计算机和电子技术的迅猛发展带动了汽车工业的飞速发展,根据消费理念和消费需求的发展,越来越多的计算机技术和电子新技术搭载在了汽车上,并且汽车电子带动了整个产业链的堆积。其发展可以从最早期的奔驰,宝马,大众等高档轿车和高档房车上得到体现,在这方面欧美国家做的相对较成熟。在高档车上具有代表性的舒适系统有车载蓝牙免提通讯系统,即嵌入式车载商务电话系统。此系统在高档车上的装配,从舒适型和方便性上真正意义上实现沟通无极限。以此技术的完善,促使蓝牙技术在汽车上得到一个成长的温床,并成为汽车装配的高档产品主打高端市场。
蓝牙技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一项无线网络技术,是无线数据和语音传输的开放式标准,它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为10cm~10m,如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接,具有很强的移植性,并且适用于多种场合,加上该技术采用高标准管理模式,即统一标准制定:,认证信息加密,加密信息管理通道,自动识别系统,通讯具有延长性,超强纠错,抗干扰性强,功耗低、对人体危害小,而且应用简单、功能容易实现,易于推广等优势,势必影响到汽车装配的更新换代。
一:统一标准制定:
通讯模式采用全球统一标准2.4GHz,频段分为79个跳频通道或者23个调频通道。其目的是使用一种称作跳频扩频的技术来传输数据。这样主设备与从设备必须在2.4GHz上下保持同步以维护它们的连接,如果不能在相同时刻同时到达跳频点,就会失去通信。从制定的角度上来满足标准的统一性。
蓝牙技术的灵魂就在于它是全球统一的、开放的技术标准,以及世界蓝牙组织SIG知识产权共享的策略。世界蓝牙组织也制定了一种新的游戏规则,那就是只有申请加入世界蓝牙组织(SIG)成为其一员,按照所规定的标准和规范工作,才能获得世界蓝牙组织SIG的授权使用这项技术,研发出经SIG测试和认证的蓝牙技术产品。当代世界经济一体化的发展趋势日益明显,如果一项涉及大众广泛应用的通信技术不使用统一公开的技术标准,这种技术就不会有广阔的应用前景。大家都各做各的,产品生产出来后不能实现互联互通,就只能局限在自家的技术领域内使用。许多通信信息产品的兴衰如此之快,就在于它不是统一公开的技术标准。而PC机、互联网之所以能够迅速普及,而且拥有广阔的前景就在于它们基于统一公开的技术标准。
一项新技术标准是否有生命力,要看它能否被人们所广泛接受,蓝牙技术也不例外。世界蓝牙组织SIG已经发展成为拥有2491个世界著名企业成员的世界标准化组织。一项公开的全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持是以往所罕见的。这说明基于此项蓝牙技术的产品具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。
二:认证信息加密:
加密信息管理通道:为了信息能安全传送到指定的目标,蓝牙设备之间的通信都进行加密。当两个蓝牙设备之间建立连接时,首先要做的事情之一就是交换密钥以确认对方的身份。如果密钥不匹配,这两个设备就不能对话。而是否能生成正确的密钥取决于设备之间的最终关系,首先启动对话的设备称为主设备,另一个设备称为从设备。在Bluetooth 1.0b中,连接对话启动时,两个设备争夺主从地位的竞争就陷入了矛盾的状态,虽然它们都能执行一定的算法生成密钥,但密钥是不一样的,而且由于时机的原因,往往会出现问题。也就是说,如果在启动对话时,从设备处理信息的速度大于主设备,那么这种竞争就会导致误将从设备当成主设备,在这种错误基础上,设备之间当然不会生成匹配的密钥。Bluetooth 1.1非常明确地定义了设备验证所需的各个步骤,彻底纠正了这个问题。它要求每个设备必须明确承认(或协调)首先启动对话的设备,从而确认自己在主从关系上的角色。实现双项认证后确立各自关系方可正常通讯。
三:自动识别系统:
蓝牙控制系统的FR-BOX和COM-BOX通电后,FR-BOX将自动发送数据查询规定范围内的蓝牙装置,并通过钥匙码进行确认,确认加密相同后即时与COM-BOX通讯获取数据信息。
四:通讯具有延长性:
根据目前公布的1.0的技术规范,蓝牙技术的工作频段是全球统一的2.4GHz ISM频段。它采用以每秒钟1600兆的快速跳频扩频技术,传输速率为1Mbps,具有很强的抗干扰能力;其标准的有效传输距离为10米,通过添加放大器可将传输距离增加到100米。
五:超强纠错:
蓝牙的链路管理器可以从其他链路管理器那里请求时钟偏移(主单元请求从单元告诉它目前从单元存储的时钟偏移,而该时间偏移则是从单元自身在和主单元进行某些数据包交换的过程中得到的)、时隙偏移(时隙偏移就是微微网内主单元和从单元传送的开始时隙之间的时间差,前者的时隙传送PDU,后者的时隙中PDU内的BD_ADDR即是主单元。时间差的单位是毫秒。时隙偏移对主-从交换和微微网间通信非常有用)、计时精度(时钟漂移和抖动)、链路管理器版本和各类支持特性如认证、SCO数据包等。
六:抗干扰性强:
蓝牙技术采用2400~2483.5MHz 的ISM (工业、科学和医学)频段,这是因为:该频段内没有其它系统的信号干扰,同时频段向公众开放,无须特许;该频段在全球范围内有效。此时,抗干扰问题便变得非常重要。因为2400~2483.5MHz ISM 频段为开放频段,使用其中的任何频段都会遇到不可预测的干扰源(如某些家用电器、无绳电话和汽车开门器等),此外,对外部干扰源和其它蓝牙设备的干扰也应作充分估计。 抗干扰方法分为避免干扰和抑制干扰。避免干扰可通过降低各通信单元的信号发射电平来达到;抑制干扰则通过编码或直接序列扩频来实现。然而,在不同的无线环境下,专用系统的干扰和有用信号的动态范围变化极大。在超过50dB 的远近比和不同环境功率差异的情况下,要达到1Mb/s 以上速率,仅靠编码和处理增益是不够的。相反,由于信号可在没有干扰时(或干扰低时)发送,故避免干扰更容易一些。若采用时间避免干扰法,当遇到时域脉冲干扰时,发送的信号将会中止。另一方面,大部分无线系统是带宽受限的,而在2.45 GHZ 频段上,系统带宽为80MHz,可找到一段无明显干扰的频谱,同时利用频域滤波器对无线频带其余频谱进行抑制,以达到理想效果。因此,以频域避免干扰法更为可行。
七:通讯模式灵活多变:
RFBOX共有125个频点,能够实现点对点、点对多点的无线通信,可以根据用户需求和产品特点实现功能多样化,同时可采用改频和跳频来避免干扰。如下图所示:
点对点通讯示意图
一点对多点通讯示意图
由于蓝牙无线通讯技术有以上7大特点,加速了蓝牙技术在汽车领域的普及。蓝牙技术在汽车上的应用,及嵌入式电子控制系统和PC技术在车辆上的标配。无形中提升了汽车后市场的维修技术,并对汽车后市场诊断设备和维修水平提出更高的要求。为了解决这个新技术带来的瓶颈,带动整个汽车后市场的持续进步。经过长期潜心研究。基于蓝牙通讯技术诊断的设备开始投入市场。国内比较有代表性的诊断设备如:车灵通C-168汽车故障诊断系统,蓝牙无线四轮定位仪等相关检测设备。
蓝牙技术目前在汽车后市场一般都是基于Winds平台的基础上。因为他们都具有相同的技术特性即:基于统一公开的技术标准。并且蓝牙技术和PC平台技术融合后,将会给人耳目一新的感觉和享受。下面就给予更深说明蓝牙PC诊断设备的特性。诊断设备以车灵通C-168为例做介绍:
车灵通C-168蓝牙无线诊断设备符合GB/T18344-2001标准。适用于微软公司发布的任意Winds平台运行。诊断盒I/O口:国际主流标准USB2.0 系统采用高低电压低功耗省电模式供电,即诊断盒电源: DC 12 V,无线通讯盒: USB 5 V,诊断盒功率: 3W,无线通讯盒: 0.5W,无线通讯频率:全球统一标准蓝牙技术开放2.4GHZ频率。显示系统: 台式电脑、手提电脑适合远程诊断,功能扩展性高。整机组成: 诊断系统(COMBOX)、无线通讯盒(FR-BOX)、诊断接头、连接配线,无线通讯距离:最小值15米 典型值20米 最大40米(常温10-35 湿度45-85)有线通讯距离:4.5米。
车灵通整机配置如下图:
本设备通讯和其他蓝牙设备相同。突破线路的限制,
2. RFBOX蓝牙通信:
3. 车灵通C168测试诊断仪用无线测试时,主要是通过内置的一对无线通讯盒通信,RFBOX是集成有2.4GHz无线收发器、增强型8051、ADC、USB2.0芯片和其它外设的一款高集成度无线通讯盒,它体积小,功耗低、所需外围元件少,最大传输速率可达1Mbit/s。RFBOX共有125个频点,能够实现点对点、点对多点的无线通信,同时可采用改频和跳频来避免干扰。其最大发射功率为0dBm,在比较理想环境中,其室内传输距离可达30~40米,室外传输距离可达100~200米。该通讯盒的灵敏度为-90dBm,工作电压为+5V,工作温度范围为-40~+80℃。
4. 工作原理:
5. 当诊断汽车时,测试程序通过计算机USB2.0标准通讯口与RFOBX相连,RFBOX内部通过USB2.0芯片转换为标准R232电平,主芯片通过SPI口与EEPROM进行连接。上电后,电路可在512B ROM中存储的引导程序的控制下,通过SPI将EEPROM中存储的用户程序传送至无线收发芯片的4kBRAM程序运行空间中, 以把控制的任务转到用户程序。
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7. COMBXO工作原理:
8. 当诊断汽车时,测试程序通过计算机USB2.0标准通讯口采用有线或无线与COMBOX通讯,当COMBOX收到计算下发的指令时,通过电平转换与去干拢变为TTL电平,传入COMBOX的CPU中,CPU根据指令,分配各I/O口动作,并下发一组指令,经过一系列的逻辑变换与组合,变成能被汽车ECU识别并执行的指令,通过DB26通信口与汽车相连。
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