基于硬件设计和软件设计的蓝牙技术在车载娱乐设备中的应用与开发

随着汽车电子和消费电子技术的融合,车载信息娱乐系统近几年发展迅猛,成为融合各种技术的集成化平台,很多在消费电子领域中的应用开始在汽车上实现,满足了用户在娱乐、舒适与安全方面的追求。在消费电子领域大行其道的蓝牙技术也开始渗透到汽车应用中,汽车内部空间有限,正符合蓝牙短距离连接应用的初衷,而且蓝牙SIG组织以剖面(profile)的形式详细定义了在各方面应用中的操作方式和应该遵循的原则和步骤,相比于其他无线技术更能保证通用性和互操作性。蓝牙SIG组织专门定义了HFP(Hand Free Profile)规范了蓝牙在车载免提装置中的应用,使得用户通过车载麦克风和音响便可以打电话,保证了行车安全;定义了PBAP(Phone Book Access Profile)和OPP(Obeject Push profile)规范了电话簿下载的应用,使得用户可以将手机中的电话簿同步到车载免提装置上,从而可以利用汽车上的按键和液晶屏直接拨打电话,方便了用户的使用;蓝牙技术在立体声耳机中的应用经验也开始应用到车载娱乐系统中,利用车载音响便可以播放蓝牙立体声流媒体音乐,大大提升了用户的车内娱乐体验。在笔者研制的一款车载娱乐设备中,将USB技术、蓝牙技术、音频解码技术融合在一起,结合汽车内部麦克风和音响,集成了播放U盘存储的音乐、免提应用、电话簿下载和流媒体音乐播放功能,而且通过CAN总线连接车载CAN网络,实现了与车载信息娱乐系统的集成和功能的可扩展性。本文主要从硬件设计和软件设计两个方面讲述一下蓝牙技术在这款车载娱乐设备中的应用与开发。

该车载娱乐设备的硬件设计采用双处理器结构实现,主CPU采用Freescale的高性能32位处理器MCF5251,蓝牙芯片采用CSR的Bluecore5-MM,采用UART作为两款处理器的接口。其中USB HOST、音频文件解码、CAN通讯、人机接口均在主CPU上实现,Bluecore5-MM实现蓝牙通讯和相应的剖面协议,其结构框图如图1所示:

BlueCore5-MM是CSR提供的一款高度集成的蓝牙单芯片,在8*8*1.2mm TPBGA封装内集成了蓝牙MAC层和基带IC,其发射功率和接收功率分别可达到+8dBm和-90dBm,无须外部功放即能实现Class 2的范围。CSR以固件的形式提供了完全兼容蓝牙2.0规范的的协议栈,且内部提供了自动校准和内建的自测试机制,用于原型开发和蓝牙协议认证。

Bluecore5-MM内部包含一16位MCU,可外接32M bits FLASH,用于完成协议栈和应用程序,还集成了一颗处理能力高达64MIPS的DSP,主要完成三个功能:

3. 能够方便地增加CSR第三方合作伙伴基于该DSP开发的专用的经过验证的音频或语音增强软件,快速加强其终端设计的性能和功能。

这样便提升了免提组件的用户体验, 使其适用于各种先进且高质量音频的车载应用。其内部结构如图2所示:

蓝牙子系统硬件在CSR提供的BlueTunes2开发板的基础上进行设计开发,该开发板提供了基于BlueCore5-Multimedia芯片的完整的硬件解决方案,包括原理图设计和PCB设计和天线设计。基于BlueCore5的蓝牙子系统硬件开发一个很重要的工作便是利用PSTOOL工具调整可以决定RF特性的PSKEY值,比如Crystal trim。笔者设计好电路板后,采用多部手机进行搜索和连接测试,发现有的手机搜索不到该设备,采用Anritsu/安立公司的MT8852蓝牙测试仪测试了其RF特性,发现“初始载波”不合格,通过修改影响初始载波偏移的PSKEY-Crystal trim,测试通过,且设备可以被所有的手机搜索到。

CSR提供固件(firmware)完成蓝牙协议栈,软件开发环境提供各个剖面(profile)库及其源代码,这样我们就可以不必深究底层协议,而在CSR提供的协议栈和剖面库的基础上专注于应用软件开发,软件结构框图如下图所示:

我们选择的开发环境为RoadTunesSdk,基于其提供的操作系统VM实现应用程序的开发。基于其HFP剖面,可以实现免提通话应用,并可以传递信号强度、电池电量、充电状态、漫游状态等信号量,在液晶屏上显示;基于其A2DP和AVRCP剖面,可以实现流媒体音乐播放和远程控制,这些部分CSR提供了完整的例程,比较容易实现。以下我们从UART通讯、自动连接、电话簿同步等几个方面阐述下软件开发的关键技术。

BC5和主CPU之间的数据交换采用通讯帧的方式,采用帧头(0x55+0xaa)+ID(标示该帧的含义)+DLC(数据场长度)+DATA(数据)+CRC16(16位CRC校验)的格式进行传输,并且采用缓冲区的方式保证数据在未处理之前可以存储。

主CPU到BC5主要是人机接口命令,比如接听电话、挂断、呼叫保持、激活保密模式等,这个数据量小而且帧间间隔比较长,所以数据可以得到有效的存储和处理。而从BC5到主CPU的数据传输便比较复杂,因为涉及到蓝牙手机、BC5 和主CPU之间的三方通信,蓝牙手机到BC5可能在短时间内有大量的数据传输,这样在BC5到主CPU短时间内便会有多帧传输,为了保证数据存储和次序处理的正确性,采用开辟多个独立缓冲区的方式便有些不可取,我们采用了在主CPU端开辟一个大的FIFO(先入先出)缓冲区的方式,保证了数据得到正确缓存和次序处理。该缓冲区空间比较大,数据便可以得到有效缓存,而且由于其先入先出的特性,所以数据的次序处理又可以得到保证。

串行通信的错误来自于其采样时刻的干扰,当DLC不产生错误时,CRC校验可以保证数据的正确性。但是当DLC由于干扰产生错误时,便会引起帧的解析状态机的混乱,将下一帧的数据误判断为该帧数据,便会产生漏帧的现象,并进而引起FIFO缓冲区的混乱。为了有效解决该问题,必须保证填充到FIFO缓冲区的数据都是严格按照之前定义的帧格式进行顺序排列的。我们采用了帧延时和定时器监测的方式来剔除错误帧,首先在帧发送时会有个10ms的延时,相邻两条帧的时间间隔则大于10ms,在主CPU端接收帧时开启一个7ms的超时定时器,每接收到一个数据便重启该定时器,如果定时器超时,则可以判断出DLC出错,从而将这一帧判断为不完整,将该帧不完整的数据丢掉,然后退出帧尾等待,等待下一个帧头的到来。不完整帧不填充到FIFO缓冲区中,这样便解决了因为DLC错误引起整个FIFO缓冲区混乱的问题。

为了增强使用的便利性和对用户的友好性,我们实现了自动连接功能。我们定义了自动连接的三个触发条件:

为了实现这三个条件下的自动连接,我们实现了配对列表管理和周期搜索功能。配对设备的管理包括添加配对设备、从液晶屏上删除配对设备、存储、提取、优先级管理、查找最后一次连接的免提设备和音频设备、查找进入蓝牙环境的最高优先级的设备等功能。优先级设计为:优先级最高的为上次连接的设备,然后按照配对列表的次序依次递减。

为了确定是否有一个已配对设备进入蓝牙有效范围,采用周期“搜索”的方式进行判断。当配对列表不为空而且当前没有连接的前提下发起周期搜索,如果上次没有搜索到某个配对设备而这次搜索搜索到了,便发起与该设备的自动连接。由于搜索是个对蓝牙基带带宽要求比较高的操作,所以为了保证不因为自动搜索影响外部发起的搜索配对、手动连接、从液晶屏发起的连接,在配对和手动连接进行中停止自动搜索并重启搜索定时,使得自动搜索尽量不影响这些操作。

电话簿条目在下载传输时采用VCARD格式,符合vCard2.1和vCard3.0规范,格式如下所示:

可以采用以下几种方式下载: AT命令、OPP、PBAP、syncML,笔者实现了后三种方式。OPP即用户在手机上选择一条或几条电话号码PUSH到车载免提装置上,PBAP是蓝牙SIG为了规范电话簿的自动下载而定义的一个应用剖面,定义了两种功能:下载和浏览。下载是把整个电话本作为一个文件进行下载,浏览是以单条VCARD为单位的下载。按照PBAP的定义,所有的手机都应支持下载和浏览功能,由于手机兼容性问题,我们测试的结果为所有手机都能支持下载功能,部分手机支持浏览功能,而且有的手机采用下载功能下载时下载不全,这是由手机本身的缺陷造成的,为了解决该问题,我们首先获得电话号码总条目数,当采用下载方式下载完并将VCARD解析完成后,我们判断条目数是否相等,如果不相等,我们再采用浏览方式去下载。

syncML是移动设备间数据同步的一种通用协议,与蓝牙OBEX协议绑定便可以实现syncML在蓝牙技术上的应用。syncML不仅可以下载电话簿,还可以完成电话簿的更新,当第一次同步后,第二次同步时便将产生变化的部分以syncML文档的格式传过来,解析该syncML文档便可以实现电话簿条目的增加(ADD)、删除(DELETE)和修改(REPLACE)操作。

蓝牙技术的车载应用开发研究越来越广泛,笔者融合了蓝牙技术和汽车电子技术,设计实现了一款车载信息娱乐设备,介绍了其蓝牙子系统硬件设计和软件开发的若干关键技术,该设备运行稳定,具有良好的用户体验和使用价值。

长期以来,电动机作为机械能和电能的转换装置,在各个领域得到了广泛应用。无刷直流电动机综合了直流电动机和交流电动机的优点,既具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的特点,又具有直流电动机运行效率高、调速性能好的优点。正是这些优点使得无刷直流电动机在当今国民经济的很多领域得到了广泛的应用。无刷直流电动机采用电子换向装置,根据位置传感器检测到的位置信号,通过DSP(数字信号处理器)产生一定的逻辑控制PWM波形来驱动电动机,实现无刷直流电动机的平稳运转。近年来,随着工业的快速发展,对产品性能的要求也在逐年提高。对于现代某些产品,单单控制一台电动机已经不能满足需求了,需要同时控制多台电动机协调有序地工作才能满足功能需要。

双电动机同步控制平台设计 /

现象一:我们这系统是 220V 供电,就不用在乎功耗问题了 点评:低功耗设计并不仅仅是为了省电,更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本、由于电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低,器件寿命则相应延长(半导体器件的工作温度每提高 10 度,寿命则缩短一半) 现象二:这些总线信号都用电阻拉一下,感觉放心些 点评:信号需要上下拉的原因很多,但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下,但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级,现在的系统常常是地址数据各 32 位,可能还有 244/245 隔离后的总线及其它信号,都上拉的话,几瓦的功耗就耗在这些电阻上了(不要用 8 毛钱一度

测试总线在近几十年发展非常迅速:从早期的通用接口总线GPIB到近期的VXI、外围设备接口总线(Peripheral Component Interconnection,PCI)、PXI、IEEE1394、通用串行(Universal Serial Bus,USB)测试总线。其中PXI总线是最新一代的测试总线技术,是PCI总线在测试领域的扩展(PCI eXtensions for Instruments),于1997年被美国NI公司首次提出,并于次年被采用为工业标准。PXI总线可简单地认为是MicorosoftWindows、Compact PCI(CPCI)和VXI技术的综合:机械规范方面采用CPCI的核心技术,即欧式插卡机械机构

1 引言 高科技应用改变了人的生活,汽车作为基本的运载工具的同时人们更希望汽车的驾驶操作更加简单方便,而且在车内能及时与外界进行信息沟通与交流。 蓝牙技术可为实现这种新型汽车电子信息系统提供技术支撑,利用蓝牙技术可以将汽车上的各种电子设备以无线的方式连成一体,形成“车域网”,这些设备包括汽车电气控制设备、音响和视频设备、车辆定位与监控设备、各种传感器及其控制系统、车辆保安系统和车辆导航系统等。 蓝牙作为一种新型短距离无线扩频通信技术,具有体积小、功耗低、开放性和互操作性等特点。与传统的以电缆和红外方式传输数据相比,具有以下优点: (1)抗干扰能力强;无线上网的手提电脑、手机等各种具有无线通信功能

根据In-Stat/MDR的统计,具备蓝牙功能的移动电线亿之多。蓝牙越来越多地得到采用,其明显的证明之一就是新型手机和 无线计算器件都嵌入蓝牙功能,并具备一系列新兴的新式附件,其中包括PC卡、USB适配器和RS232扩展器等。目前已开发了近千余种具备蓝牙功能的产 品。 随着具备蓝牙功能的器件在市场中不断涌现,器件间的互用性应获得保证,而蓝牙解决方案的物料单(BOM)成本也会进一步降低。互用性应用、低功耗和成本效益的不断发展,以及可用性的提高和操作者支持的增多,都将推动新型蓝牙应用的开发。 开箱即可用解决方案 蓝牙于1999年推出时是作为短距离数字语音和数据传输的开放式标准,起初只

现象一:这块单板已小批量生产了,经过长时间测试没发现任何问题 点评:硬件设计和芯片应用必须符合相关规范,尤其是芯片手册中提到的所有参数(耐压、 I/O 电平范围、电流、时序、温度 PCB 布线、电源质量等),不能光靠试验来验证。公司有不少产品都有过惨痛的教训,产品卖了一两年, IC 厂家换了个生产线,咱们的板子就不转了,原因就是人家的芯片参数发生了点变化,但并没有超出手册的范围。如果你以手册为准,那他怎么变化都不怕,如果参数变得超出手册范围了还可找他索赔(假如这时你的板子还能转,那你的可靠性就更牛了)。 现象二:这部分电路只要要求软件这样设计就不会有问题 点评:硬件上很多电气特性直接受软件控制,但软件是经常发生

0 引言     传统的用户专用键盘单片机软件采用结构化设计方法,主程序循环执行,依次完成按键扫描、按键处理、串口命令接收、串口命令处理等任务。由于任务的数量少,并且每个任务执行的操作简单,此种设计可以使得软件较好地满足功能要求。但仔细分析,会发现程序一些可以改进的地方,如:执行时间短的任务不得不排队等待执行时间长的任务的完成。此外,如果用户的设计要求发生变化(如:专用键盘功能增加、按键数量增多、串口协议复杂化等),原有的编程思想将很难满足要求,程序因此无法进行移植升级而不得不重新开发。     基于RTX51实时操作系统进行单片机软件设计,可以真正做到各任务并行执行,同时,由于程序结构更加科学合理,可以方便地实现修改升级,以满足

引言 目前,世界上已经提出了多个地面数字电视标准:如欧洲的DVB-T、美国的ATSC、日本的ISDB-T,并且都达到实用阶段,许多国家和地区都在选择自己的数字电视地面广播(DTTB:Digital Television Terrestrial Broadcasting)系统。而用于手持移动终端的标准有:T-DMB(韩国)、DVB-H(欧洲)、MediaFLO(美国)、StiMi(中国待定)其中,已商用的是韩国的T-DMB。在我国,北京广播电台在2006年9月初正式开通了名为DAB的手机电视系统,通过电视塔覆盖了北京六环以内,提供12套数字广播节目,同时对2套电视节目进行测试播出。因此,如何快速设计一款可以接收手机电视信号的手

及关键技术研究

技术软件设计快速指南

4 月 19 日消息,据韩媒 Sedaily 报道,三星电子通过旗下三星综合研究院(SAIT,Samsung Advanced Institute of Technology)在美 …

一、定义与作用视频拼接控制器也称视频处理器,在液晶拼接屏中起了重要的作用,它是大屏拼接系统中的核心设备,但正如主机需要CPU一样,液晶 …

100W音频功率放大器由运算功率放大器集成电路LM12CLK供电。该单片IC可以向 4Ω 负载提供 80W 正弦波功率,失线%。功率带宽为 …

构建放大器简单,使用标准且稳定可靠。这里介绍的 75 W 放大器电路能够驱动 4 欧姆,但是,尽管用于 4 欧姆,该放大器的误差非常小 …

这是一款8Ω负载下的12W小型功率放大器,将NE5534集成技术与晶体管作为V-MOSFET输出级相结合,获得出色的音质。输入灵敏度最大为 3Vrms,1 …

站点相关:嵌入式处理器嵌入式操作系统开发相关FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术存储技术综合资讯论坛电子百科

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注