controller 产品介绍

游戏达人应该对游戏手柄不陌生，但是不知道大家对游戏手柄的方案是否有有所了解，游戏手柄一般有一些什么功能呢？或者说是需要什么芯片呢？游戏手柄的芯片肯定是不少的，最重要的应该就是主控和无线传输的芯片了，另外还有一些传感器，比如重力传感器、陀螺仪等，另外还有马达震动，有些还带有 NFC 读卡，或者 Ntag 配对的功能。我们今天主要介绍的是主控和无线部分，另外的部分请大家持续关注刺客江小流的博文吧～

大家有关注游戏外设市场的话，应该有了解到，因为传输速率优势，在无线游戏外设中，2.4G 是有自己的一席之地的，恩智浦在 2.4G Controller 上也有一款非常有竞争力的产品，如果有关注  Headset 产品应该有了解过 NxH3670 这款产品，这款产品不仅可以应用于 Headset 还可以应用于游戏手柄。

以下是 NxH3670 的特性参数：

• Supports BLE 1 & 2 Mbps mode
• TX output power of -10 dBm to +4 dBm
• RX sensitivity of

        -94 dBm in BLE 1 Mbps mode

        -90 dBm in BLE 2 Mbps mode

• Supports 16 MHz and 32 MHz XTAL
• Industry-lowest Power RF Transceiver

        Continuous RX 4 mA @ 1.2 V

        Continuous TX (0 dBm) 7 mA @ 1.2 V

• Manages interfaces: slave SPI, UART, SWD
• I2S audio interface to external codec / host

使用 NxH3670 来实现音频和用户数据的无线传输，因此此方案也具有如下的优势：

1. 低延时：音频延时小于 20ms，用户数据延时约为 5ms
2. 低功耗：NxH3670 工作在 2V 时, 功耗可降低 8.5mW

另外主控部分，推荐 NXP MCU LPC5528，以下是 LPC552x 的特性参数：

• CPU：150MHZ Cortex-M33
• Memory

        512/256 KB Flash

        256/144 KB RAM

• Peripherals

        USB 2.0 Full & High-speed  USB

        8 Channel FlexComm Interface

        8 Channel UART/SPI/I2C/I2S

        Up to 64 General GPIO

• Packages

         HLQFP100 (14 x 14 mm)

         VFBGA98(7 x 7 mm)

         HTQFP64(10 × 10 mm)

• Operating voltage: 1.8 to 3.6V
• Temperature range: -40 to 85C

LPC5528 的优势有以下两点：

1. LPC5528 的 Flash 大小为 512KB，内存够大，可以给客户留足了内存空间去实现自己的 功能。
2. LPC5528 有两个 USB 接口，一个是 Full Speed USB，另一个是 High Speed USB。使用High Speed USB 接口，可以提高 USB Dongle 和 USB 主机之间传输速率，缩短 USB 主机对用户事件的响应时间。

在方案设计上，有 Dongle 部分和手柄部分，Dongle 部分需要一颗 MCU LPC5528，无线传输部分通过 NxH3670 来实现，LPC5528 可以跟 PC 端通过 USB 来进行通信，Dongle 与手柄可以通过蓝牙 & 2.4G 来进行通信，手柄部分是以 LPC5528 为主控，无线通信是 NxH3670，另外加一颗 Codec 可以实现音频播放和麦克风输入。

使用恩智浦的游戏手柄方案，可以实现了以下的功能：

1. 两路音频通道：下行通道（扬声器）和上行通道（麦克风）。
2. 一路用户数据通道，用来传输用户数据，比如手柄控制、音频控制信号等。
3. 支持有线和无线两种模式。
4. 支持 USB VCOM 功能，通过 USB VCOM 工具配置系统参数。
5. 支持 OTA 升级

恩智浦和 WPI 可以提供完整的生态支持，包括软件、硬件和相关文档。在软件上，此方案用了 Headset 方案的软件架构，在此软件架构的基础上还增加了一个 USB HID 类，来实现游戏控制器的功能。当手柄端有用户事件发生时，用户事件会先通过用户数据通道传输到 Dongle 端，然后 Dongle 端再使用 USB HID 类将用户事件按照指定格式上传给 USB 主机。

NXP 也提供了丰富的文档供客户参考，除了可以参考 NxH3670 SDK 开发包中众多文档之外，还可以参考下面三篇关于无线手柄方案的应用笔记，此文档可以在 NXP 官网下载：

1. AN13081 Wireless Gamepad Solution based on LPC5528 and NxH3670.
2. AN13082 Getting Started with LPC5528 Wireless Gamepad Solution.
3. AN13083 Wireless Gamepad OTA upgrade.

此方案的最大优势在于无线传输的功耗低，且 USB 接口有支持 High Speed USB，Dongle与 PC 端的通信速度也较快，另外方案也有丰富的文档可以参考，客户的开发可以节约时间，如有任何问题，可以随时联系刺客江小流～

参考文献：

《NXP的无线游戏手柄的方案》— 恩智浦 MCU 加油站