汽車電子射頻識別技術運用

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摘要：針對現(xiàn)有汽車的安全性以及硬件浪費的問題，結(jié)合RFID射頻技術，提出一種RFID的汽車防盜與胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，利用MPXY8300兩種載波頻率的優(yōu)勢，將胎壓監(jiān)測系統(tǒng)與汽車防盜系統(tǒng)結(jié)合，并通過基站模塊實現(xiàn)不同載波頻率的通信。結(jié)果表明，通過該系統(tǒng)，有效實現(xiàn)了汽車防盜和胎壓監(jiān)測兩方面的功能，也降低了成本，優(yōu)化了車輛網(wǎng)絡。

關鍵詞：射頻識別；胎壓監(jiān)測；汽車防盜

引言

伴隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車開始成為千家萬戶的必需品。但是由于車輛盜竊事件，如何加強車輛的防盜，成為當前人們和汽車生產(chǎn)廠商思考的重點[1-3]。因此，開發(fā)更具有安全性的汽車防盜與報警系統(tǒng)，是當前確保車輛防盜的重要途徑和方式。同時，在現(xiàn)有的防盜系統(tǒng)開發(fā)中，存在射頻模塊利用率不高。與此同時，根據(jù)一份數(shù)據(jù)的不完全統(tǒng)計，我國每年交通安全事故中，有30%的事故是由爆胎引起，且速度超過160km/h時，因爆胎導致的死亡率接近100%。由此可以看出，除對汽車進行防盜以外，同時對汽車的胎壓進行有效監(jiān)控，進而避免出現(xiàn)這種類似的爆胎事故，是保障汽車安全的重要途徑。但長期以來，我國汽車防盜系統(tǒng)和胎壓監(jiān)測系統(tǒng)屬于兩個不同的系統(tǒng)，且使用不同的芯片。這樣造成硬件的浪費，也容易造成系統(tǒng)間的干擾。因此，本研究在傳統(tǒng)的汽車防盜基礎上，將汽車胎壓監(jiān)測與防盜系統(tǒng)進行整合，以此在保障汽車防盜和安全的前提下，也減少射頻模塊的硬件開銷，提高系統(tǒng)的集成度。

1RFID射頻技術簡介

射頻識別（RFID，RadioFrequencyIdentification）技術主要是用交變磁場或者是電磁場實現(xiàn)信息通信，從而實現(xiàn)對目標的識別。RFID系統(tǒng)主要由三個部分構成：一是標簽。該部分主要由內(nèi)置天線構成；二是讀寫器。主要用于對標簽信息的讀?。蝗菓孟到y(tǒng)，主要是對相關的信息進行存儲、處理等。RFID的基本原理是通過發(fā)射天線將一定頻率的信號發(fā)送，當射頻標簽在進入到發(fā)射天線附近時會產(chǎn)生感應電流，此時射頻標簽被激活，并將自身編碼等信息通過發(fā)送天線發(fā)送出去。系統(tǒng)在接受到信息后，通過天線調(diào)節(jié)器將信息傳送給閱讀器，并通過閱讀器對信號進行解碼。最后，通過后臺主機對數(shù)據(jù)的處理，并判斷該卡是否合法，并針對判斷的結(jié)果，做出相應的指令。

2系統(tǒng)整體架構設計

系統(tǒng)總體結(jié)構包含基站、鑰匙和模塊和輪胎檢測三部分，具體框架見圖1所示。其中基站模塊主要負責RF信號的接收、發(fā)送，以及包含人機界面、總體控制部分以及傳送點火、門控命令網(wǎng)絡；在四個輪胎中，分別安裝輪胎監(jiān)測模塊。通過該監(jiān)測模塊，可以實時采集輪胎的壓力等參數(shù)。在或者壓力等相關參數(shù)后，再通過基站的傳輸功能將數(shù)據(jù)傳輸給后臺。而基站作為傳輸模塊，其主要的作用是對數(shù)據(jù)進行傳輸。一方面，該模塊傳輸來自輪胎方面的數(shù)據(jù)信息，一旦壓力出現(xiàn)異常，則觸發(fā)報警裝置；另一方面是接收鑰匙模塊的開/閉鎖信息，并驗證鑰匙合法與否。

3系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)

3.1輪胎模塊電路

在輪胎模塊中，主要負責數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)射電路。采用嵌入式傳感器MPXY8300進行設計。該傳感器的優(yōu)點在于低功耗，512字節(jié)和16KB閃存，同時還包含溫度傳感器、電容式壓力傳感器的接口。該傳感器的發(fā)射原理如圖2所示。該傳感器支持兩種不同載波頻率，且可通過編程配置從而使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調(diào)制方式。同時當電池電力不足時，該傳感器還可以提高發(fā)射部分的電壓，進而提高發(fā)射強度。

3.2鑰匙模塊選擇

鑰匙模塊的實現(xiàn)采用PCF7961。該芯片為低功耗，器而具有8位MRKII架構的精簡指令集處理器。該處理器可完成射頻的發(fā)射和應答器低頻通信的認證，從而被廣泛用于機動車輛遙控防盜的裝置中。另外，該芯片還采用了快速鑒別算法，通過隨機的數(shù)字、密鑰和口令，從而使得該模塊可在短時間內(nèi)鑒別。

3.3基站模塊電路

在基站模塊電路的實現(xiàn)部分，主要包含低頻收發(fā)電路、射頻接收電路、MCU主控模塊等部分組成。其中射頻接收電路采用MC33596芯片，通過該芯片完成喜好度解調(diào)和解碼，然后將數(shù)據(jù)傳送給主控芯片MC9S08DZ60，進而執(zhí)行數(shù)據(jù)指令。低頻收發(fā)器則采用PJF7992，該芯片提供了方便讀寫的應答器，且通過該芯片自帶的LIN串行接口可實現(xiàn)PJF7992和應答器兩者間的通信。主控芯片則選擇上述的MC9S08DZ60，而之所以選擇該芯片，是因為該芯片包含兩路LIN模塊，一路通過LIN總線實現(xiàn)低頻收發(fā)控制；另一路LIN則與發(fā)動機電控單元連接，執(zhí)行相關的數(shù)據(jù)傳送命令。

4系統(tǒng)軟件設計

4.1發(fā)射模塊軟件的設計

在發(fā)射模塊中，當汽車處在低速或者是靜止的時候，即使其中的胎壓發(fā)生變化，那么也不會對汽車的行駛產(chǎn)生威脅，因此在此時則停止數(shù)據(jù)采集。而當汽車速度超過一定車速時，本文設定為25km/h為臨界值，那么此時上電，初始化配置，并啟動加速度測量，以判斷汽車的狀態(tài)。如速度大于設定的臨界值，那么進入數(shù)據(jù)采集模式，包含胎壓、溫度等。然后經(jīng)過修改，再次回到加速度測量狀態(tài)。

4.2鑰匙模塊流程通過鑰匙模塊上的按鈕開關實現(xiàn)射頻信號的發(fā)送，進而用來打開或者是關閉車門。而為了提高車門的安全性，在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，采用滾動碼加密的方式。具體驗證流程如圖3所示。

4.3基站模塊流程

當啟動車輛時，基站主要負責遙控門鎖，并執(zhí)行相關指令。具體則是監(jiān)聽鑰匙門控信息，而當鑰匙插入點火鎖并旋轉(zhuǎn)到啟動位置時，通過鑰匙中的應答器與基站進行匹配驗證，如通過驗證，則啟動車輛啟動裝置。而當車輛在發(fā)動后，此時的基站模塊則進入輪胎胎壓等的監(jiān)測。

5結(jié)論

綜上看出，通過以上的設計，本文構建了一個完整的胎壓與車輛防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)輪胎壓力的監(jiān)測，還可以實現(xiàn)車輛防盜報警，以此大大提高了車輛的安全性，也提高了系統(tǒng)的靈活性，使得該系統(tǒng)具備更為廣泛的擴展性。

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作者：張捷 單位：黃岡職業(yè)技術學院