脑洞无限！VR控制器竟然还可以这样设计

VR自2015年火起来以后，在去年更是涌现出无数的VR头盔，要说最为典型的三大VR头盔，非Oculus Rift、HTC Vive以及PlayStation VR莫属了。而与之相呼应的，则是它们各自搭配的VR输入设备。除了传统游戏手柄，如Oculus Rift标准版配套的Xbox One手柄，还有另外一些形态新颖的VR输入设备，如万向跑步机Kat Walk、The Manus手套控制器，甚至是Tesla Suit体感衣服控制。在2016年度CES展会上，来自法国的VR品牌3DRudder还推出了一款基于双脚控制的VR输入设备，真是让人脑洞惊奇的创意VR设备，只能说VR界真的是无限可能啊！只要有独特的想法并付诸实践，没有什么目标是不能达成的！

既然说到VR控制器，那么小编今天就抛砖引玉讲一讲几个主流VR头显都使用了哪些主控芯片，都有哪些方面的特长。

一、恩智浦的LPC1100系列MCU

HTC Vive专用手柄

据悉，HTC Vive产品配套专用手柄全身搭配多达24个传感器，以确保Lighthouse基站能够准确定位，HTC Vive手柄采用恩智浦LPC1100系列下的11U37F微控制器，基于ARM技术的LPC微控制器是致力于解决当前物联网设计挑战所推出的一系列处理器，其中LPC800系列MCU能作为市场上8位入门级MCU替代产品，LPC54000系列MCU则是针对面向大众的节能、主流系列，HTC Vive专用手柄采用的LPC1100系列主打入门级集成连接，主要应用于游戏和PC外设、遥控传感器、系统监控器、报警/照明系统等多个领域。

LPC1100系列是运行速率高达50 MHz的基于Cortex-M0的MCU。这组多元化的MCU涵盖了USB、LCD和CAN等行业标准功能，一些产品包括12通道12位ADC或I/O处理器（IOH）等特殊功能，在设计周期内随时为开发人员添加额外功能。

LPC1100 MCU解决方案非常适用于：

· 优选小尺寸、低引脚数、和/或低功耗的应用，满足集成的连接（USB或CAN）、模拟、段式LCD或EEPROM的要求

· BOM成本敏感度：片上USB PHY和CAN收发器降低成本

· 即插即用USB：认证的USB驱动器，VID/PID程序

· 高性能模拟：12通道/12位2 Msps、ADC、12位DAC、比较器、PWM和温度传感器

· 采用片上EEPROM存储数据，提高可靠性和性能

LPC1100系列包括：

· LPC1100：低功耗、低引脚数

· LPC11U00：USB器件

· LPC11C00：CAN

· LPC11D00：段式LCD显示器

· LPC11E00：EEPROM

· LPC11A00 ：模拟

· LPC1100LV：双电源电压

LPC1100系列（LPC11U37FBD64501）规格示例

二、北欧半导体nRF51822（低功耗蓝牙+2.4GHz无线）

Oculus Touch

Oculus自去年初就迟迟未发的Oculus Touch 体感手柄，而如今终于赶在年末（12月6日发货）有消息说要发布了！这款相比传统手柄Xbox One体验据称更胜一筹的体感手柄，除了基本的空间定位和体感追踪功能以外，据称还加入了最新的“电容传感电路”以及“接近感控制”两大黑科技，能够同时识别大拇指、食指和中指，大大增强了现实与虚拟的交互性。现今，根据相关网站拆解报告，这款被媒体评为“目前市面上最好的VR手柄”控制芯片采用的北欧半导体旗下的低功耗蓝牙nRF51922。

蓝牙低功耗是自从蓝牙4.0标准开始执行的核心规范部分，北欧半导体（Nordicsemi）针对蓝牙低功耗推出完整的一套无线连接方案。包括蓝牙低功耗和 2.4GHz 专利 SoC两个系列：nRF51822、nRF51922，针对蓝牙低功耗连接 IC的µBlue™ 系列：nRF8001、nRF8002 以及多款Bluetooth® 低功耗开发工具。如针对nRF51822系列的nRFgo 评估及开发套件。

北欧半导体蓝牙低功耗开发工具集

nRF51822介绍：

nRF51822 是功能强大、高灵活性的多协议 SoC，非常适用于 Bluetooth® 低功耗和 2.4GHz 超低功耗无线应用。 nRF51822 基于配备 256kB flash + 16kB RAM 的 32 位 ARM® Cortex™ M0 CPU 而构建。 嵌入式 2.4GHz 收发器支持蓝牙低功耗及 2.4GHz 操作，其中 2.4GHz 模式与 Nordic Semiconductor 的 nRF24L 系列产品无线兼容。

nRF51822 还具备丰富的模拟和数字周边产品，可以在无需 CPU 参与的情况下通过可编程周边产品互联 （PPI） 系统进行互动。 灵活的 31 引脚 GPIO 映射方案可使 I/O（例如串行接口、PWM 和正弦解调器）根据 PCB 需求指示映射到任何设备引脚。 这可实现完全的设计灵活性及引脚位置和功能。

nRF51822 支持 S110 蓝牙低功耗协议堆栈及 2.4GHz 协议堆栈（包括 Gazell），这两种协议堆栈在 nRF518 软件开发套件中均免费提供。nRF51822 需要单独供电，如果供电范围在 1.8-3.6V 之间，用户可选择使用芯片上的线性整流器，如果供电范围在 2.1-3.6V 之间，可以选择直流 1.8V 模式和芯片上的 DCDC 变压器。DC-DC 变压器的使用可在工作期间动态控制，并使 nRF51822 工作期间的射频峰值电流低于 10 mA @ 3V 供电 （TX @ 0 dBm & RX）。

nRF51822 具有 6x6mm 48 引脚 QFN 封装和 3.5x3.8mm 64 球形晶片水平芯片级封装 （WLCSP）。

nRF51822 提供 256k 或 128kB Flash 容量的不同版本。

nRF51822特性：

> 单芯片， 高灵活性， 2.4GHz 多协议设备

> 32 位 ARM Cortex M0 CPU 内核

> 256KB flash 16KB RAM

> 支持 S110 蓝牙低功耗协议堆栈

> S110 需要 80 kB 内存空间

> 线程安全和运行时保护

> 事件驱动 API

> 与 nRF24L 系列无线兼容

> 3 种数据率 （2Mbps/1Mbps/250kbps）

> +4dBm 输出功率

> -92.5dBm 敏感度、蓝牙低功耗

> 用于最大化能源效率应用和代码简化的 PPI 系统

> 具备对每个周边产品进行自动能源管理的灵活能源管理系统

> 用于模拟和数字 I/O 的可配置 I/O 映射

nRF51822配套产品

三、意法半导体STM32F103系列

索尼PlayStation VR配套手柄PS MOVE

据悉，索尼PS VR搭配手柄PS MOVE采用意法半导体STM32F103VBT6主芯片，集成了ARM架构32bit MCU处理器、闪存、ADC、各种接口和通讯电路等。

意法STM32F103系列主控芯片-- STM32F103VBT6

STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3。该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。

意法STM32F103系列介绍：

内核

· ARM 32位的Cortex-M3

· 最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ（DhrystONe2.1）

· 单周期乘法和硬件除法

存储器

· 从32K到512K字节的闪存程序存储器（STM32F103XXXX中的第二个X表示FLASH容量，其中：“4”=16K，“6”=32K，“8”=64K，B=128K，C=256K，D=384K，E=512K）

· 最大64K字节的SRAM

电源管理

· 2.0-3.6V供电和I/O引脚

· 上电/断电复位（POR/PDR）、可编程电压监测器（PVD）

· 4-16MHZ晶振振荡器

· 内嵌经出厂调教的8MHz的RC振荡器

· 内嵌带校准的40KHz的RC振荡器

· 产生CPU时钟的PLL

· 带校准的32KHz的RC振荡器

低功耗

· 睡眠、停机和待机模式

· Vbat为RTC和后备寄存器供电

模数转换器

· 2个12位模数转换器，1us转换时间（多达16个输入通道）

· 转换范围：0至3.6V

· 双采样和保持功能

· 温度传感器

DMA

· 2个DMA控制器，共12个DMA通道：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道

· 支持的外设：定时器、ADC、SPI、USB、IIC和UART

· 多达112个快速I/O端口（仅Z系列有超过100个引脚）

· 26/37/51/80/112个I/O口，所有I/O口一块映像到16个外部中断；几乎所有的端口均可容忍5V信号

调试模式

· 串行单线调试（SWD）和JTAG接口

· 多达8个定时器

· 3个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入

· 1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器

· 2个看门狗定时器（独立的和窗口型的）

· 系统时间定时器：24位自减型计数器

· 多达9个通信接口：

2个I2C接口（支持SMBus/PMBus）

3个USART接口（支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和调制解调控制）

2个SPI接口（18M位/秒）

CAN接口（2.0B主动）

USB 2.0全速接口

计算单元

· CRC计算单元，96位的新批唯一代码

封装

· ECOPACK封装

电路原理图