基于CAN總線及藍牙技術的汽車電子產品的開發及測試

　　引言

　　在汽車電子系統中，CAN總線通信技術不僅減少了線束減輕了汽車重量從而提高了效率，更重要的是它實現了汽車電子網絡的信息共享和數據傳輸，利用它可以把某項應用按照功能分拆在不同的組件中實現，這樣在實現各個功能子系統時非常靈活，系統中組件的使用更廣泛更充分，單個組件可以在多個功能系統中被應用。可以說CAN總線的出現更好地體現了網絡復用的特點。藍牙技術在消費電子領域中的成功運用經驗推廣到汽車電子領域后，其開發與測試遇到了一定的挑戰，筆者結合為某整車廠商開發的一款基于CAN總線及藍牙技術的車載信息娛樂設備，介紹基于CAN總線及藍牙技術的汽車電子產品開發及測試中的關鍵技術。

　　產品開發

　　該產品是一個集成USB音頻播放、藍牙免提、藍牙音頻流播放等功能于一體的汽車電控單元(以下以USB-BOX來表示)，通過CAN總線與車內音響系統組合為一體，實現播放普通U盤內音樂文件(MP3、WAV、WMA等)，同時可以通過藍牙功能實現免提接聽、撥打電話及播放流媒體音樂等[1]。音響系統包括液晶屏、收音機、方向盤和USB-BOX，其中液晶屏用于實現歌曲文件信息、電話相關信息以及電話本的顯示等功能，收音機實現CD音樂播放及控制等功能，收音機和方向盤上帶有按鍵控制接口，實現對USB-BOX的音樂控制和免提操作，系統結構如圖1所示。

　　在這個CAN網絡汽車音響系統中，收音機和方向盤CAN節點提供人機操作接口控制USB-BOX，而USB音樂播放和藍牙免提功能相關的液晶屏顯示頁面則由USB-BOX來控制。USB-BOX的程序設計采用基于有限狀態自動機的軟件架構，將整個控制流按照功能分解為若干并發的子狀態機，每個狀態機被實現為一個任務，在子狀態機中將該功能實現的過程節點做為子狀態，以過程的推進作為狀態機的跳轉，這樣使得整個系統構架清晰，簡化了實現，便于系統調試和后續功能擴展[2]。

　　在狀態機的實現中，關鍵跳轉條件是CAN幀和藍牙信號，CAN幀方面主要是標識符的管理，標識符是指當前液晶屏應該顯示什么樣的頁面，提供什么樣的顯示信息和導航選擇，在該頁面下收音機和方向盤按鍵操作對應哪些控制命令，可以實現哪些選擇性的操作(選擇、退出、向上向下導航、向前向后導航)[3]，由USB-BOX和收音機共同管理。而藍牙信號涉及到不同手機在同一功能上的不同差異，信息組合不完整，次序不固定，這就會帶來一定的兼容性問題[5]。下面以電管理為例描述一下狀態機的設計。

　　首先根據整個來電管理的過程設計Ready、IncomingCallEstablish、ActiveCall三個狀態，USB-BOX默認起始狀態為Ready，當手機來電時，手機把藍牙信號CALL_SETUP_IND(呼叫過程提示)、RING_IND(來電響鈴提示)和CALLER_ID_IND(來電號碼)等來電信息傳給USB-BOX，USB-BOX進入IncomingCallEstablish狀態，通過CAN幀將響鈴提示信息發送給管理功放音響的收音機，把來電號碼發送給液晶屏，這時收音機播放鈴聲，同時液晶屏上彈出顯示頁面，包括該電話號碼，并提供是否接聽的兩個可導航選項，這個頁面的標識符便是來電管理標識符。這時可以利用收音機上的導航按鍵選擇是否接聽，在導航到接聽按鍵上按下選擇鍵時，收音機會把接聽來電命令發送給USB-BOX，USB-BOX通過藍牙信號把接聽來電命令發給手機，手機接聽來電，通話建立后手機把藍牙信號CALL_IND=1(呼叫建立)發送給USB-BOX，USB-BOX進入ActiveCall狀態，在該狀態下，在收音機上按下選擇鍵時，USB-BOX接收到該按鍵操作命令，發送CAN幀給液晶屏，彈出一個可導航頁面，包括掛斷、保持選項，選擇掛斷，收音機把掛斷命令通過CAN幀發送給USB-BOX，USB-BOX通過藍牙信號發送給手機掛斷電話，掛斷后手機把藍牙信號CALL_IND=0(通話結束)發送給USB-BOX，USB-BOX進入Ready狀態，同時通過CAN幀把通話結束發送給液晶屏和收音機。