CN111090250B - 一种车载系统中的ble智能钥匙控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于智能BLE技术领域，提供了一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统，所述BLE智能钥匙控制系统包括BLE智能模块、MCU控制模块、Debug升级模块及BLE天线模块，所述BLE智能模块的数据输入输出端口与所述MCU控制模块的数据输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的调试输入输出端口与所述Debug升级模块的输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的天线RF输入输出端口与所述BLE天线模块的输入输出端口相连接。解决BLE与车载系统不能相互控制，从而不能达到低功耗BLE智能控制车载应用的技术要求的技术问题。

Description

一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统
技术领域
本发明属于智能BLE技术领域，尤其涉及一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统。
背景技术
蓝牙是一种短距的无线通讯技术，可实现固定设备、移动设备之间的数据交换。蓝牙低能耗（Bluetooth Low Energy）也称低功耗蓝牙，相较经典蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。BLE蓝牙低能耗技术是短距离、低成本、可互操作性的无线技术，它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。
MCU微控制单元(Microcontroller Unit) ，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer )或者单片机，为不同的应用场合做不同组合控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统，旨在解决BLE与车载系统不能相互控制，从而不能达到低功耗BLE智能控制车载应用的技术要求，不能在车载系统中实现短距离的空调天窗控制，车门车灯状态监测，座椅加热，唤醒导航控制系统，BLE智能钥匙的复位与休眠唤醒，BLE智能钥匙固件升级等功能的技术问题。
本发明是这样实现的，一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统，所述BLE智能钥匙控制系统包括BLE智能模块、MCU控制模块、Debug升级模块及BLE天线模块，所述BLE智能模块的数据输入输出端口与所述MCU控制模块的数据输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的调试输入输出端口与所述Debug升级模块的输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的天线RF输入输出端口与所述BLE天线模块的输入输出端口相连接。
本发明的进一步技术方案是：所述BLE智能模块包括BLE芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2及电容C3，所述BLE芯片U1的VDD脚分别连接所述电容C1一端、所述电容C2一端及电源BLE_3V3，所述电容C1另一端及所述电容C2另一端均接地，所述BLE芯片U1的PIO4脚连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1另一端连接电源BLE_3V3，所述BLE芯片U1的RESET脚连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2另一端连接所述BLE芯片U1的电源BLE_3V3，所述BLE芯片U1的RESET脚连接所述电容C3的一端，所述电容C3另一端接地，所述BLE芯片U1的GND脚接地。
本发明的进一步技术方案是：所述MCU控制模块包括MCU芯片U2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9及电阻R10，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTE14连接所述电阻R3一端，所述电阻R3另一端连接所述BLE芯片U1的DEVICE_WAKE_UP脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTE3、 PTE12、 PTD17及PTE9分别顺序连接所述电阻R4一端、所述电阻R6一端、所述电阻R8一端及所述电阻R9一端，所述电阻R4另一端、所述电阻R6另一端、所述电阻R8另一端及所述电阻R9另一端分别顺序连接所述BLE芯片U1的BT_UART_CTS、BT_UART_RXD、BT_UART_TXD及BT_UART_RTS脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTA27连接所述电阻R5一端，所述电阻R5另一端连接所述BLE芯片U1的RESET脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTA28连接所述电阻R7一端，所述电阻R7另一端连接所述BLE芯片U1的HOST_WAKE_UP脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTD13连接所述电阻R10一端，所述电阻R10另一端连接所述BLE芯片U1的PIO4脚；所述MCU芯片U2的VDD、VDDA、VREFH脚连接所述MCU芯片U2的电源3V3_MCU，所述MCU芯片U2的VSS及VREFL脚接地。
本发明的进一步技术方案是：所述Debug升级模块包括Debug升级座子J1，所述Debug升级座子J1的1PIN、2PIN、3PIN及4PIN分别顺序连接所述BLE芯片U1的JTAG_TMS、JTAG_TCK、JTAG_TDO及JTAG_TDI脚，所述Debug升级座子J1的5PIN接地。
本发明的进一步技术方案是：所述BLE天线模块包括TL-RF卡座J2及BLE外置天线，所述TL-RF卡座J2的1PIN连接所述BLE芯片U1的BT_RF脚，所述TL-RF卡座J2的2PIN、3PIN及4PIN接地，所述BLE外置天线扣装在所述TL-RF卡座J2上。
本发明的进一步技术方案是：所述BLE芯片U1为LGA26-RBLA-T213A带天线的BLE低功耗蓝牙芯片。
本发明的进一步技术方案是：所述MCU芯片U2为FS32K146UAT0CLQT的MCU微控制芯片。
本发明的进一步技术方案是：所述Debug升级座子J1为5 PIN脚座子，每PIN脚尺寸为P1.25mm。
本发明的进一步技术方案是：所述TL-RF卡座J2为4 PIN脚天线卡座，尺寸为2.6*2.6*1.25mm。
本发明的进一步技术方案是：所述BLE外置天线为GKZS-2.4G-PCBAC424-RF1.13I-300的BLE天线，尺寸为41.7x3.9x2.5mm，所述电容C1、所述电容C2及所述电容C3的容值分别为1uF、100nF及100 nF，所述电阻R1，所述电阻R2，所述电阻R3，所述电阻R4，所述电阻R5，所述电阻R6，所述电阻R7，所述电阻R8，所述电阻R9及所述电阻R10的阻值分别为10K，10K，1K，100R，1K，100R，1K，100R，100R及100R。
本发明的有益效果是：通过采用此种BLE智能钥匙控制系统实现了BLE与车载系统不能相互控制，从而达到低功耗BLE智能控制车载应用的技术要求，在车载系统中实现短距离的空调天窗控制，车门车灯状态监测，座椅加热，唤醒导航控制系统，BLE智能钥匙的复位与休眠唤醒，BLE智能钥匙固件升级等功能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统的系统框图；
图2是本发明实施例提供的一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统的整体电器原理图；
图3是本发明实施例提供的一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统的BLE智能模块电器原理图。
具体实施方式
图1-3示出了本发明提供的一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统，所述BLE智能钥匙控制系统包括BLE智能模块、MCU控制模块、Debug升级模块及BLE天线模块，所述BLE智能模块的数据输入输出端口与所述MCU控制模块的数据输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的调试输入输出端口与所述Debug升级模块的输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的天线RF输入输出端口与所述BLE天线模块的输入输出端口相连接。
所述BLE智能模块包括BLE芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2及电容C3，所述BLE芯片U1的VDD脚分别连接所述电容C1一端、所述电容C2一端及电源BLE_3V3，所述电容C1另一端及所述电容C2另一端均接地，能使所述BLE芯片U1得到电源BLE_3V3的正常供电，所述电容C1及所述电容C2起到滤波作用，滤除电源BLE_3V3中的纹波干扰，使所述BLE芯片U1能够在其供电电压下正常工作；所述BLE芯片U1的PIO4脚连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1另一端连接电源BLE_3V3，所述电阻R1给所述BLE芯片U1的PIO4脚起到上拉电阻的作用，使所述BLE芯片U1的PIO4脚上拉到电源BLE_3V3，使所述BLE芯片U1的PIO4脚在工作过程中能够正常通信。所述BLE芯片U1的RESET脚连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2另一端连接所述BLE芯片U1的电源BLE_3V3，所述电阻R2给所述BLE芯片U1的RESET脚起到上拉电阻的作用，使所述BLE芯片U1的RESET脚上拉到电源BLE_3V3，使所述BLE芯片U1的RESET脚在工作过程中能够正常通信。所述BLE芯片U1的RESET脚连接所述电容C3的一端，所述电容C3另一端接地，所述电容C3起到滤波作用，滤除所述BLE芯片U1的RESET脚在正常通信过程中的信号干扰，避免所述BLE芯片U1接收错误的干扰信号进行重启误操作。所述BLE芯片U1的GND脚接地，使所述BLE芯片U1内部电路能够正常工作。
所述MCU控制模块包括MCU芯片U2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9及电阻R10，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTE14连接所述电阻R3一端，所述电阻R3另一端连接所述BLE芯片U1的DEVICE_WAKE_UP脚，使所述MCU芯片U2能够对所述BLE芯片U1进行唤醒操作，实现车载系统对BLE智能钥匙的休眠唤醒功能。所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTE3、 PTE12、 PTD17及PTE9分别顺序连接所述电阻R4一端、所述电阻R6一端、所述电阻R8一端及所述电阻R9一端，所述电阻R4另一端、所述电阻R6另一端、所述电阻R8另一端及所述电阻R9另一端分别顺序连接所述BLE芯片U1的BT_UART_CTS、BT_UART_RXD、BT_UART_TXD及BT_UART_RTS脚，使所述MCU芯片U2通过UART通信协议，能够与所述BLE芯片U1进行数据通信，实现短距离的空调天窗控制，车门车灯状态监测，座椅加热等功能。所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTA27连接所述电阻R5一端，所述电阻R5另一端连接所述BLE芯片U1的RESET脚，使所述MCU芯片U2能够对所述BLE芯片U1进行重启操作，实现车载系统对BLE智能钥匙的复位重启功能。所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTA28连接所述电阻R7一端，所述电阻R7另一端连接所述BLE芯片U1的HOST_WAKE_UP脚，使所述BLE芯片U1能够对所述MCU芯片U2进行唤醒操作，实现BLE智能钥匙对车载系统的休眠唤醒功能。所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTD13连接所述电阻R10一端，所述电阻R10另一端连接所述BLE芯片U1的PIO4脚；使所述MCU芯片U2对所述BLE芯片U1进行固件升级模式控制，实现BLE智能钥匙固件升级功能。所述MCU芯片U2的VDD、VDDA、VREFH脚连接所述MCU芯片U2的电源3V3_MCU，所述MCU芯片U2的VSS及VREFL脚接地，使所述MCU芯片U2能够正常工作。
所述Debug升级模块包括Debug升级座子J1，所述Debug升级座子J1的1PIN、2PIN、3PIN及4PIN分别顺序连接所述BLE芯片U1的JTAG_TMS、JTAG_TCK、JTAG_TDO及JTAG_TDI脚，所述Debug升级座子J1的5PIN接地，实现外部电脑设备能够对所述BLE芯片U1进行固件升级，使所述BLE芯片U1功能完善，稳定性增强，漏洞得到修补。
所述BLE天线模块包括TL-RF卡座J2及BLE外置天线，所述TL-RF卡座J2的1PIN连接所述BLE芯片U1的BT_RF脚，所述TL-RF卡座J2的2PIN、3PIN及4PIN接地，所述BLE外置天线扣装在所述TL-RF卡座J2上，使所述BLE芯片U1能够高质量准确接收到外部手机设备发出的RF信号，从而进行数据处理后，与所述MCU芯片U2进行有效通信，实现BLE智能控制功能。
所述BLE芯片U1为LG芯片厂商料号为LGA26-RBLA-T213A带天线的BLE低功耗蓝牙芯片。
所述MCU芯片U2为NXP芯片厂商料号为FS32K146UAT0CLQT的MCU微控制芯片。
所述Debug升级座子J1为5 PIN脚座子，每PIN脚尺寸为P1.25mm。
所述TL-RF卡座J2为4 PIN脚天线卡座，尺寸为2.6*2.6*1.25mm。
所述BLE外置天线为高科中实天线厂商料号为GKZS-2.4G-PCBAC424-RF1.13I-300的BLE天线，尺寸为41.7x3.9x2.5mm，所述电容C1、所述电容C2及所述电容C3的容值分别为1uF、100nF及100 nF，所述电阻R1，所述电阻R2，所述电阻R3，所述电阻R4，所述电阻R5，所述电阻R6，所述电阻R7，所述电阻R8，所述电阻R9及所述电阻R10的阻值分别为10K，10K，1K，100R，1K，100R，1K，100R，100R及100R。
此种BLE智能钥匙控制系统中短距离的空调天窗控制，车门车灯状态监测，座椅加热的功能，是通过所述BLE芯片U1中的UART通信脚（BT_UART_CTS脚， BT_UART_RXD脚， BT_UART_TXD脚，BT_UART_RTS脚），及所述MCU芯片U2中的数据I/O端口（PTE3， PTE12， PTD17，PTE9），及所述电阻R4，电阻R6，电阻R8，电阻R9连接组成的电路实现控制的；外部手机设备向所述BLE芯片U1发送RF形式的数据指令（控制天窗，状态监测，座椅加热等），所述BLE芯片通过所述BLE天线模块（所述TL-RF卡座J2和所述BLE外置天线组成）接收到RF形式指令后，在芯片内部对RF形式指令进行转换处理后，以数字信号形式通过此电路通讯传送到所述MCU芯片U2中，所述MCU芯片U2接收到指令数字信号后运行内部系统程序，车载系统就会对车机设备（天窗和座椅）进行控制，对车机设备（车灯车门）进行监测，等到监测过后，所述MCU芯片U2得到的状态反馈信息，会以数字信号方式通过此电路通讯传送到所述BLE芯片U1中，所述BLE芯片U1对数字信号形式反馈信息进行转换处理后，会以RF形式信号通过所述BLE天线模块发送到外部手机设备上，供查阅。
唤醒导航系统的功能，是通过所述BLE芯片U1中的HOST_WAKE_UP脚，及所述MCU芯片U2中的数据I/O端口PTA28,及所述电阻R7连接组成的电路实现控制的；外部手机设备向所述BLE芯片U1发送RF形式的数据指令（唤醒导航系统），所述BLE芯片通过所述BLE天线模块（所述TL-RF卡座J2和所述BLE外置天线组成）接收到RF形式指令后，在芯片内部对RF形式指令进行转换处理后，以数字信号形式通过此电路通讯传送到所述MCU芯片U2中，当所述MCU芯片U2接收到为“1”的指令数字信号后运行内部系统程序，对车载导航系统进行唤醒，当所述MCU芯片U2接收到为“0”的指令数字信号时，对车载导航系统无操作。
BLE智能钥匙休眠唤醒的功能，是通过所述BLE芯片U1中的DEVICE_WAKE_UP脚，及所述MCU芯片U2中的数据I/O端口PTE14，及所述电阻R3连接组成的电路实现控制的；当对车载导航系统进行面板操作（BLE智能钥匙休眠唤醒）时，车载导航系统内部程序运行后，在所述MCU芯片U2中产生唤醒指令，以数字信号形式通过此电路通讯传送到所述BLE芯片U1中，当所述BLE芯片U1接收到为“1”的指令数字信号时，则对BLE智能钥匙控制系统进行唤醒，当所述BLE芯片U1接收到为“0”的指令数字信号时, 则对BLE智能钥匙控制系统无操作。
BLE智能钥匙复位的功能，是通过所述BLE芯片U1中的RESET脚，及所述MCU芯片U2中的数据I/O端口PTA27，及所述电阻R2，电阻R5，及所述电容C3，及电源BLE_3V3和地连接组成的电路实现控制的；当对车载导航系统进行面板操作（BLE智能钥匙复位）时，车载导航系统内部程序运行后，在所述MCU芯片U2中产生复位指令，以数字信号形式通过此电路通讯传送到所述BLE芯片U1中，当所述BLE芯片U1接收到为“0”的指令数字信号时,则对BLE智能钥匙控制系统进行复位，当所述BLE芯片U1保持被电源BLE_3V3拉高的状态（数字信号形式为“1”）时, 则对BLE智能钥匙控制系统无操作。
本专利中提到的BLE智能钥匙固件升级的功能，是通过所述BLE芯片U1中的PIO4脚，JTAG通信脚（JTAG_TMS脚，JTAG_TCK脚，JTAG_TDO脚，JTAG_TDI脚），及所述MCU芯片U2中的数据I/O端口PTD13，及所述电阻R1，R10，及所述Debug升级模块3（升级座子J1组成），及所述BLE_3V3电源连接组成的电路实现控制的；当人们对车载导航系统进行面板操作（BLE智能钥匙固件升级）时，车载导航系统内部程序运行后，在所述MCU芯片U2中产生模式选择指令，以数字信号形式通过此电路通讯传送到所述BLE芯片U1中，当所述BLE芯片U1接收到为“0”的模式选择数字信号时,则BLE智能钥匙整体电路进入固件升级模式，当所述BLE芯片U1保持被电源BLE_3V3拉高的状态（模式选择数字信号形式为“1”）时, 则BLE智能钥匙整体电路无操作；当所述BLE智能钥匙整体电路进入固件升级模式时，把所述Debug升级模块3与外部电脑设备连接，从而能使所述BLE芯片U1与外部电脑设备相连接，形成JTAG链路，继而实现对所述BLE芯片U1的固件升级（测试和编程）控制操作。
通过采用此种BLE智能钥匙控制系统能够满足人们对车载系统控制的需求，实现了BLE与车载系统不能相互控制，从而达到低功耗BLE智能控制车载应用的技术要求，在车载系统中实现短距离的空调天窗控制，车门车灯状态监测，座椅加热，唤醒导航控制系统，BLE智能钥匙的复位与休眠唤醒，BLE智能钥匙固件升级等功能。适应了新时代车载智能控制的发展潮流，使得人们在日常生活控制驾驶中，更舒适，更高效，更智能化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车载系统中的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于：所述BLE智能钥匙控制系统包括BLE智能模块、MCU控制模块、Debug升级模块及BLE天线模块，所述BLE智能模块的数据输入输出端口与所述MCU控制模块的数据输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的调试输入输出端口与所述Debug升级模块的输入输出端口相连接，所述BLE智能模块的天线RF输入输出端口与所述BLE天线模块的输入输出端口相连接；所述BLE智能模块包括BLE芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2及电容C3，所述BLE芯片U1的VDD脚分别连接所述电容C1一端、所述电容C2一端及电源BLE_3V3，所述电容C1另一端及所述电容C2另一端均接地，所述BLE芯片U1的PIO4脚连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1另一端连接电源BLE_3V3，所述BLE芯片U1的RESET脚连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2另一端连接所述BLE芯片U1的电源BLE_3V3，所述BLE芯片U1的RESET脚连接所述电容C3的一端，所述电容C3另一端接地，所述BLE芯片U1的GND脚接地。
2.根据权利要求1所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述MCU控制模块包括MCU芯片U2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9及电阻R10，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTE14连接所述电阻R3一端，所述电阻R3另一端连接所述BLE芯片U1的DEVICE_WAKE_UP脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTE3、PTE12、PTD17及PTE9分别顺序连接所述电阻R4一端、所述电阻R6一端、所述电阻R8一端及所述电阻R9一端，所述电阻R4另一端、所述电阻R6另一端、所述电阻R8另一端及所述电阻R9另一端分别顺序连接所述BLE芯片U1的BT_UART_CTS、BT_UART_RXD、BT_UART_TXD及BT_UART_RTS脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTA27连接所述电阻R5一端，所述电阻R5另一端连接所述BLE芯片U1的RESET脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTA28连接所述电阻R7一端，所述电阻R7另一端连接所述BLE芯片U1的HOST_WAKE_UP脚，所述MCU芯片U2的数据I/O端口PTD13连接所述电阻R10一端，所述电阻R10另一端连接所述BLE芯片U1的PIO4脚；所述MCU芯片U2的VDD、VDDA、VREFH脚连接所述MCU芯片U2的电源3V3_MCU，所述MCU芯片U2的VSS及VREFL脚接地。
3.根据权利要求2所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述Debug升级模块包括Debug升级座子J1，所述Debug升级座子J1的1PIN、2PIN、3PIN及4PIN分别顺序连接所述BLE芯片U1的JTAG_TMS、JTAG_TCK、JTAG_TDO及JTAG_TDI脚，所述Debug升级座子J1的5PIN接地。
4.根据权利要求3所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述BLE天线模块包括TL-RF卡座J2及BLE外置天线，所述TL-RF卡座J2的1PIN连接所述BLE芯片U1的BT_RF脚，所述TL-RF卡座J2的2PIN、3PIN及4PIN接地，所述BLE外置天线扣装在所述TL-RF卡座J2上。
5.根据权利要求4所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述BLE芯片U1为LGA26-RBLA-T213A带天线的BLE低功耗蓝牙芯片。
6.根据权利要求5所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述MCU芯片U2为FS32K146UAT0CLQT的MCU微控制芯片。
7.根据权利要求6所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述Debug升级座子J1为5PIN脚座子，每PIN脚尺寸为P1.25mm。
8.根据权利要求7所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述TL-RF卡座J2为4PIN脚天线卡座，尺寸为2.6*2.6*1.25mm。
9.根据权利要求8所述的BLE智能钥匙控制系统，其特征在于，所述BLE外置天线为GKZS-2.4G-PCBAC424-RF1.13I-300的BLE天线，尺寸为41.7x3.9x2.5mm，所述电容C1、所述电容C2及所述电容C3的容值分别为1uF、100nF及100nF，所述电阻R1，所述电阻R2，所述电阻R3，所述电阻R4，所述电阻R5，所述电阻R6，所述电阻R7，所述电阻R8，所述电阻R9及所述电阻R10的阻值分别为10K，10K，1K，100R，1K，100R，1K，100R，100R及100R。
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