基于CAN總線及藍牙技術(shù)的汽車電子產(chǎn)品的開發(fā)及測試

摘要：為某整車廠商開發(fā)了一款基于cAN總線及藍牙技術(shù)的車載娛樂設(shè)備，實現(xiàn)了免提通話、音頻流音樂播放等功能，本文結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)與測試經(jīng)驗，介紹綜合運用cAN總線和藍牙技術(shù)開發(fā)汽車電子產(chǎn)品及測試中的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵字：cAN；汽車電子；藍牙

引言

在汽車電子系統(tǒng)中，CAN總線通信技術(shù)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(xiàn)了汽車電子網(wǎng)絡(luò)的信息共享和數(shù)據(jù)傳輸，利用它可以把某項應(yīng)用按照功能分拆在不同的組件中實現(xiàn)，這樣在實現(xiàn)各個功能子系統(tǒng)時非常靈活，系統(tǒng)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(tǒng)中被應(yīng)用。可以說CAN總線的出現(xiàn)更好地體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)復用的特點。藍牙技術(shù)在消費電子領(lǐng)域中的成功運用經(jīng)驗推廣到汽車電子領(lǐng)域后，其開發(fā)與測試遇到了一定的挑戰(zhàn)，筆者結(jié)合為某整車廠商開發(fā)的一款基于CAN總線及藍牙技術(shù)的車載信息娛樂設(shè)備，介紹基于CAN總線及藍牙技術(shù)的汽車電子產(chǎn)品開發(fā)及測試中的關(guān)鍵技術(shù)。

產(chǎn)品開發(fā)

該產(chǎn)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(nèi)音響系統(tǒng)組合為一體，實現(xiàn)播放普通u盤內(nèi)音樂文件(MP3、WAV、wMA等)，同時可以通過藍牙功能實現(xiàn)免提接聽、撥打電話及播放流媒體音樂等。音響系統(tǒng)包括液晶屏、收音機、方向盤和USB-BOX，其中液晶屏用于實現(xiàn)歌曲文件信息、電話相關(guān)信息以及電話本的顯示等功能，收音機實現(xiàn)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(xiàn)對USB-BOX的音樂控制和免提操作，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在這個CAN網(wǎng)絡(luò)汽車音響系統(tǒng)中，收音機和方向盤CAN節(jié)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(guān)的液晶屏顯示頁面則由USB-BOX來控制。USB－BOX的程序設(shè)計采用基于有限狀態(tài)自動機的軟件架構(gòu)，將整個控制流按照功能分解為若干并發(fā)的子狀態(tài)機，每個狀態(tài)機被實現(xiàn)為一個任務(wù)，在子狀態(tài)機中將該功能實現(xiàn)的過程節(jié)點做為子狀態(tài)，以過程的推進作為狀態(tài)機的跳轉(zhuǎn)，這樣使得整個系統(tǒng)構(gòu)架清晰，簡化了實現(xiàn)，便于系統(tǒng)調(diào)試和后續(xù)功能擴展。

在狀態(tài)機的實現(xiàn)中，關(guān)鍵跳轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)哪些控制命令，可以實現(xiàn)哪些選擇性的操作(選擇、退出、向上向下導航、向前向后導航)，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。下面以電管理為例描述一下狀態(tài)機的設(shè)計。

首先根據(jù)整個來電管理的過程設(shè)計Ready、IncomingCallEstablish、ActiveCall三個狀態(tài)，USB－BOX默認起始狀態(tài)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(tài)。通過CAN幀將響鈴提示信息發(fā)送給管理功放音響的收音機，把來電號碼發(fā)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(fā)送給USB-BOX，USB－BOX通過藍牙信號把接聽來電命令發(fā)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(fā)送給USB－BOX，USB－BOX進入ActiveCall狀態(tài)，在該狀態(tài)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(fā)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(fā)送給USB-BOX，USB－BOX通過藍牙信號發(fā)送給手機掛斷電話，掛斷后手機把藍牙信號CALL IND=0(通話結(jié)束)發(fā)送給USB-BOX，USB－BOX進入Ready狀態(tài)，同時通過CAN幀把通話結(jié)束發(fā)送給液晶屏和收音機。

產(chǎn)品測試

下面以該產(chǎn)品藍牙特性的測試來說明一下如何綜合采用CAN總線及藍牙技術(shù)完成對該產(chǎn)品的藍牙測試，在這里將被測試的產(chǎn)品以EUT來表示。

由于無法搭建產(chǎn)品運行時需要的所有外部環(huán)境去直接測試產(chǎn)品的各項功能，所以設(shè)計了測試工裝在生產(chǎn)線上對產(chǎn)品進行測試，同時由于EUT實現(xiàn)的功能比較多，完成單個BUT測試需要的時間比較長，這樣為了滿足生產(chǎn)節(jié)拍的快節(jié)奏，在生產(chǎn)線上需要多個工裝分別測試多個BUT。EUT的藍牙特性是指其藍牙射頻通信上是否穩(wěn)定，軟件是否正常運行，不涉及具體的功能項，我們通過確定EUT的信號強度來判斷其射頻通信，通過一個具體的功能項一配對來判斷其軟件是否正常運行。

下面首先描述一下測試環(huán)境及測試方法，然后詳細介紹測試方法的實現(xiàn)。

由于EUT是有效范圍為10m的Class 2藍牙設(shè)備，而生產(chǎn)線本身就10米左右，在10m范圍內(nèi)存在多個測試工裝和多個EUT，所以為了保證測試工裝確實在測試其測試臺上的EUT，需要確定工裝測試臺上這個特定EUT的藍牙地址以進行后續(xù)的配對功能以完成測試。由于測試工裝與其測試臺上的EUT距離是固定的，而且在某測試工裝和多個EUT之間，工裝與其測試臺上的EUT的距離是最近的，所以在測試工裝上實現(xiàn)可以測量被搜索設(shè)備的信號強度的搜索功能，對有效范圍內(nèi)的BUT進行搜索，只要測試臺上的EUT的信號強度是OK的，那么信號強度最強的藍牙地址便是工裝測試臺上的EUT所對應(yīng)的藍牙地址。

而EUT配對過程的實現(xiàn)(圖2)是一個典型的采用CAN總線及藍牙技術(shù)綜合實現(xiàn)的功能，首先EUT將來自藍牙手機的配對請求通過CAN總線發(fā)送到液晶屏上顯示，然后利用收音機上的按鍵允許配對，通過CAN總線發(fā)送給EUT，BUT接著把彈出PIN碼虛擬鍵盤請求發(fā)送到液晶屏上，接著在液晶屏上的虛擬鍵盤上通過收音機上的按鍵輸入PIN碼，然后通過CAN總線把PIN碼發(fā)送到BUT上，BUT接受藍牙手機配對，發(fā)送PIN碼完成配對。

在這里約定一個統(tǒng)一的PIN碼，只需要在測試工裝上實現(xiàn)藍牙配對、接收BUT通過CAN總線發(fā)送的配對請求、通過cAN總線發(fā)送允許配對命令及發(fā)送PIN碼到BUT的功能即可完成對BUT配對功能的測試。如果測試臺上EUT藍牙特性O(shè)K，便可以順利完成配對操作，如果該EUT的信號強度沒有滿足要求，而通過搜索最強信號強度得到的藍牙地址是另外一個EUT的話，由于測試工裝跟另外一臺工裝測試臺上的BUT不存在CAN總線連接，所以無法接收配對請求，在這里設(shè)定一個超時時間，便可以得出EUT測試不OK的結(jié)論。

結(jié)語

筆者開發(fā)了一款基于CAN總線及藍牙技術(shù)的汽車電子產(chǎn)品，該產(chǎn)品運行穩(wěn)定可靠，目前已經(jīng)成功裝車應(yīng)用，本文分析了其產(chǎn)品開發(fā)及測試的原理及特點，并結(jié)合具體實例介紹了開發(fā)及測試的實現(xiàn)。