基于微軟藍牙技術的鍵盤的整個系統基本上只有一個關鍵器件——Broadcom藍牙控制器。這款IC兼有藍牙收發器和鍵盤控制器雙重功能，還集成了鍵盤掃描接口，負責處理與按鍵有關的陣列信息。但基于該IC的無線鍵盤有一個顯著缺憾，若短間時內沒使用，再次敲擊按鍵時，不會立刻就有響應。雖然除了Broadcom的方案，也還有其它可選方案，但這些可選方面也有各自局限所在。
撰寫有關設計揭密的文章時，我通常會挑出被拆解系統的關鍵器件供應商，并由此與相關供應商的工程師討論各種設計問題。不過，對基于微軟藍牙技術的鍵盤的拆解卻顯得與眾不同，因為整個系統基本上只有一個關鍵器件——Broadcom藍牙控制器。
Broadcom的初衷是使鍵盤(和鼠標)的設計盡可能簡單。從市場角度來看，Broadcom并未將心思放在新奇的高端無線鍵盤上，其興趣點在于促成較低成本的藍牙鍵盤大量上市，進而催熱藍牙市場。目前，采用Broadcom控制器的鍵盤(與藍牙鼠標一起交付)市場售價約為100美元，而Broadcom希望這個價格能夠降至60美元。
該鍵盤的工業設計由微軟完成，它設計用于替代此前電池壽命短得多的型號。該鍵盤中采用的Broadcom BCM2040 IC是一款單芯片藍牙器件，兼有藍牙收發器和鍵盤控制器雙重功能。這款IC符合藍牙1.2規范，支持人機接口設備模式(HID)。該芯片采用了通過標準降壓CMOS技術實現的高性能2.4GHz射頻部分，其專有的自校準VCO架構可提供極佳的相噪性能，并支持整個頻段的快速跳頻技術。
圖3：BCM2040兼有藍牙收發器和鍵盤控制器雙重功能
該芯片集成了所有的濾波器，通過自校準可自動補償溫度變化。它集成了片上8051處理器和RAM/ROM存儲器、完全支持152個按鍵和用戶自定義熱鍵的鍵盤掃描接口、低壓降(LDO)穩壓器，還集成了正交信號解碼器，可同時支持滾珠式及光電鼠標設計。這種高集成特性對于降低系統成本而言至關重要。
“BCM2040是一款藍牙控制器，但我們針對鍵盤應用進行了量身設計，”Broadcom負責藍牙芯片的產品經理Tom Ramsthaler表示,“我們致力于使用單顆芯片完成所有功能，以此降低成本。所以，當你拆開鍵盤時，在里面就看不到太多東西。”而繼BCM2040之后，Broadcom還推出了支持藍牙2.0版規范的BCM2042芯片。它在BCM2040高集成度的基礎上，還進一步集成了用于存儲藍牙地址和配置數據的8KB非易失性閃存，以及用于支持外部傳感器的開關穩壓器。
無線鍵盤的一個關鍵問題是功耗。研究顯示，用戶希望無線鍵盤能使用6到8個月的時間，而不用更換電池。Broadcom的無線鍵盤與競爭產品一樣，使用兩節AA電池供電。而BCM2040中的藍牙基帶內核進行了優化，可延長電池使用時間。在正常使用條件下，微軟的設計能達到7個月的電池使用壽命。Broadcom聲稱，若采用BCM2042芯片，電池使用壽命可進一步延長。
設計缺憾
采用BCM2040的無線鍵盤的設計過程包括：開發按鍵掃描接口，增添一個額外的晶體(成本約35美分)、一個E2PROM(成本約15到20美分)、若干電阻和電容，以及一只電感。但該無線鍵盤有一個顯著缺憾：若短時間內沒使用鍵盤，當你再次敲擊按鍵時，鍵盤不會立刻就有響應。這是因為，若在預設時間內沒有使用鍵盤時，鍵盤將進入休眠狀態；所以，再次啟用時，鍵盤需要與計算機主機重新建立藍牙連接。“系統為按鍵安排了緩沖，所以敲擊按鍵時，需要一兩秒鐘時間來喚醒主機，”Ramsthaler表示，“鍵擊信息會傳送至主機，但會有約一秒鐘的延時。”
在休眠狀態下，該無線鍵盤的功耗為10到20微安。這就允許你走離計算機很長、很長時間，返回時電池仍能正常使用。當然，設計人員可以選擇使鍵盤始終處在消耗約300到400微安電流的上電狀態，這樣可以省去重新建立藍牙連接的時間(以及相關延時)，但這種方案會大幅縮短電池使用壽命。
主要優勢
以用戶可承受的方式將藍牙技術引入臺式電腦應用，除了無線鍵盤(和鼠標)以外，還催生了其它的一系列市場，可能(也應該)包括：打印機、MP3播放器、PDA、移動手持設備等。而Broadcom的Blink軟件極大地簡化了PC與手持設備間的鏈接，可幫助藍牙技術在這些領域的發展。
圖1：采用Broadcom的單片BCM2040 IC，簡化無線鍵盤設計
圖2：Broadcom提供基于其藍牙無線鍵盤控制器的參考設計
此外，藍牙技術的部分成本也能夠降低。例如，若PC本身支持藍牙，則鍵盤可以不帶藍牙適配器。對手持設備或PDA來說，藍牙雖增加了成本，但省去了USB連接和底座(cradle)的開銷。
Broadcom聲稱，其參考設計省去了設計師大部分繁復工作，其中就包括省去了美國聯邦通信委員會(FCC)的預測關。所以，Broadcom稱，如你自己仍需打通預測關，若采用Broadcom的參考設計就可確保你能順利過關。
可選方案對比分析
與Broadcom方案不同，另一種可選方案需要兩片IC：一片用于藍牙連接，另一片用于鍵盤控制。某些鍵盤生產商選用了這種包含兩片IC的方案，部分原因是該方案能支持更為標新立異的設計。除了增加一片IC，這種設計可能還需要外接閃存，以對固件進行定制。但由于Broadcom方案整合了全部所需固件，所以只需外加一片通過串口連接的E2PROM即可。
鍵盤設計師也可以選擇另一種替代方案，即采用諸如27MHz設計這樣的專有無線方案。這種替代方案只需一個晶體、一片低成本的處理器和四五只晶體管，原材料成本(BOM)僅約90美分。這種方案價格更便宜，但也有其局限所在。
舉例來說，藍牙采用跳頻技術。所以，同一間教室內的每位學生都能使用藍牙鼠標和鍵盤而不會產生干擾；而在27MHz系統，將遭遇干擾問題。當然，你可以為這些便宜的系統增加一個安全層，但同時也會抬高成本。相對而言，采用藍牙技術的無線鍵盤就沒有這個必要，因為操作系統本身預置了128位加密任務。除了干擾問題，27MHz方案也存在另一處局限。27MHz系統作用距離一般為約3至4英尺(約0.9至1.2米)；而藍牙方案的作用距離則可輕易地擴至30英尺(約9米)。