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基于RFID的智能汽车安全防盗系统设计方案

 跟着我国轿车工业的开展和人民生活水平的进步,轿车越来越多地进入普通家庭。因为各种突发性路途交通事故与轿车偷盗案子的频频发作,人们对轿车安全与防盗的重视度也日益进步。开发和研讨轿车安全与防盗体系,是保证行车安全和避免偷盗的有用技能措施。与传统单个独立轿车胎压监测体系和轿车遥控无钥匙进入体系比较,本体系的特色是,将胎压监测体系与遥控无钥匙进入体系进行整合,有用地完结了射频(RF)模块的复用,不只节省了硬件开支,也进步了体系的集成度。 

1 根据RFID 技能的轿车安全防盗体系 

  射频辨认技能(RFID)是一种非触摸式的主动辨认技能。轿车安全防盗体系选用射频辨认技能,经过射频信号主动辨认方针目标并获取相关数据。RFID 技能选用射频传输,可以透过外部资料读取芯片数据,完结非触摸操作。通讯数据运用加密算法对数据进行加密,完结数据安全存储、办理及通讯。跟着电子技能的快速开展,电子芯片集成度的进步,RFID 体系本钱也在不断地下降,加快了智能化在轿车电子职业中的推行与运用。 

  智能轿车安全防盗体系由轮胎发射模块、遥控钥匙模块和基站模块组成。对RFID 体系来说,收发频率巨细决议了射频辨认体系的辨认距离、电路完结的难易程度以及硬件规划本钱。在轿车安全防盗规划中,125 kHz 等低频(LF)频段用于近距离、低速度,数据量要求较少的轿车引擎防盗体系的辨认;434 MHz 等超高频(UHF)频段则用于远距离的射频通讯体系(轿车轮胎压力监测体系与长途无钥匙进入体系)的辨认。 

2 体系组成 

体系由轮胎模块、钥匙模块和基站模块组成。 

  以4 个轮胎的轿车为例,体系由4 个轮胎模块、1个钥匙模块和1 个基站模块构成,其间基站模块包含RF 接纳器、LF 收发器、中心操控部分、人机界面以及用来传送焚烧、门控指令的轿车区域互联网络(LIN)总线。4 个轮胎模块分别安装在轿车的4 个轮胎中,对每个轮胎的压力、温度与电池电压参数进行实时的丈量,并将丈量的数据经过RF 通讯方法发送到基站模块进行处理。基站模块,一方面接纳来自轮胎模块的RF数据,并进一步判别轮胎参数是否正常,假如发现异常则进行实时报警;另一方面接纳来自钥匙模块的RF操控数据,并验证钥匙的ID是否合法,假如发现异常,则及时进行报警,假如正常,基站向门控履行机构发送承认信息,完结启/ 闭锁的动作;一起,基站模块经过LF 通讯方法与钥匙模块进行通讯,运用钥匙模块中应答器的暗码与基站模块中的暗码进行匹配来操控发起机的发起,以到达防盗的意图。基站可以经过轿车总线与轿车内部的其他电子体系相连,实时地同享数据和操控信息。  

3 体系硬件规划与完结  

  3.1 轮胎模块电路  

  轮胎模块由轮胎状况的数据收集与发射电路组成

  轮胎模块电路选用FREESCALE公司的智能嵌入式传感器MPXY8300.该系列传感器集成了该公司的低功耗S08 核,内含512 字节RAM和16 KB Flash,一起还集成了低功耗电容式压力、温度传感器和单通道的低频输入接口。其RF发射支撑315 MHz 和434 MHz 两种载波频率,并可经过编程装备使寄存器为幅移键控(ASK)或频移键控(FSK)调制方法。它还集成了电荷泵功用,当电池电压较低时,可进步RF 发射部分供电电压,然后使其仍能到达必定的R F 发射强度。  

  MPXY8300 是一款将压力温度传感器、8 位微操控器(MCU)、RF 发射器和双轴(XY)加速器悉数集成到一个片上的体系级芯片(SOC)。MPXY8300 压力丈量规模:轿车100~800 kPa,货车100~1 400 kPa,温度丈量规模:-40~125 ℃。  

  3.2 钥匙模块电路  

  钥匙模块芯片选用NXP 公司出产的PCF7961。  

  PCF7961是一个根据低功耗8位MRKII架构的精简指令集(RISC)处理器,它集成了UHF发射器与LF频收发器的芯片。这种芯片可以完结射频发射和应答器低频通讯认证,适合于机动车辆遥控防盗设备。它选用快速彼此辨别算法,运用随机数字、密钥和口令,具有灵敏度高(远距离)和辨别时间短(39 ms)的特色。  

  PCF7961 还供给了出厂时现已固化了的32 位身份辨认码(ID)。

  3.3 基站模块电路  

  基站模块主要由射频接纳电路、低频收发电路、主控芯片MCU、LIN 接口以及人机接口组成。射频接纳电路选用FREESCALE 公司的UHF 射频接纳芯片MC33596,完结信号解调和数据曼切斯特解码后,将数据传送到基站主控芯片MC9S08DZ60,进行数据处理(RKE 数据解密)和指令履行。  

  低频收发器选用NXP公司出产的PJF7992.PJF7992集成了一切必需的功用便利读写应答器,基站微处理器经过PJF7992 带有的LIN串行接口操控PJF7992 和应答器之间的通讯。  

  基站主控芯片选用F RE E SC A L E 公司出产的MC9S08DZ60,它可以经过SPI 串行总线对射频接纳芯片MC33596 参数进行装备与通讯。MC9S08DZ60 内部集成了2 个SCI(LIN)模块,可经过一路LIN 总线完结对低频收发芯片PJF7992 的操控,另一路LIN总线完结对发起机电控单元(ECU)与门控相关履行机构传送指令。在轿车安全防盗体系中参加LIN总线接口,可使该体系可以与轿车内部其他电子操控体系同享数据与操控信息,极大地进步了体系的安全性与灵活性。  

4 体系软件规划  

  4.1 无线通讯协议  

  无线传输选用FSK 调制方法,其曼彻斯特编码与解码由片内硬件主动完结。轮胎模块和钥匙模块中门控指令都是以数据包(帧)的方式发送数据

  4.2 轮胎模块软件流程  

  轿车在中止或低速状况下,即便胎压发作变化,也不会对安全行进形成要挟,此刻可以不收集压力、温度等信号或许削减收集次数。流程如图4 所示。  

  体系上电复位后,初始化装备发起丈量加速度,判别轿车状况。假如车速在25 km/h 以下,则进入休眠状况,并延时一段时间后再次判别轿车状况;假如轿车行进的速度大于25 km/h,则进入正常的作业形式,进行信号收集、处理与发射。然后经过一段休眠延时再回到加速度丈量状况。  

   4.3 钥匙模块流程  

  用户可以经过钥匙模块上的按钮开关发送射频数据来翻开和封闭车门。为了体系的安全性,对发送数据进行翻滚码加密,发送结束进入到中止形式。遥控门锁的软件流程如图5 所示。  

  4.4 基站模块流程  

  轿车没有发起时,基站模块履行遥控门锁功用,需求监听来自钥匙模块的RF 门控信号(用户按下钥匙上的按键)。当遥控钥匙刺进焚烧锁里并旋转到发起方位时,钥匙中应答器(Transponder)和基站模块的PJF7992 进行焚烧验证,然后经过LIN总线传送答应发起的指令。轿车发起后,基站模块进入轮胎参量监测形式,经过设置合理的轮询距离可以削减轮胎模块的RF 呼应次数,下降体系功耗。

5 定论  

  本文提出了一种根据RFID 技能的轿车安全防盗体系,在实验台上完结了相关的功用调试,完结了轮胎压力监测,遥控门锁和发起机防盗锁止功用等,在体系中参加了LIN 总线接口,可使该体系可以与轿车内部其他电子操控体系同享数据与操控信息,极大地进步了体系的灵活性与安全性、节省了体系空间、下降了出产本钱,在轿车电子范畴具有较广的运用远景。  


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