在過去的二十多年間，從內(nèi)部來看，汽車已經(jīng)從一只機(jī)械猛獸變?yōu)橐慌_電子超級計算機(jī)。大約十多年前，當(dāng)汽車拋錨時，稍微具有一些技術(shù)經(jīng)驗的司機(jī)可以很輕松地猜測出問題所在，甚至有可能解決這個問題。現(xiàn)如今，情況就有點兒不同了。在我們現(xiàn)代的社會中，技術(shù)日臻成熟，大多數(shù)車輛具有非常先進(jìn)的電子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常由隱藏在車輛多個位置上的電子控制單元 （ECU） 內(nèi)的多核應(yīng)用處理器進(jìn)行控制。由于智能系統(tǒng)已經(jīng)診斷了問題所在，建議下一步采取的操作，甚至可能已經(jīng)把問題解決了，用戶也就沒有必要再去猜測到底哪里出了問題。這絕對是一流的用戶體驗。

用戶體驗與內(nèi)部裝置中隱藏的技術(shù)密切相關(guān)。在保持設(shè)計美觀的同時，借助主動安全特性，ECU全速運行。ECU運行高級傳感器融合，這樣的話，在驅(qū)動時間內(nèi)，為控制系統(tǒng)提供實時反饋，這些信息包括周圍事物、速度、計算得出的驅(qū)動路徑等。目前已經(jīng)有了能夠自動泊車的車輛，而自主駕駛車輛推廣的唯一障礙是道德方面的考慮，人們相信控制系統(tǒng)必須由駕駛員來操控。在技術(shù)層面上，已經(jīng)實現(xiàn)了上述功能。

目前有數(shù)種類型的ECU，每一種類型的ECU分別負(fù)責(zé)不同的子系統(tǒng)，例如車門、速度、車載信息通訊系統(tǒng)、和傳輸?shù)?。ECU從車輛內(nèi)的多種傳感器集合中采集數(shù)據(jù)，這些傳感器的數(shù)量有100多個。在數(shù)據(jù)采集后，ECU將這些數(shù)據(jù)聚合在一起，然后根據(jù)組合在一起的數(shù)據(jù)做出決定。傳統(tǒng)上，這些數(shù)據(jù)采集有車輛內(nèi)的線纜完成。這些線纜需要手工安裝在狹窄且有限空間內(nèi)，而這也是汽車生產(chǎn)線中比較耗時的任務(wù)之一，并且會增加重量和成本。這些線纜可被無線通信所取代，這篇博文中介紹了使用Bluetooth? Smart所具有的優(yōu)勢。

Bluetooth Smart

Bluetooth Smart是使用Bluetooth低功耗技術(shù)的器件的品牌，它在2010年成為Bluetooth 4.0技術(shù)規(guī)格的一部分。由于那時已采用Bluetooth 4.1和Bluetooth 4.2，通過添加全新特性來提高這款協(xié)議的功能，以便進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)吞吐量和安全性。這項技術(shù)被設(shè)計成低功耗、安全和易于部署。最常用的情況涉及在由單節(jié)鈕扣電池供電運行的數(shù)年時間內(nèi)分享少量數(shù)據(jù)。通過使器件在大多數(shù)運行時間內(nèi)保持在睡眠狀態(tài)、短時喚醒來發(fā)送幾個字節(jié)的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)低功耗。在大多數(shù)情況下，此項技術(shù)可由單芯片解決方案實現(xiàn)，這也使得這項技術(shù)在成本和電路板空間方面具有一定優(yōu)勢。此外，與傳統(tǒng)Bluetooth技術(shù)不同的是，Bluetooth Smart不一定非要使用特定的系統(tǒng)配置文件。Bluetooth Smart可以使用定制的系統(tǒng)配置文件，前提是這些系統(tǒng)配置文件符合通用屬性配置文件 （GATT） 架構(gòu)。

對于汽車應(yīng)用，經(jīng)簡化的設(shè)計過程和輕松部署將帶來最主要的優(yōu)勢。由添加無線協(xié)議所引入的挑戰(zhàn)與安全性相關(guān)。Bluetooth Smart中的安全性通過使用128位高級加密標(biāo)準(zhǔn) （AES） 來加密無線 （OTA） 數(shù)據(jù)包，來保護(hù)這一通信的安全性，并確保私密性。當(dāng)一個連接被創(chuàng)建時，為了防止MITM攻擊，通過使用密碼或OBB配對（通過其它介質(zhì)實現(xiàn)，例如NFC），執(zhí)行認(rèn)證和授權(quán)過程。當(dāng)連接已經(jīng)被建立時，為了保持私密性，在超過37個跳頻通道上進(jìn)行通信。為了確保無損和可靠數(shù)據(jù)傳輸，對每個數(shù)據(jù)包進(jìn)行完整性檢查。因此，在內(nèi)核中有很多內(nèi)置機(jī)制，它們隨著時間的推進(jìn)在不斷的得到改進(jìn)。為了進(jìn)一步提高安全性，Bluetooth 4.2引入了具有迪非-赫爾曼密鑰交換的橢圓曲線加密法 （ECC）。

應(yīng)用

想一想你家里裝滿電纜的盒子（每個人的家里都有這樣的盒子）。盒子很重，是不是？線纜很重，而這也是汽車應(yīng)用中線纜替換成為一個有意思話題的原因所在。通過引入無線連通性解決方案，成本可被大大降低。這里的成本不僅僅是材料成本，而且還包括部署成本，以及對于消費者來說的油耗成本。傳感器在汽車中隨處可見，而它們的安裝電纜并不總是那么符合實際。想一想胎壓傳感器不切實際的放置位置，而這一點用傳統(tǒng)接線是無法解決的。汽車中還有其它的移動部件，這些部件得益于無線通信，比如說方向盤中的信息娛樂控制。車內(nèi)照明控制也可以通過無線的方式實現(xiàn)，以提供氛圍、集群和可編程LED照明。

智能手機(jī)是Bluetooth Smart生態(tài)系統(tǒng)的重要組件，這是因為目前絕大多數(shù)智能手機(jī)支持Bluetooth Smart。這意味著，車內(nèi)的ECU能夠與傳感器和駕駛員的智能手機(jī)通信，以提供診斷數(shù)據(jù)或接收個性化配置設(shè)置。這一兼容性還擴(kuò)展至平板電腦，這使得維修技工能夠與中央單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，或者，如果允許的話，還可以與單個傳感器通信。智能手機(jī)還可以作為一把鑰匙，成為額外的安全性檢查點。其中的一個示例就是指紋讀取器 （iPhone 5S/6） 或者密碼/圖形碼存取。

在智能手機(jī)上還可以提供交互式的車輛用戶手冊。這使得車輛能夠?qū)⒕瘓蟀l(fā)送給手機(jī)，比如說胎壓過低，這些警報將與智能手機(jī)上的與下一步操作相關(guān)的信息封裝在一起，例如，提供與最近加油站相關(guān)的信息。維修提醒也可被推送至智能手機(jī)，這使用戶能夠安排到預(yù)先選擇的或最近自動修理車間的時間。這也是云端服務(wù)可以大展拳腳的地方，云端服務(wù)使得汽車可以通過智能手機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)對接，這是Bluetooth Smart實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的一個方法。

結(jié)論

隨著車輛（并不僅限于小汽車）變得越來越先進(jìn)和非常智能，為了能夠做出合理和安全的決定，需要更多的信息。因此，正如需要Bluetooth Smart等無線連通性，通過車內(nèi)控制或智能手機(jī)與車輛的核心功能進(jìn)行無縫對接一樣，傳感器融合變得更加重要。

針對本文中所討論話題的主要單芯片解決方案是TI的Bluetooth Smart CC2541-Q1無線MCU。它是一款針對汽車應(yīng)用的完整硬件和軟件解決方案，其中包括一個經(jīng)Q100認(rèn)證，用簡單、高效和安全方法實現(xiàn)的從設(shè)計理念到第一個原型機(jī)的示例應(yīng)用和評估工具。有很多定制GATT系統(tǒng)配置文件示例，并且所有安全特性即時可用。