Carplay wireless認(rèn)證

CarPlay是蘋(píng)果公司為車載系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)功能，該功能將iOS設(shè)備的界面通過(guò)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(guò)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(yǔ)音助手、音樂(lè)、電話、短信等各項(xiàng)iOS上的服務(wù)及功能。換句話說(shuō)，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(guò)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(píng)果公司為車載系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)功能，也可以說(shuō)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(guò)wired(USB)連接iOS設(shè)備和車載系統(tǒng)設(shè)備，另一種是通過(guò)wireless(藍(lán)牙+Wi-Fi)來(lái)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(guò)iAP2 (iOS Accessory Protocol,version 2)協(xié)議以及Bonjour服務(wù)來(lái)建立CarPlay會(huì)話(CarPlay Session)從而實(shí)現(xiàn)CarPlay功能的。在我接下來(lái)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(shuō)iPhone5之前的蘋(píng)果設(shè)備不支持wired(USB)連接方式的CarPlay。在操作系統(tǒng)方面，蘋(píng)果公司從iOS 7.1開(kāi)始加入了CarPlay的功能，無(wú)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。

Carplay wireless bt+ wifi ：bt：

在蘋(píng)果公司推出基于wired(USB)的CarPlay連接方案后(在我的上一篇博客中已對(duì)CarPlay的USB的連接方案做過(guò)介紹，這里就不介紹了)，接下來(lái)蘋(píng)果公司又推出了基于wireless(藍(lán)牙+WiFi)的CarPlay連接方案。

基于wireless的CarPlay連接，顧名思義，就是車載設(shè)備和Apple設(shè)備不需要連接任何數(shù)據(jù)線連接，直接通過(guò)無(wú)線的方式實(shí)現(xiàn)CarPlay的功能。在這種方案中，CarPlay的setup由藍(lán)牙發(fā)起，在這篇博客中我將介紹CarPlay over wireless中的藍(lán)牙部分。

首先，CarPlay的wireless連接方案要求車載設(shè)備能夠提供藍(lán)牙的連接(Bluetooth connection)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)(service discovery)、配對(duì)(pairing)、以及iAP2 over Bluetooth。蘋(píng)果公司在其協(xié)議規(guī)范中對(duì)藍(lán)牙物理層要求車載設(shè)備支持藍(lán)牙2.1+EDR(Enhanced Data Rate)以及定義在REF 8.2.6中定義的調(diào)制方式。在藍(lán)牙連接setup之前，車載設(shè)備需要周期性的執(zhí)行質(zhì)詢掃描(inquiry scans)，若收到Apple設(shè)備的質(zhì)詢，車載設(shè)備會(huì)回一個(gè)帶有BT EIR bit的FHS(Frequency Hoping Sequence：調(diào)頻序列)的包來(lái)應(yīng)答(respond)。Apple設(shè)備接收到車載設(shè)備的藍(lán)牙EIR(Extended Inquiry Response)會(huì)檢測(cè)其是否含有CapPlay UUID(Universal Unique Identifier)，來(lái)確定該車載設(shè)備是否支持wireless CarPlay。支持wireless CarPlay的車載設(shè)備會(huì)在其應(yīng)答包封裝支持CarPlay服務(wù)的128bit的UUID(0xEC884348CD4140A29727575D50BF1FD3)。而支持CarPlay over wireless的Apple設(shè)備也需要在其服務(wù)(service)的廣播數(shù)據(jù)中包含128 bit的UUID：0x2D8D2466E14D451C88BC7301ABEA291A。車載設(shè)備以此區(qū)別普通藍(lán)牙設(shè)備和支持CarPlay的Apple設(shè)備。

接下來(lái)，就是藍(lán)牙連接的setup、配對(duì)以及iAP2。配對(duì)過(guò)程要求車載設(shè)備必須支持使用數(shù)字比較(Numeric ComparISOn)的標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙安全簡(jiǎn)單配對(duì)(Secure ** Pairing)。當(dāng)安全的藍(lán)牙鏈路建立好后，車載設(shè)備需要協(xié)商iAP2 profile建立iAP2會(huì)話，用于交互Wi-Fi證書(shū)(Wi-Fi credentials，即Wi-Fi的BSSID，SSID，Security，WPA2 PSK，工作信道(Operating Channel))。其中該藍(lán)牙鏈路中的iAP2 Client僅僅提供Wi-FI證書(shū)，當(dāng)CapPlay會(huì)話建立完成后藍(lán)牙鏈路會(huì)斷開(kāi)。

需要注意的是，iAP2 建立后，車載設(shè)備可能還協(xié)商其他藍(lán)牙profiles，像HFP，A2DP，*RCP等。然而，一旦CarPlay會(huì)話建立完成，Apple設(shè)備將通知車載設(shè)備斷開(kāi)所有處于活動(dòng)狀態(tài)的profiles。其中協(xié)議還規(guī)定，如果Apple設(shè)備在藍(lán)牙EIR中顯示wireless CarPlay是可用的，車載設(shè)備必須首先開(kāi)始協(xié)商iAP2 profile，接下來(lái)才是協(xié)商藍(lán)牙的其他profiles。

在車載設(shè)備的Wi-Fi證書(shū)通過(guò)iAP2 over Bluetooth與Apple設(shè)備交互成功后，接下來(lái)就開(kāi)始Apple設(shè)備與車載設(shè)備的Wi-Fi連接了，關(guān)于Wi-Fi部分我將在CarPlay over wireless方案的下一篇博客中做介紹。

下圖是CarPlay over wireless中藍(lán)牙部分的交互邏輯簡(jiǎn)圖：

最后，當(dāng)基于wireless的CarPlay會(huì)話成功建立后，考慮到同頻干擾的影響，針對(duì)Wi-Fi工作在2.4GHz頻段和5GHz頻段的兩種情況，蘋(píng)果公司在其CarPlay協(xié)議上對(duì)藍(lán)牙行為也有些不同。因?yàn)樗{(lán)牙也是工作在2.4GHz頻段，對(duì)于Wi-Fi工作在2.4GHz頻段的情況，在Carplay會(huì)話成功建立后的，與Apple設(shè)備的藍(lán)牙鏈路必須被終止，車載設(shè)備的藍(lán)牙子系統(tǒng)需要被禁用，與其他設(shè)備的所有藍(lán)牙連接也都必須終止；而對(duì)于Wi-Fi工作在5GHz頻段的情況，同樣，在Carplay會(huì)話成功建立后的，車載設(shè)備與建立好CarPlay會(huì)話的Apple設(shè)備的藍(lán)牙鏈路也必須被終止，但其藍(lán)牙子系統(tǒng)不需要禁用，可以與其他沒(méi)有建立CarPlay會(huì)話的藍(lán)牙設(shè)備建立藍(lán)牙連接和profiles。

wireless bt+ wifi ：wifi：

在Wi-Fi方面，車載設(shè)備工作在AP模式下，Apple設(shè)備作為STA連接到車載設(shè)備(AP)。首先，在藍(lán)牙進(jìn)行Carplay相關(guān)交互前，車載設(shè)備的Wi-Fi已經(jīng)工作在AP模式下，車載設(shè)備的Wi-Fi證書(shū)(Wi-Fi credentials，即Wi-Fi(AP)的BSSID，SSID，Security，WPA2 PSK，工作信道(Operating Channel))通過(guò)iAP2 over Bluetooth與Apple設(shè)備交互成功后，接下來(lái)Apple設(shè)備作為STAt就開(kāi)始與車載設(shè)備進(jìn)行Wi-Fi連接了，該連接就是通常的基于Wi-Fi基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(Infrastructure)的WiFi連接，對(duì)于Wi-Fi及802.11、WFA協(xié)議部分，我將在我的另一個(gè)博客系列中做介紹，在這里就只針對(duì)CarPlay相關(guān)的Wi-Fi做介紹。當(dāng)基于Wi-Fi的無(wú)線鏈路建立好后，接下來(lái)就是蘋(píng)果的Bonjour服務(wù)來(lái)建立CarPlay會(huì)話。CarPlay會(huì)話建立完成后，接下來(lái)就是iAP2 profile的斷開(kāi)和藍(lán)牙的斷開(kāi)。整個(gè)CarPlay over wireless的連接過(guò)程就完成了，下圖是在2.4GHz下的CarPlay over wireless連接圖：

接下來(lái)，主要介紹CarPlay over wireless方案中對(duì)Wi-Fi的要求：

1.在硬件上要求支持802.11n 2.4GHz HT20或802.11n 5GHz HT20 or HT40，建議支持802.11ac VHT20，VHT40，VHT80。

2.在頻段上要求工作在2.4GHz或5GHz，如果工作在2.4GHz頻段，要求車載設(shè)備(AP)只能工作在信道1(2.412 GHz)、6(2.437 GHz)或11(2.462 GHz)；如果工作在5GHz頻段，要求車載設(shè)備(AP)工作在信道36(5.180 GHz)、40(5.200 GHz)、44(5.220 GHz)、48(5.240 GHz)、149(5.745 GHz)、153(5.765 GHz)、157(5.785 GHz)或161(5.805 GHz)（國(guó)內(nèi)僅支持高頻，即>=149）。建議工作在5GHz頻段，此外，需要限制信道切換(channel switch)功能在CarPlay中使用。

3.基本的(Basic)Wi-Fi要求：

1)車載設(shè)備的Wi-Fi需要工作在Software Access Point(SWAP)模式，也就是我們通常說(shuō)的AP模式；

2)車載設(shè)備的Wi-Fi需要支持DCF(Distributed Coordination Function)；

3)車載設(shè)備的Wi-Fi需要支持下面基本類型的幀：

Association Request and Response

Re-association Request and Response

Probe Request and Response

- Broadcast Probe Requests

- Directed Probe Requests

Beacons

Disassociation

De-authentication

RTS/CTS

ACK

Data frames

Null frames

Public Action frames

Receive Defragmentation(mandatory)

Transmit Fragmentation (optional)

4)車載設(shè)備的Wi-Fi需要支持電源管理和IEEE802.11定義的省電功能；

5)車載設(shè)備的Wi-Fi可以支持short guard interval(400 ns)；

6)車載設(shè)備的Wi-Fi需要支持OFDM數(shù)據(jù)率：6,9,12,18,24,36,48和54Mbps。

4.高級(jí)的(Advanced)Wi-Fi要求：

1)車載設(shè)備的Wi-Fi需要支持WFA(Wi-Fi聯(lián)盟)的WMM(WFA Wireless ****)的QoS(Quality of Service)機(jī)制；

2)CarPlay協(xié)議要求用AC_VO類型的QoS(WMM)Wi-Fi數(shù)據(jù)包傳輸音頻數(shù)據(jù)流和控制數(shù)據(jù)流，用AC_VI類型的QoS(WMM)Wi-Fi數(shù)據(jù)包傳輸屏幕/視頻數(shù)據(jù)流；

3)車載設(shè)備的Wi-Fi也可以支持U-APSD(Universal Advanced Power S*e Delivery)；

4)當(dāng)Apple設(shè)備要進(jìn)入802.11省電模式時(shí)，它會(huì)發(fā)一個(gè)帶有PM bit的null data包給車載設(shè)備(AP)，車載設(shè)備必須ACK這個(gè)包并且必須flush其Tx 硬件隊(duì)列(hardware queue)里的所有還未發(fā)送出去的數(shù)據(jù)包，而還未進(jìn)入硬件隊(duì)列的包將不會(huì)再發(fā)送。

5.Wi-Fi安全要求：

1)需要支持并使用WPA2個(gè)人安全模式(WiFi Protected Access version 2 Personal) ，也就是我們通常說(shuō)WPA2-PSK安全模式；

2)所有支持的加密算法/功能都應(yīng)該有硬件來(lái)完成。

6.性能要求：

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