Carplay wired認(rèn)證
CarPlay是蘋果公司為車載系統(tǒng)開發(fā)的一項(xiàng)功能，該功能將iOS設(shè)備的界面通過USB或wireless(藍(lán)牙+Wi-Fi)投影顯示在車載屏幕上，可以讓駕駛員在車內(nèi)通過車載屏幕直接方便地使用iOS設(shè)備上的功能。例如，在車載屏幕上直接使用iPhone或iPad上的地圖、導(dǎo)航、Siri語音助手、音樂、電話、短信等各項(xiàng)iOS上的服務(wù)及功能。換句話說，就相當(dāng)于是在自己的車載系統(tǒng)上安裝了一個(gè)“iOS操作系統(tǒng)”。該功能在很大程度上減少了駕駛員在車內(nèi)對(duì)iPhone或iPad的直接使用及操作，從而降低了對(duì)駕駛員在車輛駕駛過程中的干擾。
目前，在很多報(bào)道中將CarPlay理解成一套車載系統(tǒng)，這種解釋是不完全正確的。CarPlay是蘋果公司為車載系統(tǒng)開發(fā)的一項(xiàng)功能，也可以說是車載系統(tǒng)中的一項(xiàng)新的應(yīng)用，并非是一套車載系統(tǒng)。
CarPlay有兩種實(shí)現(xiàn)途徑：
一種是通過wired(USB)連接iOS設(shè)備和車載系統(tǒng)設(shè)備，另一種是通過wireless(藍(lán)牙+Wi-Fi)來連接iOS設(shè)備和車載系統(tǒng)設(shè)備。CarPlay的兩種連接方案都是需要通過iAP2 (iOS Accessory Protocol,version 2)協(xié)議以及Bonjour服務(wù)來建立CarPlay會(huì)話(CarPlay Session)從而實(shí)現(xiàn)CarPlay功能的。在我接下來的博客中，我將分別介紹CarPlay的wired(USB)連接方案，CarPlay的wireless(藍(lán)牙+Wi-Fi)連接方案，以及兩種連接方案相互切換的實(shí)現(xiàn)。
另外，對(duì)于CarPlay的USB連接方案，在硬件上需要支持USB 2.0(含)以上版本。iOS設(shè)備需要支持閃電接口(Lightning接口)，也就是說iPhone5之前的蘋果設(shè)備不支持wired(USB)連接方式的CarPlay。在操作系統(tǒng)方面，蘋果公司從iOS 7.1開始加入了CarPlay的功能，無論是wired還是wireless的連接方式，iOS設(shè)備的操作系統(tǒng)版本都需要在7.1及以上。
CarPlaywired connect：
首先，CarPlay的wired(USB)的連接方案要求車載設(shè)備至少要支持USB2.0 Hi-Speed，能夠同時(shí)處理bulk IN和bulk OUT傳輸。該方案還要求車載設(shè)備必須支持USB Host Mode，該模式要求車載設(shè)備能夠工作在USB device模式下，因?yàn)锳pple設(shè)備在CarPlay中是作為USB Host的。而通常情況下，車載設(shè)備USB是工作在USB Host模式的，而外接的USB設(shè)備是工作在USB Device模式的，因而在這種情況下的CarPlay wired(USB)連接方案中就需要進(jìn)行USB的模式切換。
下圖則是CarPlay的USB模式切換處理邏輯框圖：
當(dāng)角色切換完成后，按照協(xié)議要求有以下幾點(diǎn)需要注意：
1.車載設(shè)備(USB device)需要等待至少1000ms，目的是等待Apple設(shè)備(USB host)來枚舉；
2.如果1000ms后沒有任何traffic，車載設(shè)備(USB device)得切換回USB Host模式；
3.當(dāng)Apple設(shè)備偵測(cè)到總線掉電(the loss of VBUS)，Apple設(shè)備將切換回USB Device模式；
4.如果車載設(shè)備(USB device)偵測(cè)到USB總線至少有200ms處于不活躍(inactivity)狀態(tài)，車載設(shè)備(USB device)將切換回USB Host模式。
iAP2在CarPlay wired(USB)連接方案中的接口描述符(Inte***ce Descriptor)和i數(shù)據(jù)傳輸(Data Transfers)：
1.iAP2接口描述符(Inte***ce Descriptor)：
車載設(shè)備(USB Device)與Apple設(shè)備(USB Host)建立一個(gè)iAP2連接，需要申明一個(gè)vendor指定(vendor-specific)的接口，該接口有一個(gè)bulk IN端點(diǎn)(endpoint)和一個(gè)bulk OUT端點(diǎn)(endpoint)。
2.iAP2數(shù)據(jù)傳輸(Data Transfers)：
Apple設(shè)備(USB Host)通過bulk OUT端點(diǎn)發(fā)送iAP2數(shù)據(jù)給車載設(shè)備(USB Device)。依據(jù)USB協(xié)議，如果車載設(shè)備 (USB Device)成功地接收到Apple設(shè)備發(fā)送的iAP2數(shù)據(jù)便會(huì)回復(fù)一個(gè)USB ACK包，反之則回復(fù)一個(gè)USB NAK包。如果車載設(shè)備(USB Device)重復(fù)地回復(fù)USB NAK包并且超過1秒，便會(huì)視為接收超時(shí)。
車載設(shè)備在iAP2傳輸通道上成功的建立一個(gè)iAP2連接，通過iAP2進(jìn)行認(rèn)證，該認(rèn)證過程有以下7種iAP2控制會(huì)話消息：
1.Request Authentication Certificate
2.Authentication Certificate
3.Request Authentication Challenge Response
4.Authentication Response
5.Authentication Failed
6.Authentication Succeeded
7.Accessory Authentication Serial Number
接下來，再介紹一下USB的NCM(Network Control Model)的兩個(gè)接口：
1.USB NCM 控制接口(Control Inte***ce)描述符(Descriptor)：
2.USB NCM數(shù)據(jù)接口(Data Inte***ce)描述符(Descriptor)：
車載設(shè)備需要在這個(gè)接口上完成USB Hi-Speed NCM。這個(gè)接口需要支持到64KB封裝的數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸(也就是到40個(gè)1514字節(jié)的以太網(wǎng)幀(Ethernet frame)的傳輸)和16比特的NCM傳輸塊。
使用CarPlay USB NCM接口的車載設(shè)備需要支持至少100Mbps的帶寬，TCP和UDP的延遲小于5ms，UDP的丟包率(iperf測(cè)試下)要低于1%。
當(dāng)Apple設(shè)備連上或斷開的時(shí)候，車載設(shè)備需要對(duì)NCM接口狀態(tài)作相應(yīng)的改變。當(dāng)Apple設(shè)備連接上的時(shí)候，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的頭部需要標(biāo)注NCM接口可用。
建立/終止CarPlay會(huì)話(session)：
建立CarPlay會(huì)話(session)，車載設(shè)備首先需要同Apple設(shè)備建立IP網(wǎng)絡(luò)連接，因此需要虛擬一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口并分配MAC地址和ip地址，該ip連接必須是IPv6。車載設(shè)備在這個(gè)接口上需要支持Apple Bonjour零配置網(wǎng)絡(luò)連接(zero-configuration networking)。一旦網(wǎng)絡(luò)連接建立成功，車載設(shè)備在完成認(rèn)證后將在CarPlay接口上開始設(shè)置(setup)和內(nèi)容傳輸(content transfer)。需要注意的是，按協(xié)議要求，車載設(shè)備需要在與Apple設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接建立好后的3秒鐘內(nèi)建立CarPlay會(huì)話，如果與Apple設(shè)備的物理連接斷開，車載設(shè)備也需要檢測(cè)到該斷開情況并且在1秒鐘內(nèi)終止CarPlay會(huì)話。
下圖是wired(USB)的CarPlay會(huì)話建立框圖：
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