蓝牙技术
一、蓝牙技术简介：
　所谓“蓝牙”（Bluetooth）技术，实际上是一种短距离无线通信技术，是由世界著名的5 家大公司———爱立信（Ericsson）、诺基亚（Nokia）、东芝（Toshiba）、IBM 和Intel 公司，于1998 年5 月联合宣布的一种开放性无线通信规范。它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术。其实质内容是建立通用的无线电空中接口，使计算机和通信进一步结合，让不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内具有相互操作的一种技术。
　利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。“蓝牙”技术使得现代一些可携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。下图为基于蓝牙技术的无线局域网的系统模型：
　
 
二、蓝牙技术的特点：
(1) 全球范围适用。“蓝牙”工作在2.4GHz 的ISM（即工业、科学、医学）频段，全球大多数国家ISM 频段的范围是2.4～2.4835GHz，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。
(2) 可同时传输语音和数据。“蓝牙”采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。
(3) 可以建立临时性的对等连接（Ad-hoc Connection)。根据“蓝牙”设备在网络中的角，可分为主设备（Master）与从设备（Slave）。主设备是组网连接主动发起连接请求的“蓝牙”设备，几个“蓝牙”设备连接成一个微微网（Piconet）时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。微微网是“蓝牙”最基本的一种网络形式，最简单的微网是一个主设备和一个从设备组成的点对点的通信连接。通过时分复用技术，一个蓝牙设备便可以同时与几个不同的微微网保持同步。
(4) 具有很好的抗干扰能力。工作在ISM 频段的无线电设备有很多，为了抵抗这些设备的干扰，“蓝牙”采用了跳频方式来扩展频谱，将2.402～2.48GHz 频段分成79 个频点，相邻频点间隔1MHz。“蓝牙”设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送。
(5) “蓝牙”模块体积很小、便于集成。
(6) 低功耗。“蓝牙”设备在通信连接状态下，有四种工作模式———激活模式、呼吸模式、保持模式和休眠模式。激活模式是正常的工作状态，另外三种模式是为了节能所规定的低功耗模式。
(7) 开放的接口标准。
(8) 成本低。
三、蓝牙系统的组成：
　“蓝牙”系统一般由以下4 个功能单元组成：天线单元、链路控制（硬件）单元、链路管理（软件）单元、蓝牙软件（协议）单元。
天线单元：
“蓝牙”要求其天线部分体积十分小巧、重量轻。由于“蓝牙”工作在全球通用的2.4GHz 的ISM频段。为了使其具有较高的抗干扰能力，“蓝牙”特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列（伪随机码）不断地从一个信道“跳”到另一个信道，只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其它的干扰不可能按同样的规律进行干扰；跳频的瞬时带宽是很窄的，但通过扩展频谱技术使这个窄带成百倍地扩展成宽频带，使干扰可能造成的影响变得很小。和其它工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定。使用FEC（Forward Error Correction，前向纠错）技术可以抑制长距离链路产生的随机噪音。 
链路控制（硬件）单元：
  （1）射频模块。将基带模块的数据包通过无线电信号以一定的功率和跳频频率发送出去, 实现蓝牙设备的无线连接。
　（2）基带模块。即蓝牙的物理层, 负责管理物理信道和链路, 采用查询和寻呼方式, 使跳频时钟及跳频频率同步, 为数据分组提供对称连接( SCO) 和非对称连接( ASL) ,并完成数据包的定义、前向纠错、循环冗余校验、逻辑通道选择、信号噪化、鉴权、加密、编码和解码等功能。它采用混合电路交换和分组交换方式, 既适合语音传送, 也适合一般的数据传送。
链路管理（软件）单元：
　链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM 能够发现其它远端LM 并通过LMP（链路管理协议）与之通信。
软件(协议)单元：
  “蓝牙”基带协议结合电路开关和分组交换机，适用于语音和数据传输。每个声道支持64 kbps 同步（语音）链接。而异步信道支持任一方向上高达721kbps 和回程方向57.6kbps 的非对称链接，也可以支持43.2kbps 的对称连接。因此，它可以足够快地应付蜂窝系统上的非常大的数据比率。一般来说，它的链接范围为100mm～10m；如果增加传输功率的话，其链接范围可以扩展到100m。“蓝牙”软件构架规范要求与“蓝牙”相顺从的设备支持基本水平的互操作性。软件（协议）结构需有如下功能：
　设置及故障诊断工具；
　能自动识别其它设备；
　取代电缆连接；
　与外设通信；
　音频通信与呼叫控制；
　商用卡的交易与号簿网络协议。
四、蓝牙技术在汽车上的应用：
　随着车载应用领域的发展，蓝牙技术也将在汽车上得到更好的发展。在这些发展当中，一部分是使无线技术按照驾驶室环境的严格要求来细调其性能；还有一部分则是蓝牙技术新的应用领域。
　在车载应用领域中，配有蓝牙技术的无线电装置、电话、信息娱乐和导航系统市场必将迅速发展。这些系统中，一部分是利用司机的移动电话通过蓝牙技术实现通讯，还有一部分是利用供乘客使用的蓝牙手机取代了早期的DECT电话。现在，越来越多提供蓝牙连接的车载产品在汽车零配件市场有售，销售者包括专业系统安装商和主要零售商。
各种蓝牙耳机的产生，使正在驾驶的司机能够通过蓝牙移动电话的语音命令来拨打和接听电话。这些耳机价格便宜，无须安装，只须在需要充电的时候接插到点烟器插座上即可。但是，它们无法构成综合车载通讯系统的其中一个组成部分。随后又出现了车载免提听筒，使司机能够利用蓝牙移动电话通过连接在控制箱上的麦克风进行通讯。车载免提听筒包括：从可以接插到点烟器插座上配备扬声器的单一模件，到利用汽车立体声系统作为扩音器的各种综合机型，其中某些机型需要专业安装。但是在的时候，不是所有插
入式机型都能够使汽车内的收音机或立体声系统静音，这就意味着司机仍然需要进行手动控制。支持蓝牙免提和耳机框架协议的车载CD/MP3播放器是第一批脱离单一电话模式的产品，可以通过蓝牙移动电话的免提语音控制进行车载娱乐。
市场上的另一蓝牙产品是一个由导航系统、无线电以及CD/MP3播放器构成的组合体，这个产品采用蓝牙技术来链接移动电话，拥有语音控制功能，能够存储地址和电话簿，而这些地址和电话可以通过蓝牙链接与移动电话中的地址和电话进行交流。这个独特的产品采用了CSR公司的BlueCore单芯片蓝牙技术。CSR公司还提供硬件和软件的整合支持，以帮助加快产品上市。车载语音通讯方面最重大的技术进展，也许就是新版蓝牙技术规范支持eSCO(延伸同步连接导向)语音信道。在语音包丢失的情况下，这些容错信道能够实现语音数据的自动续传，并容许对数据传输速率进行安排，从而保持高服务质量。2006年推出的免提协议1.5版充分利用eSCO技术，提供一个非常强大的通讯链接，它是蓝牙汽车工作组积极推广适用于电致杂讯环境的理想解决方案。
             
各类汽车总线的特点比较
一般来说，汽车通信网络可以划分为四个不同的领域，每个领域都有其独特的要求:
信息娱乐系统：此领域的通信要求高速率和高带宽，有时会是无线传输，目前主流应用协议有MOST，正在推出的还有IDB-1394等；
高安全的线控系统（X-By-Wire）：由于此领域涉及安全性很高的刹车和导向系统，所以它的通信要求高容错性、高可靠性和高实时性。可以考虑的协议有FlexRay等；
车身控制系统：在这个领域CAN协议已经有了二十多年的应用积累，其中包括传统的车身控制和传动装置控制；
  低端控制系统：此系统包括那些仅需要简单串行通信的ECU，比如控制后视镜和车门的智能传感器以及激励器等，这应该是LIN总线最适合的应用领域。
车用总线的分类主要有以下几类：
      位速率
                  对象
A类
<10Kb/s
传感器或执行器管理的低速网络
B类
flex软件10-125Kb/s
面向独立控制模块间的信息共享的中速网络
C类
125K-1Mb/s
用在车身电子的舒适性模块和显示仪表等设备中
    D类
>2Mb/s
用在车身电子的舒适性模块和显示仪表等设备中
下面分别介绍一下各类总线的基本特征并加以比较：
CAN：
控制器区域网络(CAN)是一个多主异步串行总线。由于它具有优良的错误处理机制及可靠的数据传送性能，该总线在汽车工业中非常普遍，在高安全系数要求的医疗行业中也正在得到普及。CAN最初由德国的bosch公司开发，提供给汽车电子系统所用的低成本通信总线，现在已经成为国际标准。
CAN协议是串行协议，能够有效地支持具有高安全等级的分布实时系统。CAN是一个多主机系统，所以它设计了高效率的仲裁机制来解决传输冲突问题，具有高优先级的系统总能优先得到总线的使用权。CAN同时使用了其它一些防错手段，能够判断出错的节点并及时将其关闭，这样就在很大程度上保证了总线的可靠性。CAN的传输速率和总线长度相关，最高可以到1Mbps，一般车内使用的速率是500Kbps到200Kbps。
CAN四种消息帧的类型 ：
数据帧：该帧从一个发送器承载数据到一个接收器。根据CAN规范有两种数据帧格式，它
们的唯一本质区别在于标识符的长度。CAN标准帧(也称为CAN2.0A)支持11位长度的标识符；另一个是CAN扩展帧(也称为CAN2.0B)，支持29位长度的标识符。
远程帧：此帧由一个接收CAN节点发送，用来请求带有远程帧中规定的标识符的数据帧。
错误帧：此帧将任何总线错误通知其它单元，在接收到这个帧时发送器会自动进行消息重发。
超载帧：超载帧由一个忙的CAN节点送出鬼知道版权所有，以请求在前后数据帧之间增加一个额外的延迟。
LIN：
在车内，还有许多ECU的控制并不需要CAN这样高速率和高安全的通信，本地互联网络（LIN）就是为适应这类应用而设计的低成本解决方案。LIN是一个公开的协议，它基于SCI串行通信的格式，结合了汽车应用的特点。LIN是单一主机系统，不但降低了硬件成本，而且在软件和系统设计上也能更容易地兼容其它网络协议，比如CAN。LIN的传输速率最高可到20Kbps，主要是受到EMI和时钟同步的限制。典型的LIN应用有车门、后视镜、
导向轮、马达、照明以及其它智能传感器。LIN不但定义了物理层和数据层，还定义了相关的应用软件层。这些都为LIN方案提供商解决了设备兼容的问题，很有利于汽车工业的规模生产。

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