RFID智能汽車(chē)防盜電路設計解析—電路圖天天讀（284）

　　針對現有汽車(chē)門(mén)禁系統和胎壓監測系統相互獨立，硬件冗余和生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，提出了一種基于射頻識別技術(shù)的汽車(chē)安全防盜系統的設計方案。在射頻通信上，該系統采用434 MHz 的UHF 頻段與125 kHz 的LF 頻段相結合的方法，實(shí)現了系統胎壓監測、遙控門(mén)鎖和發(fā)動(dòng)機防盜鎖止等功能。

　　基于RFID 技術(shù)的汽車(chē)安全防盜系統

　　射頻識別技術(shù)（RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)。汽車(chē)安全防盜系統采用射頻識別技術(shù)，通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。RFID 技術(shù)采用射頻傳輸，可以透過(guò)外部材料讀取芯片數據，實(shí)現非接觸操作。通信數據使用加密算法對數據進(jìn)行加密，實(shí)現數據安全存儲、管理及通信。隨著(zhù)電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子芯片集成度的提高，RFID 系統成本也在不斷地降低，加快了智能化在汽車(chē)電子行業(yè)中的推廣與應用。

　　智能汽車(chē)安全防盜系統由輪胎發(fā)射模塊、遙控鑰匙模塊和基站模塊組成。對RFID 系統來(lái)說(shuō)，收發(fā)頻率大小決定了射頻識別系統的識別距離、電路實(shí)現的難易程度以及硬件設計成本。在汽車(chē)安全防盜設計中，125 kHz 等低頻（LF）頻段用于近距離、低速度，數據量要求較少的汽車(chē)引擎防盜系統的識別;434 MHz 等超高頻（UHF）頻段則用于遠距離的射頻通信系統（汽車(chē)輪胎壓力監測系統與遠程無(wú)鑰匙進(jìn)入系統）的識別。

　　1、系統組成

　　系統的總體結構如圖1 所示，系統由輪胎模塊、鑰匙模塊和基站模塊組成。

　　以4 個(gè)輪胎的轎車(chē)為例，系統由4 個(gè)輪胎模塊、1個(gè)鑰匙模塊和1 個(gè)基站模塊構成，其中基站模塊包括RF 接收器、LF 收發(fā)器、中央控制部分、人機界面以及用來(lái)傳送點(diǎn)火、門(mén)控命令的汽車(chē)區域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（LIN）總線(xiàn)。4 個(gè)輪胎模塊分別安裝在汽車(chē)的4 個(gè)輪胎中，對每個(gè)輪胎的壓力、溫度與電池電壓參數進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量，并將測量的數據通過(guò)RF 通信方式發(fā)送到基站模塊進(jìn)行處理?；灸K，一方面接收來(lái)自輪胎模塊的RF數據，并進(jìn)一步判斷輪胎參數是否正常，如果發(fā)現異常則進(jìn)行實(shí)時(shí)報警;另一方面接收來(lái)自鑰匙模塊的RF控制數據，并驗證鑰匙的ID是否合法，如果發(fā)現異常，則及時(shí)進(jìn)行報警，如果正常，基站向門(mén)控執行機構發(fā)送確認信息，實(shí)現啟/ 閉鎖的動(dòng)作;同時(shí)，基站模塊通過(guò)LF 通信方式與鑰匙模塊進(jìn)行通信，利用鑰匙模塊中應答器的密碼與基站模塊中的密碼進(jìn)行匹配來(lái)控制發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)，以達到防盜的目的?；究梢酝ㄟ^(guò)汽車(chē)總線(xiàn)與汽車(chē)內部的其他電子系統相連，實(shí)時(shí)地共享數據和控制信息。

　　2、系統硬件設計與實(shí)現

　　 輪胎模塊電路

　　輪胎模塊由輪胎狀態(tài)的數據采集與發(fā)射電路組成，如圖2 所示。

　　輪胎模塊電路采用FREESCALE公司的智能嵌入式傳感器MPXY8300.該系列傳感器集成了該公司的低功耗S08 核，內含512 字節RAM和16 KB Flash，同時(shí)還集成了低功耗電容式壓力、溫度傳感器和單通道的低頻輸入接口。其RF發(fā)射支持315 MHz 和434 MHz 兩種載波頻率，并可通過(guò)編程配置使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調制方式。它還集成了電荷泵功能，當電池電壓較低時(shí)，可提高RF 發(fā)射部分供電電壓，從而使其仍能達到一定的R F 發(fā)射強度。

　　MPXY8300 是一款將壓力溫度傳感器、8 位微控制器（MCU）、RF 發(fā)射器和雙軸（XY）加速器全部集成到一個(gè)片上的系統級芯片（SOC）。MPXY8300 壓力測量范圍：轎車(chē)100~800 kPa，卡車(chē)100~1 400 kPa，溫度測量范圍：-40~125 ℃。

　　鑰匙模塊電路

　　鑰匙模塊芯片采用NXP 公司生產(chǎn)的PCF7961。

　　PCF7961是一個(gè)基于低功耗8位MRKII架構的精簡(jiǎn)指令集（RISC）處理器，它集成了UHF發(fā)射器與LF頻收發(fā)器的芯片。這種芯片能夠完成射頻發(fā)射和應答器低頻通信認證，適合于機動(dòng)車(chē)輛遙控防盜裝置。它采用快速相互鑒別算法，使用隨機數字、密鑰和口令，具有靈敏度高（遠距離）和鑒別時(shí)間短（39 ms）的特點(diǎn)。

　　PCF7961 還提供了出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)固化了的32 位身份識別碼（ID）。圖3 是鑰匙模塊的電路原理圖。

　　基站模塊電路

　　基站模塊主要由射頻接收電路、低頻收發(fā)電路、主控芯片MCU、LIN 接口以及人機接口組成。射頻接收電路采用FREESCALE 公司的UHF 射頻接收芯片MC33596，完成信號解調和數據曼切斯特解碼后，將數據傳送到基站主控芯片MC9S08DZ60，進(jìn)行數據處理（RKE 數據解密）和指令執行。

　　低頻收發(fā)器采用NXP公司生產(chǎn)的PJF7992.PJF7992集成了所有必需的功能方便讀寫(xiě)應答器，基站微處理器通過(guò)PJF7992 帶有的LIN串行接口控制PJF7992 和應答器之間的通訊。

　　基站主控芯片采用F RE E SC A L E 公司生產(chǎn)的MC9S08DZ60，它可以通過(guò)SPI 串行總線(xiàn)對射頻接收芯片MC33596 參數進(jìn)行配置與通信。MC9S08DZ60 內部集成了2 個(gè)SCI（LIN）模塊，可通過(guò)一路LIN 總線(xiàn)實(shí)現對低頻收發(fā)芯片PJF7992 的控制，另一路LIN總線(xiàn)實(shí)現對發(fā)動(dòng)機電控單元（ECU）與門(mén)控相關(guān)執行機構傳送命令。在汽車(chē)安全防盜系統中加入LIN總線(xiàn)接口，可使該系統能夠與汽車(chē)內部其他電子控制系統共享數據與控制信息，極大地提高了系統的安全性與靈活性。

　　編輯點(diǎn)評：本文介紹了一種基于RFID 技術(shù)的汽車(chē)安全防盜系統電路，實(shí)現了輪胎壓力監測，遙控門(mén)鎖和發(fā)動(dòng)機防盜鎖止功能等，在系統中加入了LIN 總線(xiàn)接口，可使該系統能夠與汽車(chē)內部其他電子控制系統共享數據與控制信息。