基于跳頻通信的汽車(chē)智能防盜器設計

　　3.1.2 nRF905 的無(wú)線(xiàn)收發(fā)過(guò)程

　　1) 發(fā)射模式設置及過(guò)程

　　a) 上電以后MCU 首先配置nRF905 模式，先將PWR_UP,TX_EN,TRX_CE 設為(10X)配置模式。

　　b) MCU 通過(guò)SPI 將RF 寄存器的頻率配置數據，配置數據移入nRF905 模塊。

　　c) 當MCU 有數據需要發(fā)往規定節點(diǎn)時(shí)，接收節點(diǎn)的地址(TX-address)和有效數據(TX-payload)通過(guò)SPI 接口傳送給nRF905。

　　d) MCU 設置TRX_CE,TX_EN 為高啟動(dòng)傳輸。

　　e) nRF905 內部處理：無(wú)線(xiàn)系統自動(dòng)上電、數據包完成(加前導碼和CRC 校驗碼)、數據包發(fā)送(1000kbps,GFSK,曼切斯特編碼)。

　　2) 接收模式

　　a) 上電以后MCU 首先配置nRF905 模式，先將PWR_UP,TX_EN,TRX_CE 設為(10X)配置模式。

　　b) MCU 通過(guò)SPI 將RF 寄存器的頻率配置數據，配置數據移入nRF905 模塊。

　　c) 設置TRX_CE 高，TX_EN 低來(lái)選擇RX 模式，nRF905 監測空中的信息。

　　d) 當nRF905 發(fā)現和接收頻率相同的載波時(shí)，載波檢測(CD)被置高。

　　e) 當nRF905 接收到有效的地址時(shí)，地址匹配(AM)被置高。

　　f) 當nRF905 接收到有效的數據包(CRC 校驗正確)時(shí)，nRF905 去掉前導碼、地址和CRC 位，數據準備就緒(DR)被置高。

　　g) MCU 設置TRX_CE 低，進(jìn)入standby 模式(待機模式)。

　　h) MCU 可以以合適的速率通過(guò)SPI 接口讀出有效數據。

　　i) 當所有的有效數據被讀出后，nRF905 將AM 和DR 置低。

　　3.1.3 跳頻的實(shí)現

　　nRF905 可以實(shí)現人工載波頻率控制，只需要修改nRF905 的RF 工作頻率寄存器的CH_NO 和HFREQ_PLL就可以選擇不同的載波頻率，實(shí)現跳頻。位變量HFREQ_PLL 為0，表示工作在430 MHz 頻段，頻道差為100 kHz;為1，則表示工作在868/915 MHz 頻段，頻道差為200 kHz。因此共有1 024 種通信頻率。通信頻率(H)為H=(422.4+(CH_NO)10/10)×(1+HFREQ_PLL)。

　　例如CH_NO=(001001100)2=(76)10，HFREQ_PLL=0，則H=(422.4+76/10)×(1+0)=430.0 MHZ。

　　本系統統一設置為工作頻段為430 MHz，頻道差為100 kHz，每一個(gè)頻點(diǎn)間隔為100 kHz，隨機數產(chǎn)生于0~128之間，跳頻帶寬為12.8 MHz，完成一次跳頻時(shí)間T≤800μs 。

　　3.2 基于跳頻通信遙控防盜器的可靠性設計及系統實(shí)現

　　3.2.1 生成隨機跳頻表增強安全性

　　為了增加安全性，每對密碼鎖除具有唯一對應的32 位加密地址外還增加了一一對應的隨機跳頻表，第一次使用時(shí)，將車(chē)機、人機對應的設置開(kāi)關(guān)打開(kāi)，人持終端可以產(chǎn)生一個(gè)隨機的跳頻表，并將該跳頻表通過(guò)握手頻率發(fā)送給車(chē)載終端，經(jīng)返回校驗無(wú)誤時(shí)將該跳頻表存儲在掉電保護的非易失FLASH 存儲器中，關(guān)閉設置開(kāi)關(guān)，在保證兩機有一一對應的跳頻頻率表的同時(shí)又很好地保護了頻率表的安全性，只要雙方按照事先約定的與跳頻表對應設置一致的CH_NO 和HEFREQ_PLL 的數值便可實(shí)現跳頻通信，增加了無(wú)線(xiàn)通信的可靠性、安全性。

　　3.2.2 設定握手及出錯、丟包回歸頻率，保證通信可靠

　　跳頻通信的一個(gè)突出問(wèn)題就是盡管可靠性高，但一旦通信雙方通信錯誤，引發(fā)跳頻表讀取數據不一致， 系統將發(fā)生混亂，無(wú)法通信。為解決這一問(wèn)題，提高防盜器安全性和可靠性，系統設定了一個(gè)固定頻率作為握手頻率，人機和車(chē)機之間的通信是先從一個(gè)雙方設定的握手頻率來(lái)進(jìn)行握手連接，該頻率僅攜帶目標地址和握手請求或應答信號，即使被截獲也不影響系統的安全性。當系統出現問(wèn)題雙方通信不成功時(shí)，馬上回到握手頻率，從跳頻表初始值重新開(kāi)始通信。在一次指令信息傳輸進(jìn)行過(guò)程中屏蔽中斷，保證信息的可靠傳輸。

　　3.2.3 系統工作過(guò)程

　　系統上電初始化跳頻表后，人機和車(chē)機都通過(guò)設定系統的工作模式(Set nRF905 Mode)，配置nRF905 的寄存器(Configure Register)，使其工作在握手頻率，接收模式(RX Mode)。當其中一端收到中斷請求時(shí)(車(chē)主指令/報警信息等)，便發(fā)起握手請求，握手完成后，進(jìn)行兩次跳頻通信過(guò)程，完成信息的發(fā)送及反饋，在發(fā)送過(guò)程中，發(fā)送方發(fā)出握手請求或指令后等待響應或反饋的時(shí)間不超過(guò)200 ms，否則便認為通信出錯，發(fā)起方重新發(fā)起請求。

　　以車(chē)主發(fā)出上鎖指令為例，系統整個(gè)工作過(guò)程如圖3，其他車(chē)主指令發(fā)送、車(chē)載報警信息的發(fā)送過(guò)程類(lèi)似。

　　
圖3 防盜器工作流程圖

4 結論

　　經(jīng)測試該系統在小區內的可靠通信距離可達到150 m，滿(mǎn)足一般汽車(chē)防盜器的實(shí)際應用要求，采用跳頻通信保證了防盜器不易被截獲破解，通過(guò)通信方案的優(yōu)化設計，保證了跳頻的通信可靠性，進(jìn)一步提高了防盜器的安全性和可靠性。將該系統簡(jiǎn)化外圍電路設計后也可用于摩托車(chē)防盜及其他防盜系統。