車載信息平臺（VIP, Vehicular Information Platform）旨在進步汽車的網(wǎng)絡化,、信息化和智能化程度,，實現(xiàn)免提電話、無線互連,、故障診斷,、自助繳費、GPS定位和電子輿圖等功效,。本文提出基于藍牙和嵌入式Linux的車載信息平臺體系解決計劃,，并對其要害技巧進行闡述。
載信息平臺旨在進步汽車的網(wǎng)絡化,、信息化和智能化程度,，實現(xiàn)免提電話,、無線互連、故障診斷,、自助繳費,、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用藍牙技術的車內(nèi)無線免提規(guī)格“CCAP”,。應用該規(guī)格，手機通過藍牙技術無線銜接車載音響等設備,，在行車時可以構(gòu)筑更加安全的通話系統(tǒng),。用戶還可操控手持藍牙設備，與汽車設備之間進行無線接洽,，比如無線遠控打開車門,、與車內(nèi)車輛檢測系統(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)境導入藍牙,，可以實現(xiàn)更多高性能的汽車應用,。
藍牙技術出生以后，因其本錢低,、功耗小,、抗干擾才能強、可擴大,、安全可靠,、尺度同一和知識產(chǎn)權共享等特征已受到各方面的關注。目前,，藍牙技術已經(jīng)普遍地滲透到科學研討,、工程設計、軍事技術,、各類產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易文化藝術以及人們?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之一,，嵌入技術及其產(chǎn)品普遍運用于產(chǎn)業(yè)把持、數(shù)控機床,、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具有諸多長處：內(nèi)核硬朗、運行高效,、源代碼開放,、版權受GNU/GPL維護、免費,、采取了可移植的UNIX尺度利用程序接口,，支撐多達二、三十種處置器,，包含x86,、68k、powerPC,、arm等,。同時，Linux內(nèi)核在網(wǎng)絡方面非常完備,，供給了包含十兆、百兆,、千兆的以太網(wǎng)絡,，以及無線網(wǎng)絡、令牌環(huán),、光纖甚至衛(wèi)星的支持,。
2 汽車信息平臺解決計劃采用藍牙技術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,；同時應用GPRS/GSM/CDMA訪問互聯(lián)網(wǎng),，GPS進行定位。應用基于Linux的嵌入式操作系統(tǒng)作為其操作平臺,。實現(xiàn)免提電話,、無線互聯(lián)、移動辦公,、汽車娛樂,、電子導航、無線定位、自助繳費,、故障診斷等功能,。
免提電話：用戶在駕車時，將個人移動電話放置在旁邊的座椅上,，用聲控或控制鍵完成撥號,、接聽、掛斷和音量調(diào)節(jié)等功能,，并通過安裝在車內(nèi)擋風玻璃上的麥克風和音響系統(tǒng)進行免提通話,。駕駛者不需用手按鍵盤撥號，不須要拿著發(fā)話器貼近耳朵,。容許用戶在汽車上應用私人手機,，而無需應用永久安裝在車上的移動電話。
無線互聯(lián)：車載信息平臺可以通過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辦公,。
故障診斷：防撞,、氣壓等傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)通過藍牙實時地傳到車載電子信息系統(tǒng)進行處理。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：當汽車經(jīng)過收費站時,，可以通過藍牙無線連接受費體系,，實現(xiàn)不停車繳費。
將藍牙協(xié)議棧加載到嵌入式Linux操作系統(tǒng)中,，通過操作系統(tǒng),，實現(xiàn)藍牙通信，完成車內(nèi)各項控制信息及數(shù)據(jù)信息的傳輸,。同時,，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)和電子導航等功能,。車載信息平臺的系統(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功能子系統(tǒng)確當前狀況，當某個功能被激活時,，顯示器將切換到該功能子系統(tǒng),，供用戶完成當前操作；主節(jié)制器是全部系統(tǒng)的掌握中心,，具體負責各個功能模塊的和諧工作,；防撞、氣壓和其它傳感器將檢測到的汽車狀況信息通過藍牙無線鏈路實時地傳回控制中心,，以便車主隨時控制汽車狀態(tài),，并且，在緊迫和必要時,，實現(xiàn)主動駕駛,；GPS模塊是運用全球定位系統(tǒng)實現(xiàn)定位的功能。目前CDMA定位精周誤差CEP可以到達50米或者更小,，所以,，對于定位功能，也可以通過CDMA系統(tǒng)實現(xiàn),；藍牙鍵盤為用戶提供一個操作輸入平臺,；手機、車載免提,、筆記本電腦,、在線游戲、PDA,、CD,、MP3和其它帶藍牙功能的設備都可以通過藍牙鏈路與主控制器相連，同時,，也可以與藍牙網(wǎng)關相連,，實現(xiàn)訪問Internet的功能。藍牙網(wǎng)關的作用是實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換,，使車載信息平臺中的藍牙裝備能夠通過GPRS/GSM/CDMA訪問Internet。
3 癥結(jié)技術剖析車載信息平臺中的要害技術重要有藍牙網(wǎng)關,、嵌入式Linux系統(tǒng)和藍牙在汽車電子控制系統(tǒng)中的應用,。
3.1 藍牙網(wǎng)關車載信息平臺中最主要的部分是藍牙網(wǎng)關，它可以實現(xiàn)藍牙與Ethernet,、ADSL,、802.11b、GSM,、GPRS,、CDMA等有線或無線通信技術的協(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)絡進行通訊。作為解決藍牙無線裝備間,、無線設備到有線網(wǎng)絡訪問的產(chǎn)品,，它能夠為藍牙設備（包含藍牙PDA、藍牙手機,、藍牙適配器等）創(chuàng)立一個到本地網(wǎng)絡的高速無線通信鏈路,，使之能夠訪問本地網(wǎng)絡及Internet。
藍牙網(wǎng)關中涉及的技術非常多,，重要包括嵌入式技術及其運用,，藍牙技術，藍牙網(wǎng)絡訪問服務,，藍牙串口服務等等,，其中嵌入式技術及藍牙網(wǎng)絡訪問技術是重點。在藍牙網(wǎng)關中,，應用嵌入式Linux系統(tǒng)來控制藍牙模塊,。在嵌入式系統(tǒng)中，實現(xiàn)藍牙的L2CAP,、SDP,、RFCOMM等協(xié)議。
藍牙以太網(wǎng)關實現(xiàn)Bluetooth Serial Port Profile,、LAN Access Profile 及Dial-up Networking Profile,，它可認為實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議或者沒有實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的藍牙設備提供接入服務。對于已經(jīng)實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的藍牙設備（如藍牙PDA,、藍牙筆記本）,，藍牙網(wǎng)關可以運行PPP協(xié)議將該類藍牙設備實現(xiàn)局域網(wǎng)的接入；對于沒有實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的藍牙設備,，藍牙網(wǎng)關可以使用Bluetooth Serial Port Profile與該類藍牙設備建立數(shù)據(jù)傳輸通道,，然后在網(wǎng)關上通過一個TCP端口代理該設備與遠程設備進行數(shù)據(jù)交流，從而到達將該類藍牙設備接入到本地網(wǎng)絡及Internet的目標,。
藍牙網(wǎng)關軟件構(gòu)造如圖3所示,。
3.2 嵌進式Linux車載信息系統(tǒng)采用嵌入式Linux作為其操作平臺。嵌入式Linux的癥結(jié)技術主要有以下幾方面：內(nèi)核裁減與加載,、實時響應,、高穩(wěn)固性等。技術難點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)在啟動時把實際存儲器進行分頁,。在加載利用程序時程序分頁加載,。嵌入式平臺系統(tǒng)對于內(nèi)存的拜訪是直接的,，所有程序中拜訪的地址都是實際的物理地址。操作系統(tǒng)對內(nèi)存空間沒有維護,，各個過程實際上共享一個運行空間,。一個過程在履行前，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器的持續(xù)空間中,。
內(nèi)核的加載方式采用在flash上直接運行。把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到flash上,，當系統(tǒng)啟動時,，直接從flash上的某個地址開端執(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)請求更少的存儲空間,，由于內(nèi)核支持romfs比支持ext2需要更少的代碼，同時,，romfs相對簡略,，在樹立超級塊（superblock）時須要更少的空間。Romfs文件系統(tǒng)不支持動態(tài)擦寫保留,，對于系統(tǒng)須要動態(tài)保留的數(shù)據(jù)采用虛擬RAM的方式進行處置（RAM盤采用ext2文件系統(tǒng)）,。
車載信息平臺要實現(xiàn)拜訪Internet的功效，所以,，嵌入式Linux必需要有足夠的網(wǎng)絡支撐才能,。Linux具有完美的內(nèi)置網(wǎng)絡支持功效，它支撐http,、ftp,、telnet、PPP,、ProxyServer等多種網(wǎng)絡協(xié)定,。除此之外，在嵌進式Linux中還必需導入藍牙,、802.11b,、GSM和串口等多種無線通訊協(xié)定。
3.3 藍牙在汽車電子控制系統(tǒng)中的應用電子控制系統(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)成藍牙網(wǎng)絡一個電子節(jié)制單元和不超過7個的傳感元件和履行器組成一個微網(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,。由于每一個微網(wǎng)只能有一個主單元,，主單元與從單元采用時分復用（TDD）技術進行數(shù)據(jù)傳輸,，因此，當多個微網(wǎng)構(gòu)成一個散射網(wǎng)時,，一個微網(wǎng)中的主單元就成為另一個微網(wǎng)的從單元,。
（2）硬件設計硬件電路分4個部分：發(fā)射機、微機（屬于電子控制單元）,、電源治理,、接口邏輯。微機與藍牙芯片以UART方式銜接,，作為接口電路的控制器,。
發(fā)射機由藍牙芯片和微型天線構(gòu)成。初始化階段,，藍牙模塊通過UART方式吸收把持器發(fā)送的HCI命令,，實現(xiàn)藍牙設備的復位、啟動,、地址查詢,、跳頻算法、主動尋呼等初始化操作,，與鄰近的藍牙裝備樹立可靠的物理鏈路,，并對物理鏈路進行相應的加密。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，基帶對上層送來的數(shù)據(jù)進行解碼,，將其改變?yōu)榭梢园l(fā)送的位數(shù)據(jù)流,，依照設定的跳頻算法，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,，以相反的進程將接受到的數(shù)據(jù)進行編碼，組合成HCI數(shù)據(jù)包格局并通過UART口送給節(jié)制器,。
（3）軟件設計系統(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,。
藍牙模塊中的固件固化了藍牙規(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對基帶和鏈路管理提供同一命令,，并設置相應的狀況存放器,。HCI有3類命令包：
HCI命令包：實用于主機對藍牙模塊發(fā)送,；HCI事件包：用于藍牙模塊對主機的回送；HCI數(shù)據(jù)包：實現(xiàn)主機與藍牙模塊的雙向傳輸,。
微機通過UART接口向藍牙模塊供給HCI命令,，并從藍牙模塊接收HCI事件。模塊中的 LM依據(jù) HCI命令樹立鏈路,，主機通過UART對藍牙模塊供給HCI包,。
4 停止語汽車信息平臺使汽車由傳統(tǒng)的機械裝置改變?yōu)樾畔⒒⒕W(wǎng)絡化和智能化的產(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所要實現(xiàn)的功能的基本上,，提出了汽車信息平臺系統(tǒng)解決計劃，并對其要害技術進行了闡述