基于CAN总线及蓝牙技术的汽车电子产品的开发及测试

　　引言

　　在汽车电子系统中，CAN总线通信技术不仅减少了线束减轻了汽车重量从而提高了效率，更重要的是它实现了汽车电子网络的信息共享和数据传输，利用它可以把某项应用按照功能分拆在不同的组件中实现，这样在实现各个功能子系统时非常灵活，系统中组件的使用更广泛更充分，单个组件可以在多个功能系统中被应用。可以说CAN总线的出现更好地体现了网络复用的特点。蓝牙技术在消费电子领域中的成功运用经验推广到汽车电子领域后，其开发与测试遇到了一定的挑战，笔者结合为某整车厂商开发的一款基于CAN总线及蓝牙技术的车载信息娱乐设备，介绍基于CAN总线及蓝牙技术的汽车电子产品开发及测试中的关键技术。

　　产品开发

　　该产品是一个集成USB音频播放、蓝牙免提、蓝牙音频流播放等功能于一体的汽车电控单元(以下以USB-BOX来表示)，通过CAN总线与车内音响系统组合为一体，实现播放普通U盘内音乐文件(MP3、WAV、WMA等)，同时可以通过蓝牙功能实现免提接听、拨打电话及播放流媒体音乐等[1]。音响系统包括液晶屏、收音机、方向盘和USB-BOX，其中液晶屏用于实现歌曲文件信息、电话相关信息以及电话本的显示等功能，收音机实现CD音乐播放及控制等功能，收音机和方向盘上带有按键控制接口，实现对USB-BOX的音乐控制和免提操作，系统结构如图1所示。

　　在这个CAN网络汽车音响系统中，收音机和方向盘CAN节点提供人机操作接口控制USB-BOX，而USB音乐播放和蓝牙免提功能相关的液晶屏显示页面则由USB-BOX来控制。USB-BOX的程序设计采用基于有限状态自动机的软件架构，将整个控制流按照功能分解为若干并发的子状态机，每个状态机被实现为一个任务，在子状态机中将该功能实现的过程节点做为子状态，以过程的推进作为状态机的跳转，这样使得整个系统构架清晰，简化了实现，便于系统调试和后续功能扩展[2]。

　　在状态机的实现中，关键跳转条件是CAN帧和蓝牙信号，CAN帧方面主要是标识符的管理，标识符是指当前液晶屏应该显示什么样的页面，提供什么样的显示信息和导航选择，在该页面下收音机和方向盘按键操作对应哪些控制命令，可以实现哪些选择性的操作(选择、退出、向上向下导航、向前向后导航)[3]，由USB-BOX和收音机共同管理。而蓝牙信号涉及到不同手机在同一功能上的不同差异，信息组合不完整，次序不固定，这就会带来一定的兼容性问题[5]。下面以电管理为例描述一下状态机的设计。

　　首先根据整个来电管理的过程设计Ready、IncomingCallEstablish、ActiveCall三个状态，USB-BOX默认起始状态为Ready，当手机来电时，手机把蓝牙信号CALL_SETUP_IND(呼叫过程提示)、RING_IND(来电响铃提示)和CALLER_ID_IND(来电号码)等来电信息传给USB-BOX，USB-BOX进入IncomingCallEstablish状态，通过CAN帧将响铃提示信息发送给管理功放音响的收音机，把来电号码发送给液晶屏，这时收音机播放铃声，同时液晶屏上弹出显示页面，包括该电话号码，并提供是否接听的两个可导航选项，这个页面的标识符便是来电管理标识符。这时可以利用收音机上的导航按键选择是否接听，在导航到接听按键上按下选择键时，收音机会把接听来电命令发送给USB-BOX，USB-BOX通过蓝牙信号把接听来电命令发给手机，手机接听来电，通话建立后手机把蓝牙信号CALL_IND=1(呼叫建立)发送给USB-BOX，USB-BOX进入ActiveCall状态，在该状态下，在收音机上按下选择键时，USB-BOX接收到该按键操作命令，发送CAN帧给液晶屏，弹出一个可导航页面，包括挂断、保持选项，选择挂断，收音机把挂断命令通过CAN帧发送给USB-BOX，USB-BOX通过蓝牙信号发送给手机挂断电话，挂断后手机把蓝牙信号CALL_IND=0(通话结束)发送给USB-BOX，USB-BOX进入Ready状态，同时通过CAN帧把通话结束发送给液晶屏和收音机。