車載信息平臺(tái)（VIP, Vehicular Information Platform）旨在進(jìn)步汽車的網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化程度，實(shí)現(xiàn)免提電話、無線互連、故障診斷、自助繳費(fèi)、GPS定位和電子輿圖等功效。本文提出基于藍(lán)牙和嵌入式Linux的車載信息平臺(tái)體系解決計(jì)劃，并對(duì)其要害技巧進(jìn)行闡述。

    載信息平臺(tái)旨在進(jìn)步汽車的網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化程度，實(shí)現(xiàn)免提電話、無線互連、故障診斷、自助繳費(fèi)、GPS定位和電子輿圖等功能。豐田汽車、日本電裝、NTT DoCoMo、松下電器、日產(chǎn)汽車和東芝等六家公司共同制定了應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的車內(nèi)無線免提規(guī)格“CCAP”。應(yīng)用該規(guī)格，手機(jī)通過藍(lán)牙技術(shù)無線銜接車載音響等設(shè)備，在行車時(shí)可以構(gòu)筑更加安全的通話系統(tǒng)。用戶還可操控手持藍(lán)牙設(shè)備，與汽車設(shè)備之間進(jìn)行無線接洽，比如無線遠(yuǎn)控打開車門、與車內(nèi)車輛檢測(cè)系統(tǒng)無線交流數(shù)據(jù)，在車內(nèi)通過英特網(wǎng)下載音樂、錄像和收發(fā)電子郵件等。目前這種車載免提系統(tǒng)剛剛起步，通過向汽車環(huán)境導(dǎo)入藍(lán)牙，可以實(shí)現(xiàn)更多高性能的汽車應(yīng)用。

    藍(lán)牙技術(shù)出生以后，因其本錢低、功耗小、抗干擾才能強(qiáng)、可擴(kuò)大、安全可靠、尺度同一和知識(shí)產(chǎn)權(quán)共享等特征已受到各方面的關(guān)注。目前，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)普遍地滲透到科學(xué)研討、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易文化藝術(shù)以及人們?nèi)粘Ｉ牡姆椒矫婷妗?/p>

    嵌入式技巧是電子信息技巧利用最普遍技術(shù)之一，嵌入技術(shù)及其產(chǎn)品普遍運(yùn)用于產(chǎn)業(yè)把持、數(shù)控機(jī)床、儀器儀表、通信產(chǎn)品、智能家電等范疇中。作為嵌入式軟件的核心和龍頭，嵌進(jìn)式操作體系目前也有很多種類，比如：Windows CE、Palm OS、pSOS、QNX、VxWorks和嵌入式Linux等。在這些嵌入式操作系統(tǒng)中，Linux具有諸多長(zhǎng)處：內(nèi)核硬朗、運(yùn)行高效、源代碼開放、版權(quán)受GNU/GPL維護(hù)、免費(fèi)、采取了可移植的UNIX尺度利用程序接口，支撐多達(dá)二、三十種處置器，包含x86、68k、powerPC、arm等。同時(shí)，Linux內(nèi)核在網(wǎng)絡(luò)方面非常完備，供給了包含十兆、百兆、千兆的以太網(wǎng)絡(luò)，以及無線網(wǎng)絡(luò)、令牌環(huán)、光纖甚至衛(wèi)星的支持。

    2 汽車信息平臺(tái)解決計(jì)劃采用藍(lán)牙技術(shù)作為全部汽車信息系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)，完成全部車輛內(nèi)部的信息控制和重要數(shù)據(jù)信息傳輸；同時(shí)應(yīng)用GPRS/GSM/CDMA訪問互聯(lián)網(wǎng)，GPS進(jìn)行定位。應(yīng)用基于Linux的嵌入式操作系統(tǒng)作為其操作平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)免提電話、無線互聯(lián)、移動(dòng)辦公、汽車娛樂、電子導(dǎo)航、無線定位、自助繳費(fèi)、故障診斷等功能。

    免提電話：用戶在駕車時(shí)，將個(gè)人移動(dòng)電話放置在旁邊的座椅上，用聲控或控制鍵完成撥號(hào)、接聽、掛斷和音量調(diào)節(jié)等功能，并通過安裝在車內(nèi)擋風(fēng)玻璃上的麥克風(fēng)和音響系統(tǒng)進(jìn)行免提通話。駕駛者不需用手按鍵盤撥號(hào)，不須要拿著發(fā)話器貼近耳朵。容許用戶在汽車上應(yīng)用私人手機(jī)，而無需應(yīng)用永久安裝在車上的移動(dòng)電話。

    無線互聯(lián)：車載信息平臺(tái)可以通過GPRS/GSM /CDMA訪問互聯(lián)網(wǎng)，下載影音文件、收發(fā)電子郵件、玩在線游戲甚至移動(dòng)辦公。

    故障診斷：防撞、氣壓等傳感器將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙實(shí)時(shí)地傳到車載電子信息系統(tǒng)進(jìn)行處理。再通過GPRS/GSM/CDMA傳輸?shù)狡囆夼鋸S，或直接銜接到維修中心網(wǎng)站，維修中心的師傅查看故障碼并從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出該車材料，斷定出故障的地位、原因和解決方案，立即唆使車主如何處理。 

    自助繳費(fèi)：當(dāng)汽車經(jīng)過收費(fèi)站時(shí)，可以通過藍(lán)牙無線連接受費(fèi)體系，實(shí)現(xiàn)不停車?yán)U費(fèi)。

    將藍(lán)牙協(xié)議棧加載到嵌入式Linux操作系統(tǒng)中，通過操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通信，完成車內(nèi)各項(xiàng)控制信息及數(shù)據(jù)信息的傳輸。同時(shí)，在操作系統(tǒng)中還集成了GSM、GPRS、CDMA、GPS的協(xié)議，完成免提電話、無線互聯(lián)和電子導(dǎo)航等功能。車載信息平臺(tái)的系統(tǒng)框圖如圖2所示。

    圖2中顯示器在主控制器的掌握下可以顯示各個(gè)功能子系統(tǒng)確當(dāng)前狀況，當(dāng)某個(gè)功能被激活時(shí)，顯示器將切換到該功能子系統(tǒng)，供用戶完成當(dāng)前操作；主節(jié)制器是全部系統(tǒng)的掌握中心，具體負(fù)責(zé)各個(gè)功能模塊的和諧工作；防撞、氣壓和其它傳感器將檢測(cè)到的汽車狀況信息通過藍(lán)牙無線鏈路實(shí)時(shí)地傳回控制中心，以便車主隨時(shí)控制汽車狀態(tài)，并且，在緊迫和必要時(shí)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)駕駛；GPS模塊是運(yùn)用全球定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位的功能。目前CDMA定位精周誤差CEP可以到達(dá)50米或者更小，所以，對(duì)于定位功能，也可以通過CDMA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；藍(lán)牙鍵盤為用戶提供一個(gè)操作輸入平臺(tái)；手機(jī)、車載免提、筆記本電腦、在線游戲、PDA、CD、MP3和其它帶藍(lán)牙功能的設(shè)備都可以通過藍(lán)牙鏈路與主控制器相連，同時(shí)，也可以與藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)相連，實(shí)現(xiàn)訪問Internet的功能。藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，使車載信息平臺(tái)中的藍(lán)牙裝備能夠通過GPRS/GSM/CDMA訪問Internet。

    3 癥結(jié)技術(shù)剖析車載信息平臺(tái)中的要害技術(shù)重要有藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)、嵌入式Linux系統(tǒng)和藍(lán)牙在汽車電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

    3.1 藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)車載信息平臺(tái)中最主要的部分是藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)，它可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙與Ethernet、ADSL、802.11b、GSM、GPRS、CDMA等有線或無線通信技術(shù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換。便利車載信息系統(tǒng)通過多種不同類型的通信方法與各種外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。作為解決藍(lán)牙無線裝備間、無線設(shè)備到有線網(wǎng)絡(luò)訪問的產(chǎn)品，它能夠?yàn)樗{(lán)牙設(shè)備（包含藍(lán)牙PDA、藍(lán)牙手機(jī)、藍(lán)牙適配器等）創(chuàng)立一個(gè)到本地網(wǎng)絡(luò)的高速無線通信鏈路，使之能夠訪問本地網(wǎng)絡(luò)及Internet。

    藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)中涉及的技術(shù)非常多，重要包括嵌入式技術(shù)及其運(yùn)用，藍(lán)牙技術(shù)，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)，藍(lán)牙串口服務(wù)等等，其中嵌入式技術(shù)及藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)訪問技術(shù)是重點(diǎn)。在藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)中，應(yīng)用嵌入式Linux系統(tǒng)來控制藍(lán)牙模塊。在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙的L2CAP、SDP、RFCOMM等協(xié)議。

    藍(lán)牙以太網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)Bluetooth Serial Port Profile、LAN Access Profile 及Dial-up Networking Profile，它可認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議或者沒有實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的藍(lán)牙設(shè)備提供接入服務(wù)。對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的藍(lán)牙設(shè)備（如藍(lán)牙PDA、藍(lán)牙筆記本），藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)可以運(yùn)行PPP協(xié)議將該類藍(lán)牙設(shè)備實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的接入；對(duì)于沒有實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的藍(lán)牙設(shè)備，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)可以使用Bluetooth Serial Port Profile與該類藍(lán)牙設(shè)備建立數(shù)據(jù)傳輸通道，然后在網(wǎng)關(guān)上通過一個(gè)TCP端口代理該設(shè)備與遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，從而到達(dá)將該類藍(lán)牙設(shè)備接入到本地網(wǎng)絡(luò)及Internet的目標(biāo)。

    藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)軟件構(gòu)造如圖3所示。

    3.2 嵌進(jìn)式Linux車載信息系統(tǒng)采用嵌入式Linux作為其操作平臺(tái)。嵌入式Linux的癥結(jié)技術(shù)主要有以下幾方面：內(nèi)核裁減與加載、實(shí)時(shí)響應(yīng)、高穩(wěn)固性等。技術(shù)難點(diǎn)主要是研制嵌入式硬件并將嵌入式操作系統(tǒng)移植到其上、編制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和DSP算法程序庫。

    內(nèi)存治理方法采取分頁治理。系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)把實(shí)際存儲(chǔ)器進(jìn)行分頁。在加載利用程序時(shí)程序分頁加載。嵌入式平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)于內(nèi)存的拜訪是直接的，所有程序中拜訪的地址都是實(shí)際的物理地址。操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間沒有維護(hù)，各個(gè)過程實(shí)際上共享一個(gè)運(yùn)行空間。一個(gè)過程在履行前，系統(tǒng)必需為過程分配足夠的持續(xù)地址空間，然后全體載入主存儲(chǔ)器的持續(xù)空間中。

    內(nèi)核的加載方式采用在flash上直接運(yùn)行。把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到flash上，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，直接從flash上的某個(gè)地址開端執(zhí)行指令。

    根文件系統(tǒng)采用romfs文件系統(tǒng)。它比一般的ext2文件系統(tǒng)請(qǐng)求更少的存儲(chǔ)空間，由于內(nèi)核支持romfs比支持ext2需要更少的代碼，同時(shí)，romfs相對(duì)簡(jiǎn)略，在樹立超級(jí)塊（superblock）時(shí)須要更少的空間。Romfs文件系統(tǒng)不支持動(dòng)態(tài)擦寫保留，對(duì)于系統(tǒng)須要?jiǎng)討B(tài)保留的數(shù)據(jù)采用虛擬RAM的方式進(jìn)行處置（RAM盤采用ext2文件系統(tǒng)）。

    車載信息平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)拜訪Internet的功效，所以，嵌入式Linux必需要有足夠的網(wǎng)絡(luò)支撐才能。Linux具有完美的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持功效，它支撐http、ftp、telnet、PPP、ProxyServer等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)定。除此之外，在嵌進(jìn)式Linux中還必需導(dǎo)入藍(lán)牙、802.11b、GSM和串口等多種無線通訊協(xié)定。

    3.3 藍(lán)牙在汽車電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用電子控制系統(tǒng)包括各傳感元件、電子控制單元（ECU）、履行器和這些部件之間的通信系統(tǒng)。

    （1）構(gòu)成藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)一個(gè)電子節(jié)制單元和不超過7個(gè)的傳感元件和履行器組成一個(gè)微網(wǎng)（Piconet），電子把持單元為微網(wǎng)的主單元，傳感元件和執(zhí)行器為從單元。由于每一個(gè)微網(wǎng)只能有一個(gè)主單元，主單元與從單元采用時(shí)分復(fù)用（TDD）技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此，當(dāng)多個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)散射網(wǎng)時(shí)，一個(gè)微網(wǎng)中的主單元就成為另一個(gè)微網(wǎng)的從單元。

    （2）硬件設(shè)計(jì)硬件電路分4個(gè)部分：發(fā)射機(jī)、微機(jī)（屬于電子控制單元）、電源治理、接口邏輯。微機(jī)與藍(lán)牙芯片以UART方式銜接，作為接口電路的控制器。

    發(fā)射機(jī)由藍(lán)牙芯片和微型天線構(gòu)成。初始化階段，藍(lán)牙模塊通過UART方式吸收把持器發(fā)送的HCI命令，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備的復(fù)位、啟動(dòng)、地址查詢、跳頻算法、主動(dòng)尋呼等初始化操作，與鄰近的藍(lán)牙裝備樹立可靠的物理鏈路，并對(duì)物理鏈路進(jìn)行相應(yīng)的加密。在數(shù)據(jù)傳送階段，模塊接受掌握器送來的HCI數(shù)據(jù)包，經(jīng)過HCI固件轉(zhuǎn)化為基帶數(shù)據(jù)包并送給基帶協(xié)定層（Baseband）處置，基帶對(duì)上層送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，將其改變?yōu)榭梢园l(fā)送的位數(shù)據(jù)流，依照設(shè)定的跳頻算法，采取高斯頻移鍵控（GFSK）編碼方法通過微型天線發(fā)送出往。吸收數(shù)據(jù)時(shí)，以相反的進(jìn)程將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，組合成HCI數(shù)據(jù)包格局并通過UART口送給節(jié)制器。

    （3）軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)初始化、 Flash編程、建立物理鏈路、數(shù)據(jù)傳送和吸收等。

    藍(lán)牙模塊中的固件固化了藍(lán)牙規(guī)范V1.0的指令集，它包括低層與主控器接口（ H CI，Host Controller Interface）和鏈路管理（LM，Link Manager）的各種命令。HCI對(duì)基帶和鏈路管理提供同一命令，并設(shè)置相應(yīng)的狀況存放器。HCI有3類命令包：

    HCI命令包：實(shí)用于主機(jī)對(duì)藍(lán)牙模塊發(fā)送；HCI事件包：用于藍(lán)牙模塊對(duì)主機(jī)的回送；HCI數(shù)據(jù)包：實(shí)現(xiàn)主機(jī)與藍(lán)牙模塊的雙向傳輸。

    微機(jī)通過UART接口向藍(lán)牙模塊供給HCI命令，并從藍(lán)牙模塊接收HCI事件。模塊中的 LM依據(jù) HCI命令樹立鏈路，主機(jī)通過UART對(duì)藍(lán)牙模塊供給HCI包。

    4 停止語汽車信息平臺(tái)使汽車由傳統(tǒng)的機(jī)械裝置改變?yōu)樾畔⒒?、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的產(chǎn)品，使汽車由單純的代步工具改變?yōu)槿萁煌?、通訊、娛樂于一體的信息終端。本文在剖析汽車信息平臺(tái)所要實(shí)現(xiàn)的功能的基本上，提出了汽車信息平臺(tái)系統(tǒng)解決計(jì)劃，并對(duì)其要害技術(shù)進(jìn)行了闡述