单芯片蓝牙无线键盘的设计及方案对比分析
基于微软蓝牙技术的键盘的整个系统基本上只有一个关键器件——Broadcom蓝牙控制器。这款IC兼有蓝牙收发器和键盘控制器双重功能，还集成了键盘扫描接口，负责处理与按键有关的阵列信息。但基于该IC的无线键盘有一个显著缺憾，若短间时内没使用，再次敲击按键时，不会立刻就有响应。虽然除了Broadcom的方案，也还有其它可选方案，但这些可选方面也有各自局限所在。
撰写有关设计揭密的文章时，我通常会挑出被拆解系统的关键器件供应商，并由此与相关供应商的工程师讨论各种设计问题。不过，对基于微软蓝牙技术的键盘的拆解却显得与众不同，因为整个系统基本上只有一个关键器件——Broadcom蓝牙控制器。
Broadcom的初衷是使键盘(和鼠标)的设计尽可能简单。从市场角度来看，Broadcom并未将心思放在新奇的高端无线键盘上，其兴趣点在于促成较低成本的蓝牙键盘大量上市，进而催热蓝牙市场。目前，采用Broadcom控制器的键盘(与蓝牙鼠标一起交付)市场售价约为100美元，而Broadcom希望这个价格能够降至60美元。
该键盘的工业设计由微软完成，它设计用于替代此前电池寿命短得多的型号。该键盘中采用的Broadcom BCM2040 IC是一款单芯片蓝牙器件，兼有蓝牙收发器和键盘控制器双重功能。这款IC符合蓝牙1.2规范，支持人机接口设备模式(HID)。该芯片采用了通过标准降压CMOS技术实现的高性能2.4GHz射频部分，其专有的自校准VCO架构可提供极佳的相噪性能，并支持整个频段的快速跳频技术。
该芯片集成了所有的滤波器，通过自校准可自动补偿温度变化。它集成了片上8051处理器和RAM/ROM存储器、完全支持152个按键和用户自定义热键的键盘扫描接口、低压降(LDO)稳压器，还集成了正交信号解码器，可同时支持滚珠式及光电鼠标设计。这种高集成特性对于降低系统成本而言至关重要。
“BCM2040是一款蓝牙控制器，但我们针对键盘应用进行了量身设计，”Broadcom负责蓝牙芯片的产品经理Tom Ramsthaler表示,“我们致力于使用单颗芯片完成所有功能，以此降低成本。所以，当你拆开键盘时，在里面就看不到太多东西。”而继BCM2040之后，Broadcom还推出了支持蓝牙2.0版规范的BCM2042芯片。它在BCM2040高集成度的基础上，还进一步集成了用于存储蓝牙地址和配置数据的8KB非易失性闪存，以及用于支持外部传感器的开关稳压器。
