低功耗藍(lán)牙®(Bluetooth LE)技術(shù)憑借成熟的生態(tài)系統(tǒng)、超低功耗特性以及在手機(jī)中的廣泛普及，成為汽車應(yīng)用中新連接用例的首選無線協(xié)議。本文探討了汽車中無線連接應(yīng)用不斷增長的背后驅(qū)動因素，并回顧了低功耗藍(lán)牙技術(shù)的一些當(dāng)前和未來潛在用例。
車輛采用無線通信技術(shù)的驅(qū)動因素
汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場前所未有的變革，電氣化、自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)(V2X)等趨勢幾乎同時涌現(xiàn)。汽車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(zhuǎn)變。汽車用戶將越來越多地使用智能手機(jī)來訪問車輛并定制這一體驗。此外，隨著汽車中傳感器、安全系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)的數(shù)量不斷增加，將它們連接到車載計算機(jī)的需求也在增長。而使用線纜不僅會增加汽車的重量和體積，還會給可制造性、成本和復(fù)雜度帶來挑戰(zhàn)。
圖1：車輛中的無線連接提升了用戶體驗
低功耗藍(lán)牙具有低功耗、成本效益高等優(yōu)勢，可用于替代傳統(tǒng)控制器局域網(wǎng)(CAN)和車用局域互聯(lián)網(wǎng) (LIN)。汽車整車廠商 (OEM) 希望利用低功耗藍(lán)牙在某些用例中替代這些技術(shù)。與其他無線技術(shù)相比，低功耗藍(lán)牙具有多項優(yōu)勢，因此成為汽車應(yīng)用的首選方案，這些優(yōu)勢包括：
● 經(jīng)過驗證的與智能手機(jī)的通信消除了對互操作性的擔(dān)憂
● 標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范和認(rèn)證
● 在電氣噪聲大且惡劣的環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)健
● 適用于車規(guī)AEC-Q100的零部件
● 低功耗，這是電動汽車的關(guān)鍵要求
● 低成本的系統(tǒng)級芯片(SoC)元器件和天線
低功耗藍(lán)牙在汽車中的應(yīng)用案例
在汽車中，藍(lán)牙技術(shù)最初被用于車輛訪問系統(tǒng)，實現(xiàn)了如智能手機(jī)鑰匙的無鑰匙進(jìn)入和無鑰匙啟動等功能。未來圍繞低功耗藍(lán)牙在此類應(yīng)用中的發(fā)展將基于個人數(shù)字鑰匙和偏好配置來定制用戶體驗。例如，車輛能夠自動識別存儲在駕駛員或乘客手機(jī)中的個人配置文件，然后無縫調(diào)整后視鏡、座椅和方向盤角度以滿足個性化需求。此外，還將能夠為其他汽車用戶創(chuàng)建共享鑰匙，最終使智能手機(jī)鑰匙成為共享自動駕駛汽車這一新興趨勢的實用解決方案。然而，這也需要個人配置文件受到最高級別的安全防護(hù)，以防止它們被未經(jīng)授權(quán)的第三方復(fù)制，這可能會竊取或改變車輛的操作方式。
低功耗對于車聯(lián)網(wǎng)通信盒和主機(jī)顯示器等信息娛樂系統(tǒng)至關(guān)重要。這些系統(tǒng)通常包含高功耗連接器件，如蜂窩電信調(diào)制解調(diào)器、Wi-Fi和其他連接協(xié)議。這些系統(tǒng)必須遵守其嚴(yán)格的功率預(yù)算，以免在車輛未使用時耗盡車載電池電量。
為了滿足這些要求，系統(tǒng)開發(fā)人員正在尋找低功耗的無線微控制器(MCU)，這些MCU可以在需要時關(guān)閉車輛中功耗較高的元器件，也能在需要時喚醒它們。低功耗藍(lán)牙是實現(xiàn)這一目標(biāo)的理想選擇，例如，它允許車聯(lián)網(wǎng)通信盒或主機(jī)顯示器當(dāng)需要時被喚醒以通過空中下載技術(shù)(OTA)進(jìn)行軟件更新或執(zhí)行其他診斷功能。
除了車身應(yīng)用外，另一個新興趨勢是在電池管理系統(tǒng)中利用藍(lán)牙技術(shù)的無線功能，定期向主計算機(jī)發(fā)送電池組的溫度和電壓信息。低功耗藍(lán)牙還可以幫助汽車整車廠商(OEM)降低成本，例如，通過無線胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)讓駕駛員使用手機(jī)檢查胎壓，甚至在輪胎漏氣時收到通知。此外，低功耗藍(lán)牙還可以針對電動座椅、后視鏡、鎖和天窗的控制部分簡化設(shè)計。
在選擇車載低功耗藍(lán)牙MCU 時，除了超低功耗外，小巧的外形以及確保車內(nèi)外安全數(shù)據(jù)傳輸也是關(guān)鍵要求。
圖2：NCV-RSL15 MCU是空間受限汽車應(yīng)用的理想選擇
適用于汽車無線應(yīng)用的超低功耗MCU
安森美(Onsemi)NCV-RSL15 微控制器(MCU)集成了藍(lán)牙5.2無線連接功能，并且具備嵌入式安全防護(hù)和超低功耗特性，適用于汽車應(yīng)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(zhǔn)聯(lián)盟，即EEMBC)的認(rèn)證，成為功耗最低、安全可靠的無線微控制器。該微控制器采用專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，三個通道上可連接廣播事件(根據(jù)低功耗藍(lán)牙 5.2 規(guī)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(lán)牙5.2無線MCU
NCV-RSL15搭載了Arm® Cortex®-M33處理器內(nèi)核，并配備了TrustZone® Armv8-M安全擴(kuò)展，構(gòu)成了其安全平臺的基礎(chǔ)。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(dǎo)，多種用戶可訪問的硬件加速加密算法，并具備固件空中升級(FOTA)能力，以支持未來固件更新和安全補(bǔ)丁的部署。
NCV-RSL15提供四種低功耗模式，包括休眠、待機(jī)、智能檢測和空閑模式，旨在降低能耗的同時保持系統(tǒng)響應(yīng)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，同時允許部分?jǐn)?shù)字和模擬外設(shè)在處理器極少的干預(yù)下保持激活狀態(tài)。
此款MCU非常適合應(yīng)用于汽車無線應(yīng)用，如車輛訪問控制、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)等，僅依靠一枚紐扣電池供電，最長可運行長達(dá)10年時間。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(yuǎn)程訪問設(shè)備以及其他空間受限的胎內(nèi)或車載環(huán)境。
為了便于開發(fā)者快速開發(fā)應(yīng)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。
無線連接的新興應(yīng)用案例
使用低功耗藍(lán)牙無線技術(shù)取代傳統(tǒng)老舊車載通信協(xié)議，可以幫助整車廠商減少車輛布線，為電動汽車中龐大的動力系統(tǒng)騰出更多空間，同時還能降低車載系統(tǒng)的待機(jī)電流消耗。此外，整車廠商將繼續(xù)想方設(shè)法利用低功耗藍(lán)牙技術(shù)開發(fā)出更輕便、更具可擴(kuò)展性、更易于制造的電池管理系統(tǒng)。
（來源：安森美）
