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1、蓝牙车载系统的组成和标准分析通过具有蓝牙功能的手机，蓝牙车载系统可以实现汽车自动故障诊断、电子导航等多种富有创意的应用。本文介绍了这些应用设计思路，并具体分析了蓝牙车载系统的组成构造和蓝牙免提应用标准。车载系统正向智能化、信息化和网络化方向开展，汽车市场已经成为电子工业一个重要的增长点，无线通讯技术在汽车等挪动系统中有着广泛的应用前景。本文介绍的汽车蓝牙应用主要以手机为无线网关，车载系统通过蓝牙无线链路和手机连接，再连入外部无线网络。利用该方案，用户通过一部蓝牙手机就可以方便地使用以下功能：免提：用户进入车内，车载系统自动连接上用户手机。用户在驾车时，无须用手操纵就可以用声控完成拨号、接听、挂
2、断和音量调节等功能，通过车内麦克风和音响系统进全双工免提通话。汽车遥控：用户可以在10米范围内用手机控制车门和车中的各类开关。音乐下载：用户可以通过手机下载音乐到汽车音响中播放。电子导航：用户可以通过手机下载电子地图等数据到车载GPS导航系统中，导航系统得到当前坐标参数再通过手机短信传回导航中心。汽车自动故障诊断系统：车载系统可以通过手机将故障代码等信息发往维修中心，维修中心派人前来修理时可以按故障代码等信息预备好相应的配件和修理工具。蓝牙在车载系统中的全面应用需要解决硬件和软件方面的问题。硬件实现蓝牙的射频和基带局部，工作温度范围、可靠性和价格是在设计硬件时应考虑的重点问题，车载系统的各种上
3、层功能由软件实现。免提作为蓝牙在车载系统中的主要应用，其应用标准已经成熟并获得诸多手机厂商的支持。射频芯片在2.4GHz频段提供数据和语音无线双向传送。基带芯片包含跳频、信道加密解密、鉴权、SCO语音编解码等硬件，以及链路治理、HCI接口等固件。处理器运行蓝牙上层协议栈、应用标准和语音算法等核心软件。为方便描绘，本文将射频、基带和处理器局部称为蓝牙子系统。汽车音响通过车内麦克风和扬声器为蓝牙子系统提供声音的输入输出。主控制器运行人机接口MMI等软件，对蓝牙子系统、汽车音响和其他车载电子设备进展集中控制治理，并将有关信息显示在图形用户界面GUI上。一、蓝牙子系统构造分析蓝牙子系统包含实现蓝牙车载
4、应用标准有关的软硬件。基带芯片通过UART和SSI接口连接处理器：HCI命令、数据和事件通过UART接口传输；SCO数据通过SSI接口传输。如前所述，处理器运行蓝牙上层协议栈、应用标准和语音算法等核心软件。图2给出了蓝牙子系统中处理器上运行的软件构造。电路支持包BSP包含所有与硬件有关的代码，可以保证上层软件良好的硬件无关性。RTOS为软件提供良好的构造和实时性能。设计时应充分考虑RTOS的RAM、ROM占用大小、中断响应和任务切换时间，以及调度算法是否知足语音算法等局部对实时性的要求。蓝牙协议栈包括HCIHOST、L2CAP、SDP和RFCOMM等上层协议。在协议栈之上，按不同的应用要求放置
5、有假设干应用标准，如免提应用标准和耳机应用标准。由于新的应用标准不断出现，软件构造应便于参加新的应用标准以备将来扩大应用范围。数据库提供记录的添加、删除和查找功能来治理本地和远端蓝牙设备的数据，通常这些数据存放在Flash存储器中。存放的数据有本地设备的蓝牙地址、设备名称、配对密码和SDP记录，以及远端设备的蓝牙地址、设备名称、SDP记录、链路密钥、鉴权和受权方案。由于系统需要和多个远端设备配对，数据库应有足够的容量来存放多个远端设备的数据。蓝牙治理层BluetoothME对协议栈和数据库调用使其按一定流程工作，进而执行访问控制治理、连接收理和平安治理等。在车载系统中还需要提供语音算法，由于在
6、免提通话时对方可以听到自己的回声，可以采用回声抵消AEC技术来消除。行车经过中进展免提通话时，发动机噪声、路面噪声、风声会进入车内麦克风，影响通话质量。采用噪音抑制NS技术可以抑制车内噪声以进步通话明晰度。为了增加行车平安，语音识别VR技术可以让驾驶员无需手动操纵电子设备，通过预先录入的声音指令，驾驶员可以拨打，接听等；语音合成VS技术用语音信号提醒驾驶员需要进展的操纵或者一些值得留意的信息；语音治理层对各种语音算法模块进展治理，如配置算法参数和缓冲区数据输入输出等；人机接口层MMIInterface是外部与蓝牙子系统进展通讯的接口，这种通讯使用专门的协议，外部MMI主机通过该协议发送命令到人
7、机接口层，人机接口层解释收到的命令，继而控制应用层进展相应的动作，同时应用层也会将蓝牙子系统的数据、状态和事件送往人机接口层，人机接口层通过该协议发送命令到外部MMI主机。应用层承受所有来自人机接口层和蓝牙治理层的事件，在一定的应用条件约束下对接收到的事件进展处理，并执行相应的动作以控制人机接口层、蓝牙治理层和语音治理层进展有序工作。应用层还负责对异常情况进展处理，比方人机接口层收到错误指令、蓝牙链路的异常断开、鉴权失败等，通过适当的错误处理机制来进步系统的可靠性。蓝牙应用标准规定了为实现某种应用，双方蓝牙设备应知足的一些技术标准。包括应用特性的规定、应用模型的定义、核心协议栈的配置、在核心协
8、议上为实现特定应用而定义的协议，以及为了知足互操纵性要求的其他规定，这些规定分为强迫性支持、有条件支持和可选支持。由以上构造可以看出，通过公道配置各软件功能模块就可以在一样硬件平台上支持多个应用标准。二、蓝牙免提应用标准蓝牙免提应用标准规定了在语音网关和免提设备之间建立蓝牙数据和语音连接的经过，以及免提设备怎样基于该连接对手机进展远程控制，并访问外部网络以实现功能。该标准中的语音网关是免提设备与外界进展语音通讯的桥梁，一般语音网关是指GSM或者CDMA手机。通过语音网关，免提设备可以使用蜂窝网提供的效劳。免提设备和语音网关连通后，用户可以进展免提通话。在这里免提设备一般指蓝牙车载系统。该标准规
9、定了语音网关和免提设备应支持的特性，语音网关和免提设备必须支持建立效劳级连接SLC。所有的控制信令在SLC上传递。蓝牙免提应用标准的典型应用如图3所示。此时蓝牙车载系统是免提设备，手机充当语音网关。图中的手机具有蓝牙功能，第一次使用前需要和蓝牙车载系统进展绑定，用户输入正确的密码后，绑定即告成功。此后，经过绑定的蓝牙手机靠近蓝牙车载系统10米左右，两者就能自动建立连接。协议栈的配置情况。免提标准是通过在RFCOMM上传送专用控制命令来实现的，这些命令是通用AT指令集的一个子集，同时添加了有关的专用指令。通过这些AT指令可以完成状态显示、接听、回绝、挂断、传输双音多频码DTMF、远程音量控制、控
10、制回声抵消、噪声抑制和语音识别等功能。另外，为了知足互操纵性要求，免提标准还就蓝牙信道的连接经过、平安治理等方面做出了一些规定。免提标准规定语音网关和免提设备之间进展绑定时，语音网关应该是提议者。语音网关提议设备查询，免提设备进展查询扫描，通过设备查询语音网关就可以找到有效范围内的免提设备。然后语音网关通过呼唤Page与免提设备建立连接，提议绑定流程。在该情况下，语音网关只能作为主设备，免提设备为从设备。绑定完成后，可以由免提设备或语音网关任何一方提议连接恳求，没有固定的主从设备之分。免提标准本身不对蓝牙链路的平安性提出强迫性要求。就免提应用而言，为了保证通话内容的平安性，应进展鉴权和加密。鉴
11、权是设备一方通过检查链路密钥来验证对方设备的正当性，鉴权可以双向进展；加密是对两个设备间ACL数据按一定算法进展处理，生成加密数据。只有知道正确的解密密钥后，才可以由加密数据恢复出原始数据。加密使用的加密密钥和解密密钥是根据链路密钥按固定的算法生成，因此链路密钥是系统平安性的关键。在蓝牙免提应用中，链路密钥由语音网关和免提设备通过配对pairing经过产生。在这个经过中，用户需要在语音网关一方输入正确的PIN码来创立链路密钥。另外，蓝牙车载系统可以提供多个不同应用效劳。其他蓝牙设备在访问这些效劳时，蓝牙车载系统还需要控制对其不同效劳的访问权限，这种控制由受权经过实现。对于语音网关，一般应授予其
12、访问蓝牙车载系统中免提应用的权利。三、蓝牙耳机应用标准在蓝牙车载系统中蓝牙耳机主要也是用作免提，可以以为蓝牙耳机应用标准是免提应用标准的简化版本，只能完成有限的功能。由于耳机的用户接口很简单，一般为少量按键和LED显示，因此耳机应用协议只定义了简单的功能，包括数据链路、语音链路的建立和撤除，可选对语音网关和车载系统之间的音量同步控制支持等。通过耳机应用标准，可以进展接听、挂断、声控拨号等根本的免提通话操纵。蓝牙耳机应用标准也是通过在核心协议上添加耳机控制实体和应用层来实现。四、小结在蓝牙车载系统的设计和实现经过中，需要采用公道的硬件设计方案来知足汽车应用在温度范围、可靠性和价格等方面的要求，同时还需要采用公道的软件方案来知足严格的蓝牙互操纵性要求、良好的功能扩展才能以及良好的实时性和高可靠性。蓝牙车载系统要大规模应用，在技术方面还需要解决应用标准的标准化问题，并且需要有完备的测试手段来保证不同厂商之间的设备有良好的互操纵性。目前，免提应用标准和耳机应用标准在蓝牙车载系统和蓝牙手机上已经有广泛的支持。