理论教育 车载蓝牙系统:组成与原理详解

车载蓝牙系统:组成与原理详解

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:例如,蓝牙耳麦是由蓝牙模块和微型耳机、微型麦克风集成为通信的一方,通信的另一方是由蓝牙模块和车载音响系统组成,乘员戴着蓝牙耳麦听音乐,没有电线,很方便。此外,用蓝牙系统进行数据的传送不需要进行复杂的设定。同时,在蓝牙系统中采用的抗干扰措施也能提高保护数据流免受干扰的能力。

车载蓝牙系统:组成与原理详解

1.蓝牙系统的组成

蓝牙系统由蓝牙模块、蓝牙协议、应用系统和无线电波组成。由于蓝牙技术使用的无线电波的波长非常短,因此可将天线、控制装置、编码器、发送器和接收器集成在一个模块上,简称蓝牙模块。蓝牙模块结构非常小巧,可以很方便地将其安装在移动装置内,或集成在适配器(如PC卡、USB等)内。

例如,蓝牙耳麦是由蓝牙模块和微型耳机、微型麦克风集成为通信的一方,通信的另一方是由蓝牙模块和车载音响系统组成,乘员戴着蓝牙耳麦听音乐,没有电线,很方便。

再如,轮胎压力传感器的信号也是通过蓝牙模块中的发送器传给固定在车架上的蓝牙模块中的接收器,再经有线通信传给电控单元,监视轮胎内的压力,保证行车安全。

蓝牙模块结构如图3-48所示,它由微处理器(CPU)、无线收发器(RF)、基带控制器(BB)、程序存储器、数据存储器、通用异步收发器(UART)、通用串行接口(USB)及蓝牙测试模块组成。

其中基带控制器是蓝牙模块中的关键模块,其主要功能是在CPU控制下实时处理数据流,如对数据分组、加密、解密、校验、纠错等;程序存储器用于存放蓝牙技术的协议软件;数据存储器用于存放要处理的数据;射频收发器负责接收或发送高频通信无线电波;通用异步收发器(UART)和通用串行接口(USB)是蓝牙模块与主机控制器连接的两种接口方式,可根据连接方式选择;测试模块除具有测试功能外,还提供有关认证和规范,为可选模块。

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图3-48 蓝牙模块结构

2.车载蓝牙免提系统的功能

车载蓝牙免提系统是专为行车安全和舒适性而设计的,其主要功能是:自动辨识移动电话,不需要电缆或电话托架便可与手机联机;使用者不需要碰触手机(双手保持在转向盘上)便可控制手机,用语音指令控制接听或拨打电话,使用者可以通过车上的音响或蓝牙或无线耳机进行通话。或选择通过车上的音响或蓝牙无线耳机进行通话,当有来电或拨打电话时,车上音响会自动静音,通过音响的扬声器/麦克风进行语音传输。若选择蓝牙无线耳机进行通话,只需要耳机处于开机状态,当有来电时按下接听键就可以实现通话。

蓝牙车载免提系统可以保证良好的通话效果,并支持任何厂家生产的内置蓝牙模块和蓝牙免提Profile(符合SIG v1.2规范)的手机。此外,蓝牙车载免提系统还可以与全球定位系统(GPS)终端捆绑,降低成本。

值得说明的是,蓝牙车载电话(图3-49)是双频电话,使用GSM-900和GSM-1800网络。只有SIM卡至少支持GSM-900和GSM-1800中的某一种时,才能使用UMTS网络的SIM卡。(www.daowen.com)

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图3-49 蓝牙车载电话

3.数据传输

蓝牙系统内的数据传输采用无线电波的方式,其频率为2.40~2.48GHz,数据传输速率可达1Mbit/s,支持一个异步数据通道,或3个并发同步语音通道。蓝牙发射器的有效距离为10m;如果外加放大器的话,其有效距离可达100m。此外,用蓝牙系统进行数据的传送不需要进行复杂的设定。

蓝牙模块将数据分成短而灵活的数据包,其时间长度为625μs,用一个16位大小的校验和数来检查数据包的完整性,如有干扰,自动再次发送数据包,使用一个稳定的语言编码将语言转换成数字信号

蓝牙模块在每个数据包发送后,会以随机的方式改变发送和接收的频率(1600次/s),称为跳频。

4.数据安全性

蓝牙技术非常重视对传送数据的保护,如数据的处理和防窃听。数据是用128位长的电码来编制代码的,接收器的真实性也由一个128位电码来校验,这时各装置用一个密码来彼此识别。蓝牙技术的有效作用距离比较短,对数据的处理操作也只能在这个范围内进行,这样也提高了数据的安全性。同时,在蓝牙系统中采用的抗干扰措施也能提高保护数据流免受干扰的能力。

此外,生产厂家还可以通过使用更为复杂的编码方式、不同的安全等级、网络协议等来提高数据的安全性。

5.蓝牙装置间的适配

如果两个蓝牙装置相遇,它们之间会自动建立起联系。这种联系在建立前,须输入PIN来进行两装置间的适配(只能进行一次),在此过程中会产生无线微元(Piconet),从而能够使装置协调工作。每个Piconet最多可为8个蓝牙装置提供位置,而每个装置又可同时从属于多个Piconet。在每个Piconet上,有一个装置执行主控功能,主控装置先建立起联系,其他装置与主控装置进行同步设定,只有收到主控装置数据包的装置才会作出应答。例如,在奥迪A82003年型车上,电话/Telematik控制单元就是蓝牙主控制装置。为了避免在创建Piconet时产生混乱,每个装置都可进行设定,用以决定它可与哪个装置进行通信联系。每个装置有一个48位长的地址,它在全世界范围是唯一的,可识别281万亿个不同的装置。

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