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Secure Bluetooth Low Energy connectivity for automotive applications 作者：安森美低功耗藍牙解決方案產(chǎn)品經(jīng)理Ben Widsten 低功耗藍牙（Bluetooth LE）技術(shù)憑借成熟的生態(tài)系統、超低功耗特性以及在手機中的廣泛普及，成為汽車(chē)應用中新連接用例的首選無(wú)線(xiàn)協(xié)議。本文探討了汽車(chē)中無(wú)線(xiàn)連接應用不斷增長(cháng)的背后驅動(dòng)因素，并回顧了低功耗藍牙技術(shù)的一些當前和未來(lái)潛在用例。 車(chē)輛采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的驅動(dòng)因素 汽車(chē)行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)前所未有的變革，電氣化、自動(dòng)駕駛和車(chē)聯(lián)網(wǎng)（V2X）等趨勢幾乎同時(shí)涌現。汽車(chē)正在從提供基本交通服務(wù)向為乘客提供愉悅旅行體驗的方向轉變。汽車(chē)用戶(hù)將越來(lái)越多地使用智能手機來(lái)訪(fǎng)問(wèn)車(chē)輛并定制這一體驗。此外，隨著(zhù)汽車(chē)中傳感器、安全系統和信息娛樂(lè )系統的數量不斷增加，將它們連接到車(chē)載計算機的需求也在增長(cháng)。而使用線(xiàn)纜不僅會(huì )增加汽車(chē)的重量和體積，還會(huì )給可制造性、成本和復雜度帶來(lái)挑戰。 
圖1：車(chē)輛中的無(wú)線(xiàn)連接提升了用戶(hù)體驗 低功耗藍牙具有低功耗、成本效益高等優(yōu)勢，可用于替代傳統控制器局域網(wǎng)(CAN)和車(chē)用局域互聯(lián)網(wǎng) (LIN)。汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)商 (OEM) 希望利用低功耗藍牙在某些用例中替代這些技術(shù)。與其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)相比，低功耗藍牙具有多項優(yōu)勢，因此成為汽車(chē)應用的首選方案，這些優(yōu)勢包括： 經(jīng)過(guò)驗證的與智能手機的通信消除了對互操作性的擔憂(yōu) 標準化的規范和認證 在電氣噪聲大且惡劣的環(huán)境中表現穩健 適用于車(chē)規AEC-Q100的零部件 低功耗，這是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵要求 低成本的系統級芯片（SoC）元器件和天線(xiàn) 低功耗藍牙在汽車(chē)中的應用案例 在汽車(chē)中，藍牙技術(shù)最初被用于車(chē)輛訪(fǎng)問(wèn)系統，實(shí)現了如智能手機鑰匙的無(wú)鑰匙進(jìn)入和無(wú)鑰匙啟動(dòng)等功能。未來(lái)圍繞低功耗藍牙在此類(lèi)應用中的發(fā)展將基于個(gè)人數字鑰匙和偏好配置來(lái)定制用戶(hù)體驗。例如，車(chē)輛能夠自動(dòng)識別存儲在駕駛員或乘客手機中的個(gè)人配置文件，然后無(wú)縫調整后視鏡、座椅和方向盤(pán)角度以滿(mǎn)足個(gè)性化需求。此外，還將能夠為其他汽車(chē)用戶(hù)創(chuàng )建共享鑰匙，最終使智能手機鑰匙成為共享自動(dòng)駕駛汽車(chē)這一新興趨勢的實(shí)用解決方案。然而，這也需要個(gè)人配置文件受到最高級別的安全防護，以防止它們被未經(jīng)授權的第三方復制，這可能會(huì )竊取或改變車(chē)輛的操作方式。 低功耗對于車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信盒和主機顯示器等信息娛樂(lè )系統至關(guān)重要。這些系統通常包含高功耗連接器件，如蜂窩電信調制解調器、Wi-Fi和其他連接協(xié)議。這些系統必須遵守其嚴格的功率預算，以免在車(chē)輛未使用時(shí)耗盡車(chē)載電池電量。 為了滿(mǎn)足這些要求，系統開(kāi)發(fā)人員正在尋找低功耗的無(wú)線(xiàn)微控制器（MCU），這些MCU可以在需要時(shí)關(guān)閉車(chē)輛中功耗較高的元器件，也能在需要時(shí)喚醒它們。低功耗藍牙是實(shí)現這一目標的理想選擇，例如，它允許車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信盒或主機顯示器當需要時(shí)被喚醒以通過(guò)空中下載技術(shù)（OTA）進(jìn)行軟件更新或執行其他診斷功能。 除了車(chē)身應用外，另一個(gè)新興趨勢是在電池管理系統中利用藍牙技術(shù)的無(wú)線(xiàn)功能，定期向主計算機發(fā)送電池組的溫度和電壓信息。低功耗藍牙還可以幫助汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)商（OEM）降低成本，例如，通過(guò)無(wú)線(xiàn)胎壓監測系統（TPMS）讓駕駛員使用手機檢查胎壓，甚至在輪胎漏氣時(shí)收到通知。此外，低功耗藍牙還可以針對電動(dòng)座椅、后視鏡、鎖和天窗的控制部分簡(jiǎn)化設計。 在選擇車(chē)載低功耗藍牙MCU 時(shí)，除了超低功耗外，小巧的外形以及確保車(chē)內外安全數據傳輸也是關(guān)鍵要求。
圖2：NCV-RSL15 MCU是空間受限汽車(chē)應用的理想選擇 適用于汽車(chē)無(wú)線(xiàn)應用的超低功耗MCU 安森美（Onsemi）NCV-RSL15 微控制器（MCU）集成了藍牙5.2無(wú)線(xiàn)連接功能，并且具備嵌入式安全防護和超低功耗特性，適用于汽車(chē)應用。這款微控制器已經(jīng)獲得了SPEC嵌入式組（SPEC Embedded Group，前身為嵌入式微處理器基準聯(lián)盟，即EEMBC）的認證，成為功耗最低、安全可靠的無(wú)線(xiàn)微控制器。該微控制器采用專(zhuān)有的智能檢測功耗模式，旨在盡可能降低功耗。例如，在 3V 電源下，三個(gè)通道上可連接廣播事件（根據低功耗藍牙 5.2 規范）的峰值接收電流僅 2.7 mA，峰值發(fā)射電流僅 4.3 mA。
圖3：安森美NCV-RSL 15藍牙5.2無(wú)線(xiàn)MCU NCV-RSL15搭載了Arm Cortex-M33處理器內核，并配備了TrustZone Armv8-M安全擴展，構成了其安全平臺的基礎。這款微控制器提供了最新的嵌入式安全解決方案，具有Arm CryptoCell™功能的基于硬件的信任根安全引導，多種用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)的硬件加速加密算法，并具備固件空中升級（FOTA）能力，以支持未來(lái)固件更新和安全補丁的部署。 NCV-RSL15提供四種低功耗模式，包括休眠、待機、智能檢測和空閑模式，旨在降低能耗的同時(shí)保持系統響應速度。其中，智能檢測模式充分利用了休眠模式的低功耗特性，同時(shí)允許部分數字和模擬外設在處理器極少的干預下保持激活狀態(tài)。 此款MCU非常適合應用于汽車(chē)無(wú)線(xiàn)應用，如車(chē)輛訪(fǎng)問(wèn)控制、胎壓監測系統等，僅依靠一枚紐扣電池供電，最長(cháng)可運行長(cháng)達10年時(shí)間。NCV-RSL15采用微型封裝形式——QFNW40 6x6封裝，尺寸小巧，極其適合便攜式遠程訪(fǎng)問(wèn)設備以及其他空間受限的胎內或車(chē)載環(huán)境。 為了便于開(kāi)發(fā)者快速開(kāi)發(fā)應用，安森美還為這款MCU提供了全面且易用的軟件工具包，其中包括豐富的示例代碼庫。 無(wú)線(xiàn)連接的新興應用案例 使用低功耗藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)取代傳統老舊車(chē)載通信協(xié)議，可以幫助整車(chē)廠(chǎng)商減少車(chē)輛布線(xiàn)，為電動(dòng)汽車(chē)中龐大的動(dòng)力系統騰出更多空間，同時(shí)還能降低車(chē)載系統的待機電流消耗。此外，整車(chē)廠(chǎng)商將繼續想方設法利用低功耗藍牙技術(shù)開(kāi)發(fā)出更輕便、更具可擴展性、更易于制造的電池管理系統。 |
