蓝牙车载系统的组成结构和应用规范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,并详细分析了蓝牙车载系统的组成结构和蓝牙免提应用规范.
车载系统正向智能化、信息化和网络化方向发展,汽车市场已经成为电子工业一个重要的增长点,无
线通信技术在汽车等移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:
免提电话: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,无须用手操作就可以用声
控完成拨号、接听、挂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准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部分,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,车载系统的各种上层功能由软件实现.
免提电话作为蓝牙在车载系统中的主要应用,其应用规范已经成熟并获得众多手机厂商的支持.
如图 1 所示,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,以及链路管理、HCI 接口等固件.处理器运行蓝牙上层协议栈、
应用规范和语音算法等核心软件.为方便描述,本文将射频、基带和处理器部分称为蓝牙子系统.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行集中控制管理,并将有关信息显示在图形
用户界面(GUI)上.
图1一、蓝牙子系统结构分析
蓝牙子系统包含实现蓝牙车载应用规范有关的软硬件.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、应用规范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结构.
图2图2中的电路支持包(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
为软件提供良好的结构和实时性能.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,以及调度算法是否满足语音算法等部分对实时性的要求.蓝牙协议栈包括 HCI HOST、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有若干应用规范,如免提应用规
范和耳机应用规范.由于新的应用规范不断出现,软件结构应便于加入新的应用规范以备将来扩充应
用范围.数据库提供记录的添加、删除和查找功能来管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、鉴权和授权方案.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.
蓝牙管理层(Bluetooth ME)对协议栈和数据库调用使其按一定流程工作,从而执行访问控制管理、
连接管理和安全管理等.在车载系统中还需要提供语音算法,因为在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.行车过程中进行免提通话时,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提高通话清晰
度.

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