基于RFID的網(wǎng)絡(luò)式汽車安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車被盜事件越來越多，汽車的安全保護(hù)技術(shù)己經(jīng)引起廣泛重視。汽車防盜器主要分為4大類：機(jī)械式、電子式、芯片式和網(wǎng)絡(luò)式。電子式防盜是目前應(yīng)用最多的防盜方式，而芯片式的數(shù)碼防盜和網(wǎng)絡(luò)式防盜則是汽車防盜技術(shù)的發(fā)展方向。射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification,RFID）技術(shù)通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，有著無源、免接觸、安全性能好、使用方便等特點(diǎn)。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GlobalSystemforMobileCommunications,GSM）是目前移動(dòng)通信體制中最為成熟、應(yīng)用廣泛的一種系統(tǒng)，能保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、安全性和可靠性，主要用于遠(yuǎn)程控制。本文結(jié)合芯片式和網(wǎng)絡(luò)式防盜技術(shù)，利用RFID和GSM技術(shù)各自的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出新型的汽車安防系統(tǒng)，是汽車安全領(lǐng)域值得推廣的一項(xiàng)智能化舉措。

　　1 系統(tǒng)原理

　　系統(tǒng)主要由3大部分組成：控制器部分、射頻識(shí)別部分及移動(dòng)通信部分。如圖1所示。

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圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　1.1 控制器部分

　　系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，包括監(jiān)控電路（檢測(cè)汽車的狀態(tài)），矩陣鍵盤，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，聲光報(bào)警裝置（揚(yáng)聲器及車燈），CAN通信及電源管理等模塊。假如傳感器檢測(cè)到汽車被惡意破壞的情況后，立即聲光報(bào)警，警示盜賊，并向車內(nèi)的主控制器（ElectronicControlUnit,ECU）發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由主控制器控制繼電器切斷點(diǎn)火電路和油路，同時(shí)向車主發(fā)出求救短信，由車主控制汽車。主人可以隨意設(shè)置控制汽車的優(yōu)先級(jí)，是MCU,或是ECU,還是HOST（主人）。

　　1.2 射頻識(shí)別部分

　　射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由3個(gè)部分組成，即天線、電子標(biāo)簽和讀寫器。RFID系統(tǒng)的工作原理如下：讀寫器將要發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號(hào)上經(jīng)天線向外發(fā)送，進(jìn)入讀寫器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號(hào)，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過卡內(nèi)天線再發(fā)送給讀寫器，讀寫器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理；若為修改信息的寫命令，有關(guān)控制邏輯引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫E2PROM中的內(nèi)容進(jìn)行改寫，若經(jīng)判斷其對(duì)應(yīng)的密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。

　　當(dāng)一個(gè)具有正確識(shí)別碼的鑰匙插入點(diǎn)火開關(guān)后，汽車才能用正確的方式進(jìn)行啟動(dòng)。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉時(shí)，讀寫器輸出1個(gè)13 56MHz的充電脈沖到車鑰匙頂部的標(biāo)簽里。標(biāo)簽接收到這個(gè)脈沖信號(hào)后就給電容器充電。從而使應(yīng)答器發(fā)射l個(gè)特定的代碼至讀寫器，信號(hào)的傳輸就發(fā)生在讀寫器的天線和標(biāo)簽的天線之間。讀寫器的控制模塊對(duì)此信號(hào)進(jìn)行解碼并把它與存儲(chǔ)在微處理器內(nèi)存中的代碼進(jìn)行比較。如果相同，控制模塊便啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制程序和點(diǎn)火開關(guān)；只要有一位不相同，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息。

　　1.3 移動(dòng)通信部分

　　GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。GSM模塊具有發(fā)送SMS短信、語音通話、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ堋?/p>

　　開發(fā)人員使用微控制器通過RS232串口與GSM模塊通信，使用標(biāo)準(zhǔn)的AT命令來控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)各種無線通信功能，例如：發(fā)送短信、撥打電話、GPRS撥號(hào)上網(wǎng)等。這里主要采用模塊的短信功能，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，成本低廉，實(shí)時(shí)性好。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 控制電路

　　微控制器選用ST公司的STM8AF51AA。該器件是專為汽車量身打造的高可靠性、強(qiáng)魯棒性及低成本的8位單片機(jī)。內(nèi)置真數(shù)據(jù)E2PROM,具有豐富的通訊接口，包括CAN2 0B,USARTL,INUARTLIN2 1,SPI及I2C等，運(yùn)行速度可達(dá)10MIPS（16MHz）。監(jiān)控電路采用熱釋電紅外傳感器CS9803GP型紅外成品組件、振動(dòng)傳感器CHJ ZD01,執(zhí)行機(jī)構(gòu)是繼電器，CAN總線驅(qū)動(dòng)接口采用PCA82C250,電源轉(zhuǎn)換模塊LM7805以及AS1117,由于系統(tǒng)需要3種電壓，12V、5V、3 3V,故通過穩(wěn)壓器LM7805將汽車蓄電池電壓降為5V,然后再通過AS1117降為3 3V供MFRC522所用。

　　電源管理芯片MAX708,當(dāng)突然掉電時(shí)，將單片機(jī)掉電前瞬間的狀態(tài)信息保存到E2PROM中，以備重新上電時(shí)讀取，當(dāng)電源電壓過低時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖，防止程序跑飛。