一種基于A(yíng)RM的汽車(chē)射頻識別防盜系統設計

1.引言

隨著(zhù)RFID科技的發(fā)展，汽車(chē)防盜裝置日趨嚴密、完善和使用方便，汽車(chē)防盜的發(fā)展方向則向智能程度更高的芯片式和網(wǎng)絡(luò )式發(fā)展?；谏漕l識別技術(shù)的汽車(chē)防盜系統屬于芯片式防盜系統，它是射頻技術(shù)的新應用?；谏漕l識別技術(shù)的汽車(chē)防盜系統具有無(wú)接觸，工作距離大，進(jìn)度高，信息搜集處理快捷及較好的環(huán)境適應性等特點(diǎn)。本文重點(diǎn)介紹一種基于ARM射頻識別防盜系統硬件設計，在硬件系統的基礎上，移植了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，使得系統的軟件設計更加靈活。此系統能夠很好的克服市場(chǎng)上使用的電池遙控裝置的弱點(diǎn)，有效的達到汽車(chē)防盜的目的。

2.防盜系統原理

在攜帶系統已授權“鑰匙”的情況下，當車(chē)主試途進(jìn)入車(chē)內的時(shí)候，只需拉動(dòng)車(chē)門(mén)把手，系統便主動(dòng)解鎖讓用戶(hù)進(jìn)入，此時(shí)車(chē)門(mén)會(huì )自動(dòng)打開(kāi)。這是由于當用戶(hù)打開(kāi)車(chē)門(mén)把手或后備廂開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì )觸發(fā)汽車(chē)車(chē)門(mén)內的傳感器裝置，使其發(fā)送含密碼信息的低頻信號，以檢測汽車(chē)外圍一定范圍內是否有授權的鑰匙，這個(gè)檢測通常在汽車(chē)外圍的范圍內有匙1.5~2.0m,當“鑰匙”接收到該檢測信號后，會(huì )效相應發(fā)送與該鑰匙相關(guān)的高頻加密信號，汽車(chē)接收到該密碼信號后核對，如果密碼有效，則車(chē)門(mén)或后備廂蓋的門(mén)鎖會(huì )自動(dòng)開(kāi)啟，整個(gè)過(guò)程持續時(shí)間很短，車(chē)主無(wú)感覺(jué)。當車(chē)主進(jìn)入車(chē)內后，按動(dòng)發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)按鈕，此時(shí)系統開(kāi)始檢測司機駕駛位置上是否有授權鑰匙，如果檢測到授權要是的密碼與存儲與系統內的密碼相同，此時(shí)則啟動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機。如果是在強行進(jìn)入的前提下，由于系統檢測不到授權的“鑰匙”,即使按下了啟動(dòng)按鈕，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機也不會(huì )啟動(dòng)，此時(shí)汽車(chē)處于保護狀態(tài)中，從而起到了汽車(chē)防盜的目的。

3.防盜系統硬件設計

3.1 汽車(chē)射頻防盜系統構成

在此系統中微處理器是系統的核心部件，控制著(zhù)其他部件的運行。射頻識別部分是此系統的重要部件，它負責用戶(hù)合法信息的讀取。

系統的整體結構如圖1所示。S3C44B0X為系統的控制中心，控制其他模塊的工作，射頻識別模塊，完成授權鑰匙的信息讀取。GPRS模塊當車(chē)出現被盜的情況下，通過(guò)該模塊給車(chē)主發(fā)送信息。語(yǔ)音模塊實(shí)現對車(chē)主的語(yǔ)音提示，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機控制ECU主要是控制發(fā)動(dòng)機的起停，車(chē)門(mén)及后備廂控制模塊主要是負責車(chē)門(mén)及后備廂的關(guān)閉與開(kāi)啟。JTAG模塊的功能是實(shí)現系統的調試。聲光報警模塊的主要功能是當車(chē)被盜后實(shí)現系統的報警。

3.2 射頻識別系統的設計

RFID系統為該汽車(chē)防盜系統的重要組成部件，汽車(chē)防盜部分組成為射頻卡、閱讀器、射頻天線(xiàn)三部分組成。標簽由耦合元件及芯片組成，含有內置天線(xiàn)，用于和射頻天線(xiàn)間通訊;閱讀器在讀寫(xiě)卡中還可以寫(xiě)入標簽信息，射頻天線(xiàn)用于在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

系統的基本工作流程是閱讀器通過(guò)射頻天線(xiàn)發(fā)送一定頻率的射頻信號;射頻卡進(jìn)入射頻天線(xiàn)工作區域時(shí)即產(chǎn)生感應電流，射頻卡獲得能量被激活，然后由射頻卡將自身編碼等信息通過(guò)卡內天線(xiàn)發(fā)送出去;射頻天線(xiàn)接收到從射頻卡發(fā)送來(lái)的載波信號，并經(jīng)調節器傳送到閱讀器后，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調和解碼，然后送到后臺主系統進(jìn)行相關(guān)處理;主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，同時(shí)針對不同的設定做出相應的處理和控制，并發(fā)出指令信號控制執行機構動(dòng)作，此系統中選用RI-R6C-001射頻讀寫(xiě)芯片。利用該收發(fā)器(RI-R6C-001A)結合MCU完整的實(shí)現了ISO/IEC15693-3所規定的對VICC操作上層協(xié)議。ISO/IEC15693-2所規定的VCD與VICC通信物理層協(xié)議由收發(fā)器內部ASIC實(shí)現，MCU和收發(fā)器的通信接口有三根線(xiàn)：SCLOCK,DIN,DOUT,分別代表時(shí)鐘線(xiàn)、數據輸入線(xiàn)、數據輸出線(xiàn)。系統的硬件結構圖如圖2所示。

4.系統的軟件設計

4.1 系統的整體設計

系統軟件的整體設計包括系統啟動(dòng)代碼BOOTLOAD的編寫(xiě)、硬件驅動(dòng)的編寫(xiě)，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的移植等工作[4/5].由于其它的論文已經(jīng)做了成熟的論述，在此本文不做重點(diǎn)討論。

4.2 S6700系列的時(shí)序命令

讀卡器的主要軟件部分就是通過(guò)MCU向S6700系列的芯片RI-R6C-001A發(fā)送的命令序列和接收的數據，發(fā)送喝接收中必須要符合內部ASIC的通信協(xié)議和ISO/IEC15693-3的規范。否則得不到任何的返回信息。

首先軟件發(fā)動(dòng)的命令要滿(mǎn)足內部ASIC的命令格式。內部ASIC的命令結構如表1所示。

其中：

S1:為MCU發(fā)送到RI-R6C-001A命令的起始位：

CMD:為ASIC支持的相關(guān)命令，當RI-R6C-0014A工作再寄存器模式時(shí)候該位為1個(gè)字節;DATA:由ISO/IEC15693-3規定，這部分數據一般是發(fā)送到VICC;ESI:為MCU發(fā)送RI-R6C-001A的命令結束位。

4.3 讀卡應用程序的設計主程序的設計是要從初始化各個(gè)設備后再開(kāi)始進(jìn)行讀卡的操作，流程圖如圖3所示所示：

5.實(shí)驗室試驗驗證

此系統經(jīng)過(guò)在S3C44B0X搭建的實(shí)驗系統上實(shí)驗，系統運行良好。操作界面友好。很好的實(shí)現了系統的各項主要功能。

6.小結

本文主要介紹了射頻識別技術(shù)應用于汽車(chē)防盜系統的設計方案。該方案設計了一種基于ARM的射頻識別系統的硬件及部分電路的設計。本文主要介紹了此射頻識別技術(shù)應用于汽車(chē)防盜系統的方法和實(shí)現。筆者運用射頻識別技術(shù)研制的新型汽車(chē)防盜器，經(jīng)過(guò)數次調試和試用，其性能不僅穩定，而且安全可靠。在實(shí)際應用中也取得了良好的效果。實(shí)踐表明，該防盜器具有技術(shù)先進(jìn)、實(shí)用、方便、兼容性好、體積小和功能全等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的汽車(chē)防盜系統。