基于ARM的汽車射頻識別防盜系統(tǒng)研究

【摘要】介紹了新一代基于射頻技術(shù)的汽車防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種以ARM微處理器為核心的汽車射頻識別防盜系統(tǒng)，給出了此汽車射頻識別防盜系統(tǒng)的硬件及局部構(gòu)件的電路圖，在硬件平臺上移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)，并編寫了系統(tǒng)的驅(qū)動及應(yīng)用軟件，搭建了實驗室模擬仿真平臺，在此平臺上試運行，證實了系統(tǒng)良好的防盜功能。

【關(guān)鍵詞】射頻識別；防盜系統(tǒng)；ARM；操作系統(tǒng)

1.引言

隨著RFID科技的發(fā)展，汽車防盜裝置日趨嚴(yán)密、完善和使用方便，汽車防盜的發(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)的汽車防盜系統(tǒng)屬于芯片式防盜系統(tǒng)，它是射頻技術(shù)的新應(yīng)用?；谏漕l識別技術(shù)的汽車防盜系統(tǒng)具有無接觸，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(yīng)性等特點。本文重點介紹一種基于ARM射頻識別防盜系統(tǒng)硬件設(shè)計，在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的軟件設(shè)計更加靈活。此系統(tǒng)能夠很好的克服市場上使用的電池遙控裝置的弱點，有效的達(dá)到汽車防盜的目的。

2.防盜系統(tǒng)原理

在攜帶系統(tǒng)已授權(quán)“鑰匙”的情況下，當(dāng)車主試途進(jìn)入車內(nèi)的時候，只需拉動車門把手，系統(tǒng)便主動解鎖讓用戶進(jìn)入，此時車門會自動打開。這是由于當(dāng)用戶打開車門把手或后備廂開關(guān)時，會觸發(fā)汽車車門內(nèi)的傳感器裝置，使其發(fā)送含密碼信息的低頻信號，以檢測汽車外圍一定范圍內(nèi)是否有授權(quán)的鑰匙，這個檢測通常在汽車外圍的范圍內(nèi)有匙1.5～2.0m，當(dāng)“鑰匙”接收到該檢測信號后，會效相應(yīng)發(fā)送與該鑰匙相關(guān)的高頻加密信號，汽車接收到該密碼信號后核對，如果密碼有效，則車門或后備廂蓋的門鎖會自動開啟，整個過程持續(xù)時間很短，車主無感覺。當(dāng)車主進(jìn)入車內(nèi)后，按動發(fā)動機(jī)啟動按鈕，此時系統(tǒng)開始檢測司機(jī)駕駛位置上是否有授權(quán)鑰匙，如果檢測到授權(quán)要是的密碼與存儲與系統(tǒng)內(nèi)的密碼相同，此時則啟動汽車發(fā)動機(jī)。如果是在強(qiáng)行進(jìn)入的前提下，由于系統(tǒng)檢測不到授權(quán)的“鑰匙”，即使按下了啟動按鈕，汽車發(fā)動機(jī)也不會啟動，此時汽車處于保護(hù)狀態(tài)中，從而起到了汽車防盜的目的。

3.防盜系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 汽車射頻防盜系統(tǒng)構(gòu)成

在此系統(tǒng)中微處理器是系統(tǒng)的核心部件，控制著其他部件的運行。射頻識別部分是此系統(tǒng)的重要部件，它負(fù)責(zé)用戶合法信息的讀取。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。S3C44B0X為系統(tǒng)的控制中心，控制其他模塊的工作，射頻識別模塊，完成授權(quán)鑰匙的信息讀取。GPRS模塊當(dāng)車出現(xiàn)被盜的情況下，通過該模塊給車主發(fā)送信息。語音模塊實現(xiàn)對車主的語音提示，汽車發(fā)動機(jī)控制ECU主要是控制發(fā)動機(jī)的起停，車門及后備廂控制模塊主要是負(fù)責(zé)車門及后備廂的關(guān)閉與開啟。JTAG模塊的功能是實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)試。聲光報警模塊的主要功能是當(dāng)車被盜后實現(xiàn)系統(tǒng)的報警。

3.2 射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計

RFID系統(tǒng)為該汽車防盜系統(tǒng)的重要組成部件，汽車防盜部分組成為射頻卡、閱讀器、射頻天線三部分組成。標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間通訊；閱讀器在讀寫卡中還可以寫入標(biāo)簽信息，射頻天線用于在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。系統(tǒng)的基本工作流程是閱讀器通過射頻天線發(fā)送一定頻率的射頻信號；射頻卡進(jìn)入射頻天線工作區(qū)域時即產(chǎn)生感應(yīng)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卡內(nèi)天線發(fā)送出去；射頻天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，并經(jīng)調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器后，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼，然后送到后臺主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，同時針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，并發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，此系統(tǒng)中選用RI-R6C-001射頻讀寫芯片。利用該收發(fā)器（RI-R6C-001A）結(jié)合MCU完整的實現(xiàn)了ISO/IEC15693-3所規(guī)定的對VICC操作上層協(xié)議。ISO/IEC15693-2所規(guī)定的VCD與VICC通信物理層協(xié)議由收發(fā)器內(nèi)部ASIC實現(xiàn)，MCU和收發(fā)器的通信接口有三根線：SCLOCK，DIN，DOUT，分別代表時鐘線、數(shù)據(jù)輸入線、數(shù)據(jù)輸出線。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計

4.1 系統(tǒng)的整體設(shè)計

系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計包括系統(tǒng)啟動代碼BOOTLOAD的編寫、硬件驅(qū)動的編寫，嵌入式實時操作系統(tǒng)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，在此本文不做重點討論。

4.2 S6700系列的時序命令

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

首先軟件發(fā)動的命令要滿足內(nèi)部ASIC的命令格式。內(nèi)部ASIC的命令結(jié)構(gòu)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(dāng)RI-R6C-0014A工作再寄存器模式時候該位為1個字節(jié)；

DATA：由ISO/IEC15693-3規(guī)定，這部分?jǐn)?shù)據(jù)一般是發(fā)送到VICC；

ESI：為MCU發(fā)送RI-R6C-001A的命令結(jié)束位。

4.3 讀卡應(yīng)用程序的設(shè)計

主程序的設(shè)計是要從初始化各個設(shè)備后再開始進(jìn)行讀卡的操作，流程圖如圖3所示所示：

5.實驗室試驗驗證

此系統(tǒng)經(jīng)過在S3C44B0X搭建的實驗系統(tǒng)上實驗，系統(tǒng)運行良好。操作界面友好。很好的實現(xiàn)了系統(tǒng)的各項主要功能。

6.小結(jié)

本文主要介紹了射頻識別技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)的方法和實現(xiàn)。設(shè)計了一種基于ARM的射頻識別系統(tǒng)的硬件及部分電路的設(shè)計。本文主要介紹了此射頻識別技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)的方法和實現(xiàn)。筆者運用射頻識別技術(shù)研制的新型汽車防盜器，經(jīng)過數(shù)次調(diào)試和試用，其性能不僅穩(wěn)定，而且安全可靠。在實際應(yīng)用中也取得了良好的效果。實踐表明，該防盜器具有技術(shù)先進(jìn)、實用、方便、兼容性好、體積小和功能全等優(yōu)點，是一種比較理想的汽車防盜系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：邱建東，工程師，現(xiàn)供職于蘭州交通大學(xué)，主要從事嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用研究。