基于WinCE的车载蓝牙免提系统的设计与实现

中心议题
    * 提出了基于WinCE的车载蓝牙免提系统
    * 给出了设计与实现
解决方案
    * 采用主控制器+协议处理器的方式实现
    * 主控制器与协议处理器通过RS232串口实现通讯

1引言

随着科学技术的进步和人们生活水平的提高,以手机为代表的移动通信工具正越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。但同时,由于司机在开车过程中使用手机存在着重大交通安全隐患,为解决这个问题,人们采取了多种手段来实现免提功能,如把声频信号用线缆引出,或是把信号调制发射后,利用车上的调频广播接收放大,但这些方法或多或少带来其它方面的不便,不能很好地解决行车安全与便捷地使用手机之间的矛盾。蓝牙技术的出现与普及无疑为解决这些难题带来更好的选择。采用蓝牙技术的车载免提系统,可以与进入车内的蓝牙手机形成小范围的无线个域网,只要操作免提系统即可在开车时顺利地接打电话。

2蓝牙技术简介

蓝牙是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准。其目标是实现最高数据传输速度1Mbps,以时分方式进行全双工通信,其基带协议是电路交换与分组交换的组合。

蓝牙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连接起来。其传输距离为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。它采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术,使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625μs,基带符合速率为1Mbps。蓝牙支持64kbps实时语音传输和数据传输,语音编码为CVSD,发射功率分别为1mW,2.5mW和100mW,并使用全球统一的48bits的设备识别码。

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,加上该技术功耗低、对人体危害小,而且应用简单、容易实现,所以易于推广。

3车载蓝牙免提系统

车载蓝牙免提系统就是利用蓝牙技术与车内蓝牙手机进行无线通信,通过车载免提系统实现与手机一样的接听电话、拨出电话、来电显示、音量控制等功能。免提终端可安装在汽车仪表面板上,利用车内的音响系统作为扬声器进行接听,通过高灵敏度的传声器进行通话,也可用蓝牙耳机替代有线的扬声器和传声器进行私密通话。

3.1车载蓝牙免提系统的硬件设计

车载蓝牙免提系统采用主控制器+协议处理器的方式实现的。主控制器采用s3c2440A,协议处理器采用重庆金甄公司开发的蓝牙模块BTM4604,主控制器与协议处理器通过RS232串口实现通讯。系统的整体结构图如图1所示:

我们以蓝牙模块为核心,设计了外围电路,包括通信电路、状态指示电路、音频输出电路、麦克风滤波电路、按键输入电路。

通讯电路采用串口芯片MAX3232,实现232电平到CMOS电平的转换;状态指示电路就是两个发光二极管,通过二极管的亮灭就可以知道模块的工作状态。

音频输出电路用来把手机的音频信号传输到车载音箱输出,该部分电路主要使用了一个全差分音频功率放大器TPA6211,该芯片是蓝牙音频电路的专业芯片,具有低功耗,抗干扰性强等特点,是蓝牙免提、蓝牙耳机、PDA等产品的首选芯片,蓝牙模块的差分语音信号输出(BTL电平)经滤波电路进入音频功率放大器TPA6211,语音信号经过信号电平匹配与放大,可接4—16欧阻抗的车载音箱。

麦克风电路主要是音频输入信号的滤波电路,该部分电路直接影响了蓝牙免提的音频效果。该部分电路也采用了差分平衡输入设计,大大提高了抗干扰性能,同时电路器件的位置要靠近蓝牙模块,且尽量保持对称,以降低寄生器件效应的影响。

3.2车载蓝牙免提系统的软件设计

在WinCE操作系统下,利用EVC4.0开发了蓝牙免提系统的人机交互界面。主控器通过HCI指令和AT指令对蓝牙芯片进行控制,实现蓝牙免提、工作模式选择、拨号、音量调节等功能。软件的设计流程图如图2所示:

蓝牙免提系统的工作过程:

1如果车载免提模块已经与蓝牙手机等匹配,开机后系统主动连接上一次匹配连接的蓝牙设备;如果未曾匹配,车载免提模块将进入等待匹配模式。车主首次使用该模块,需要用该模块与手机进行适配并进行身份验证,记录车主的手机信息。车载免提模块可以保存最近3个协同其工作的设备的匹配信息,这样可以与这3个设备分别使用而无需再次匹配。

2适配成功后,车主进入车内,蓝牙模块自动识别车主的蓝牙手机并建立无线连接。如果已经验证过则自动建立连接。当车主有来电时,如果模块处于免提模式,蓝牙模块自动获得来电信息并将语音信号传输到免提端,车主按接听按钮接听,即可通过麦克风和语音输出电路进行通话;如果模块处于耳机模式,只需要蓝牙耳机处于打开状态,车主听到来电铃声后按接听按钮接听,即可通过蓝牙耳机进行通话。车主在通话过程中通过按键或软件界面的按钮调节通话音量。

3当车主离开,模块检测到连接中断后,记录车主的手机信息,下次车主使用时自动建立连接。蓝牙免提部分的软件界面运行效果如图3所示。

4结束语

本文结合实例详细介绍了基于ARM和WinCE平台的车载蓝牙免提系统的硬件和软件设计与实现。通过试验,该系统实现了蓝牙状态设置、拨号、匹配/退出、匹配蓝牙手机、音量调节、接听/拒接电话、公共/隐私模式通话等功能。车载蓝牙免提系统的成功开发与应用,方便了司机行车中拨打和接听电话,提高了行车的安全性,具有进一步推广的价值。