隨著汽車電子和消費電子技術(shù)的融合,，車載信息娛樂系統(tǒng)近幾年發(fā)展迅猛,，成為融合各種技術(shù)的集成化平臺，很多在消費電子領(lǐng)域中的應(yīng)用開始在汽車上實現(xiàn),，滿足了用戶在娛樂,、舒適與安全方面的追求。在消費電子領(lǐng)域大行其道的藍(lán)牙技術(shù)也開始滲透到汽車應(yīng)用中,，汽車內(nèi)部空間有限,，正符合藍(lán)牙短距離連接應(yīng)用的初衷，而且藍(lán)牙SIG組織以剖面（profile）的形式詳細(xì)定義了在各方面應(yīng)用中的操作方式和應(yīng)該遵循的原則和步驟,，相比于其他無線技術(shù)更能保證通用性和互操作性,。藍(lán)牙SIG組織專門定義了HFP（Hand Free Profile）規(guī)范了藍(lán)牙在車載免提裝置中的應(yīng)用，使得用戶通過車載麥克風(fēng)和音響便可以打電話,，保證了行車安全,；定義了PBAP（Phone Book Access Profile）和OPP（Obeject Push profile）規(guī)范了電話簿下載的應(yīng)用，使得用戶可以將手機(jī)中的電話簿同步到車載免提裝置上,，從而可以利用汽車上的按鍵和液晶屏直接撥打電話,，方便了用戶的使用；藍(lán)牙技術(shù)在立體聲耳機(jī)中的應(yīng)用經(jīng)驗也開始應(yīng)用到車載娛樂系統(tǒng)中,，利用車載音響便可以播放藍(lán)牙立體聲流媒體音樂,，大大提升了用戶的車內(nèi)娛樂體驗,。在筆者研制的一款車載娛樂設(shè)備中，將USB技術(shù),、藍(lán)牙技術(shù),、音頻解碼技術(shù)融合在一起，結(jié)合汽車內(nèi)部麥克風(fēng)和音響,，集成了播放U盤存儲的音樂,、免提應(yīng)用、電話簿下載和流媒體音樂播放功能,，而且通過CAN總線連接車載CAN網(wǎng)絡(luò),，實現(xiàn)了與車載信息娛樂系統(tǒng)的集成和功能的可擴(kuò)展性。本文主要從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面講述一下藍(lán)牙技術(shù)在這款車載娛樂設(shè)備中的應(yīng)用與開發(fā),。

一、硬件設(shè)計

該車載娛樂設(shè)備的硬件設(shè)計采用雙處理器結(jié)構(gòu)實現(xiàn),，主CPU采用Freescale的高性能32位處理器MCF5251,，藍(lán)牙芯片采用CSR的Bluecore5-MM，采用UART作為兩款處理器的接口,。其中USB HOST,、音頻文件解碼、CAN通訊,、人機(jī)接口均在主CPU上實現(xiàn),，Bluecore5-MM實現(xiàn)藍(lán)牙通訊和相應(yīng)的剖面協(xié)議，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖1：硬件結(jié)構(gòu)圖

下面介紹下Bluecore5-MM芯片的特點及應(yīng)用,。

BlueCore5-MM是CSR提供的一款高度集成的藍(lán)牙單芯片,，在8*8*1.2mm TPBGA封裝內(nèi)集成了藍(lán)牙MAC層和基帶IC，其發(fā)射功率和接收功率分別可達(dá)到+8dBm和-90dBm,，無須外部功放即能實現(xiàn)Class 2的范圍,。CSR以固件的形式提供了完全兼容藍(lán)牙2.0規(guī)范的的協(xié)議棧，且內(nèi)部提供了自動校準(zhǔn)和內(nèi)建的自測試機(jī)制,，用于原型開發(fā)和藍(lán)牙協(xié)議認(rèn)證,。
Bluecore5-MM內(nèi)部包含一16位MCU，可外接32M bits FLASH,，用于完成協(xié)議棧和應(yīng)用程序,，還集成了一顆處理能力高達(dá)64MIPS的DSP，主要完成三個功能:
1. 回聲消除及噪聲抑制,，提供非常清晰的語音質(zhì)量,；
2. 實現(xiàn)對流媒體音樂的解碼，可以對mp3,aac等格式的音樂文件解碼,；
3. 能夠方便地增加CSR第三方合作伙伴基于該DSP開發(fā)的專用的經(jīng)過驗證的音頻或語音增強(qiáng)軟件,，快速加強(qiáng)其終端設(shè)計的性能和功能,。
這樣便提升了免提組件的用戶體驗, 使其適用于各種先進(jìn)且高質(zhì)量音頻的車載應(yīng)用。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2： Bluecore5-MM 結(jié)構(gòu)圖

藍(lán)牙子系統(tǒng)硬件在CSR提供的BlueTunes2開發(fā)板的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計開發(fā),，該開發(fā)板提供了基于BlueCore5-Multimedia芯片的完整的硬件解決方案,，包括原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計和天線設(shè)計?；贐lueCore5的藍(lán)牙子系統(tǒng)硬件開發(fā)一個很重要的工作便是利用PSTOOL工具調(diào)整可以決定RF特性的PSKEY值,，比如Crystal trim。筆者設(shè)計好電路板后,，采用多部手機(jī)進(jìn)行搜索和連接測試,，發(fā)現(xiàn)有的手機(jī)搜索不到該設(shè)備，采用Anritsu/安立公司的MT8852藍(lán)牙測試儀測試了其RF特性,，發(fā)現(xiàn)“初始載波”不合格,，通過修改影響初始載波偏移的PSKEY-Crystal trim，測試通過,，且設(shè)備可以被所有的手機(jī)搜索到,。

二、軟件設(shè)計

CSR提供固件（firmware）完成藍(lán)牙協(xié)議棧,，軟件開發(fā)環(huán)境提供各個剖面（profile）庫及其源代碼,，這樣我們就可以不必深究底層協(xié)議，而在CSR提供的協(xié)議棧和剖面庫的基礎(chǔ)上專注于應(yīng)用軟件開發(fā),，軟件結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：

圖3： 軟件結(jié)構(gòu)圖

我們選擇的開發(fā)環(huán)境為RoadTunesSdk,，基于其提供的操作系統(tǒng)VM實現(xiàn)應(yīng)用程序的開發(fā)?；谄銱FP剖面,，可以實現(xiàn)免提通話應(yīng)用，并可以傳遞信號強(qiáng)度,、電池電量,、充電狀態(tài)、漫游狀態(tài)等信號量,，在液晶屏上顯示,；基于其A2DP和AVRCP剖面，可以實現(xiàn)流媒體音樂播放和遠(yuǎn)程控制,，這些部分CSR提供了完整的例程,，比較容易實現(xiàn)。以下我們從UART通訊,、自動連接,、電話簿同步等幾個方面闡述下軟件開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 UART通訊

BC5和主CPU之間的數(shù)據(jù)交換采用通訊幀的方式，采用幀頭（0x55+0xaa）+ID(標(biāo)示該幀的含義)+DLC（數(shù)據(jù)場長度）+DATA（數(shù)據(jù)）+CRC16（16位CRC校驗）的格式進(jìn)行傳輸,，并且采用緩沖區(qū)的方式保證數(shù)據(jù)在未處理之前可以存儲,。
主CPU到BC5主要是人機(jī)接口命令，比如接聽電話,、掛斷,、呼叫保持、激活保密模式等,，這個數(shù)據(jù)量小而且?guī)g間隔比較長,，所以數(shù)據(jù)可以得到有效的存儲和處理。而從BC5到主CPU的數(shù)據(jù)傳輸便比較復(fù)雜,，因為涉及到藍(lán)牙手機(jī),、BC5 和主CPU之間的三方通信，藍(lán)牙手機(jī)到BC5可能在短時間內(nèi)有大量的數(shù)據(jù)傳輸,，這樣在BC5到主CPU短時間內(nèi)便會有多幀傳輸,，為了保證數(shù)據(jù)存儲和次序處理的正確性，采用開辟多個獨立緩沖區(qū)的方式便有些不可取,，我們采用了在主CPU端開辟一個大的FIFO（先入先出）緩沖區(qū)的方式,，保證了數(shù)據(jù)得到正確緩存和次序處理。該緩沖區(qū)空間比較大,，數(shù)據(jù)便可以得到有效緩存，而且由于其先入先出的特性,，所以數(shù)據(jù)的次序處理又可以得到保證,。
串行通信的錯誤來自于其采樣時刻的干擾，當(dāng)DLC不產(chǎn)生錯誤時,，CRC校驗可以保證數(shù)據(jù)的正確性,。但是當(dāng)DLC由于干擾產(chǎn)生錯誤時，便會引起幀的解析狀態(tài)機(jī)的混亂,，將下一幀的數(shù)據(jù)誤判斷為該幀數(shù)據(jù),，便會產(chǎn)生漏幀的現(xiàn)象，并進(jìn)而引起FIFO緩沖區(qū)的混亂,。為了有效解決該問題,，必須保證填充到FIFO緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)都是嚴(yán)格按照之前定義的幀格式進(jìn)行順序排列的。我們采用了幀延時和定時器監(jiān)測的方式來剔除錯誤幀,，首先在幀發(fā)送時會有個10ms的延時,，相鄰兩條幀的時間間隔則大于10ms，在主CPU端接收幀時開啟一個7ms的超時定時器,，每接收到一個數(shù)據(jù)便重啟該定時器,，如果定時器超時，則可以判斷出DLC出錯，從而將這一幀判斷為不完整,，將該幀不完整的數(shù)據(jù)丟掉,，然后退出幀尾等待，等待下一個幀頭的到來,。不完整幀不填充到FIFO緩沖區(qū)中,，這樣便解決了因為DLC錯誤引起整個FIFO緩沖區(qū)混亂的問題。

2.2 自動連接

為了增強(qiáng)使用的便利性和對用戶的友好性,，我們實現(xiàn)了自動連接功能,。我們定義了自動連接的三個觸發(fā)條件：
1． 系統(tǒng)上電
2． 由于連接設(shè)備離開有效范圍引起當(dāng)前連接斷開
3． 一個已配對設(shè)備進(jìn)入藍(lán)牙有效范圍
為了實現(xiàn)這三個條件下的自動連接，我們實現(xiàn)了配對列表管理和周期搜索功能,。配對設(shè)備的管理包括添加配對設(shè)備,、從液晶屏上刪除配對設(shè)備、存儲,、提取,、優(yōu)先級管理、查找最后一次連接的免提設(shè)備和音頻設(shè)備,、查找進(jìn)入藍(lán)牙環(huán)境的最高優(yōu)先級的設(shè)備等功能,。優(yōu)先級設(shè)計為：優(yōu)先級最高的為上次連接的設(shè)備，然后按照配對列表的次序依次遞減,。
為了確定是否有一個已配對設(shè)備進(jìn)入藍(lán)牙有效范圍,，采用周期“搜索”的方式進(jìn)行判斷。當(dāng)配對列表不為空而且當(dāng)前沒有連接的前提下發(fā)起周期搜索,，如果上次沒有搜索到某個配對設(shè)備而這次搜索搜索到了,，便發(fā)起與該設(shè)備的自動連接。由于搜索是個對藍(lán)牙基帶帶寬要求比較高的操作,，所以為了保證不因為自動搜索影響外部發(fā)起的搜索配對,、手動連接、從液晶屏發(fā)起的連接,，在配對和手動連接進(jìn)行中停止自動搜索并重啟搜索定時,，使得自動搜索盡量不影響這些操作。

2.3 電話簿同步

電話簿條目在下載傳輸時采用VCARD格式,，符合vCard2.1和vCard3.0規(guī)范,，格式如下所示：
BEGIN：VCARD
VERSION:2.1
N;CHARSET=UTF-8:jianhui
TEL;CELL:13475909642
. . . . .
END:VCARD
可以采用以下幾種方式下載： AT命令、OPP,、PBAP,、syncML，筆者實現(xiàn)了后三種方式,。OPP即用戶在手機(jī)上選擇一條或幾條電話號碼PUSH到車載免提裝置上,，PBAP是藍(lán)牙SIG為了規(guī)范電話簿的自動下載而定義的一個應(yīng)用剖面，定義了兩種功能：下載和瀏覽。下載是把整個電話本作為一個文件進(jìn)行下載,，瀏覽是以單條VCARD為單位的下載,。按照PBAP的定義，所有的手機(jī)都應(yīng)支持下載和瀏覽功能,，由于手機(jī)兼容性問題,，我們測試的結(jié)果為所有手機(jī)都能支持下載功能，部分手機(jī)支持瀏覽功能,，而且有的手機(jī)采用下載功能下載時下載不全,，這是由手機(jī)本身的缺陷造成的，為了解決該問題,，我們首先獲得電話號碼總條目數(shù),，當(dāng)采用下載方式下載完并將VCARD解析完成后，我們判斷條目數(shù)是否相等,，如果不相等,，我們再采用瀏覽方式去下載。
syncML是移動設(shè)備間數(shù)據(jù)同步的一種通用協(xié)議,，與藍(lán)牙OBEX協(xié)議綁定便可以實現(xiàn)syncML在藍(lán)牙技術(shù)上的應(yīng)用,。syncML不僅可以下載電話簿，還可以完成電話簿的更新,，當(dāng)?shù)谝淮瓮胶?，第二次同步時便將產(chǎn)生變化的部分以syncML文檔的格式傳過來，解析該syncML文檔便可以實現(xiàn)電話簿條目的增加（ADD）,、刪除（DELETE）和修改（REPLACE）操作,。

結(jié)語

藍(lán)牙技術(shù)的車載應(yīng)用開發(fā)研究越來越廣泛，筆者融合了藍(lán)牙技術(shù)和汽車電子技術(shù),，設(shè)計實現(xiàn)了一款車載信息娛樂設(shè)備，介紹了其藍(lán)牙子系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件開發(fā)的若干關(guān)鍵技術(shù),，該設(shè)備運行穩(wěn)定,，具有良好的用戶體驗和使用價值。