基于CAN总线的车载蓝牙免提系统应用探究

【摘要】随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的汽车行业取得了一定程度的进步，为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。随着开车一族数量的逐渐增加以及近几年来交通事故的频繁发生，人们越来越意识到在车内接听手机的危害，同时对车内安装免提装置的需求越来越大。针对这一情况，国内外的市场上都出现了各种车载免提装置。本文主要针对基于CAN总线的车载蓝牙免提系统应用进行研究与分析。通过对CAN总线进行有效的使用，能够对产品的技术含量进行一定程度的提高，同时也保证了产品工作的稳定性。

【关键词】CAN总线；蓝牙技术；车载蓝牙免提系统；应用

1.CAN总线技术

CAN是Controller Area Network的简称，即控制器局域网，它是目前状况下国际上应用最为广泛的现场总线之一。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络，其总线规范已被ISO国际标准化组织制定为国际标准，并被公认为是最有前途的现场总线之一。CAN总线的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络，广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。由于其设计成本低，通讯可靠，在电力系统中得到了广泛应用，尤其是在早期的变电站综合自动化系统建设中起了很大作用。在CAN总线之中，融入了多项新技术、新设计，因此它与一般的通信总线相比，在数据通信方面拥有着更高的可靠性、实用性、灵活性以及稳定性，其特点主要表现在以下几个方面：

①CAN是目前状况下唯一得到国际标准认证的现场总线。

②CAN主要采用的多主工作方式，网络上任意一个节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息。在这其中，并不存在着与其他通信总线相似的主从关系。

③从报文标识符这一方面来看，CAN上的节点分成不同的优先级，能够对不同的实时要去进行有效的满足，优先级高的数据最多可在134us内得到传输。

④CAN采用的主要是非破坏性总线仲裁技术。因此，如果当多个节点同时对总线发送信息并出现一定程度的冲突时，优先级较低的节点会主动退出，这样一来，优先级较高的节点在传输数据时并不会受到优先级较低节点的影响，这在很大程度上对总线冲突仲裁的时间进行了减少。即使出现网络负重较大的情况时，传输速率也不会有明显的下降，而以太网则可能出现网络瘫痪的状况。

⑤CAN节点只需要对报文的标识符进行有效的利用，以此来进行滤波，这样就能够实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送数据，而不需要专门对其进行“调度”。

⑥CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等项工作。

⑦CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接受到相同的数据，这一点在分步式控制中非常重要。

2.蓝牙通信系统

一般情况下，蓝牙通信系统主要是由四部分共同组成的，这四个部分分别是：无线射频单元、链路控制单元、链路管理单元及蓝牙软件结构和协议体系单元。

2.1 无线射频单元

蓝牙协议栈射频规范对蓝牙射频频段、使用的调制方式、调频频率、射频发射功率和接收机灵敏度等参数进行了明确的规定。对于蓝牙无线射频单元来说，其主要作用是对相关的数据进行发射与接收。其特点主要表现在四个方面，分别是距离短、功耗小、体积小以及重量轻。蓝牙通信系统采用全向天线，支持点到点及点到多点的通信。通过对多台蓝牙设备之间进行有效的连接，就可以对网络资源进行一定程度的分享。同时，无线射频单元还支持终端的移动性，能够对相关设备进行容易的查询与发现。除此之外，信号的传输所受到的约束较小，并不会受到视距的影响，易于多个设备组网。

2.2 链路控制单元

目前状况下，在蓝牙产品当中，人们使用了3个IC分别作为联接控制器、基带处理器以及射频传输/接收器，这些部分所构成的链路能够对硬件单元进行有效的控制。基带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。蓝牙基带协议是电路交换与分组交换地结合。采用时分双工实现全双工传输。

2.3 链路管理单元

链路管理软件执行链路设置、鉴权、链路构造和其它协议。链路管理通过链路管理协议寻找其它远端的LM，是执行服务提供者的角色，LM利用链路控制器。服务包括发送和接收数据；名字申请，链路管理采用有效的咨询并报告名字或设备IP，长度共16字节；链路地址询问；鉴权；链路模式协调和设置数据、语音或数据/语音，也可以在连接中改变；链路管理在分组的基础上决定实际的帧类型；设备设置为SNIFF模式，此时，任务周期减少，主机可以开始每隔一定的时隙规则发射，另外，可设置HOLD模式和PARK模式。

3.系统硬件设计

图1描述的是基于CAN总线的车载蓝牙免提系统中硬件部分的组成结构。

从图1中，我们可以发现，整个硬件系统主要是由单片机最小系统、CAN总线单元、蓝牙模块与DSP电路、TTS模块以及电源和功放部分，这些部分的具体情况见表1：

4.系统软件设计

系统的软件是硬件的大脑，只有设计出一套良好的软件，才能对硬件运行的可靠性与稳定性进行有效的保证。对于本系统来说，主要采用的是单片机软件开发采用C语言。C语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点.它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。首先，它能够对系统程序的设计要求进行有效的满足，并且它具有很强的表达能力，能够对系统软件多方面的特性进行有效的满足。除此之外，C语言还存在着较高的可移植性，提供了各种各样、种类丰富的运算符以及数据类型，为编程人员的工作带来了较大的便利。同时它具有丰富的库函数，运算速度快、编译效率高，且C语言可以直接实现对系统硬件的控制。C语言具有完善的模块程序结构，在软件开发中可采用模块化程序设计方法。目前状况下，对C语言进行有效的使用，以此来对程序设计进行一定程度的驱动，如今这种方法已经成为主流，它可以对开发周期进行一定程度的缩短。本系统软件实时性要求不高，但是要求稳定性好，避免可能出现死机，没有响应等系统不能正常工作状态。为便于调试和扩展，本系统采用结构化程序设计原则，利用子程序实现

各功能模块。所用调试软件为MPLAB V8.20，编译器为MPLAB C30 v3.00。

参考文献

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