基于MSP430單片機的汽車防盜鑰匙芯片的研究與實現(xiàn)

鄭惠琴+林慶超+李盛龍

摘 要： 利用分離器件搭建一個類似于DST40鑰匙芯片用于汽車防盜系統(tǒng)，設計出的電路能夠達到實際應用所要求的體積、功耗、距離等指標，并且符合低頻RFID協(xié)議以及符合汽車防盜的安全性和可靠性。

關鍵詞： MSP430； DST40； RFID； 汽車防盜系統(tǒng)

中圖分類號： TN911.7?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）15?0157?02

Research and implementation of vehicle anti?theft key chip based on MSP430

ZHENG Hui?qin1， LIN Qing?chao2， LI Sheng?long3

（1. School of Information Science and Engineering， Guangxi University for Nationalities， Nanning 530006， China；

2. Guangxi Taicheng Land Investment and Consulting Co.， Nanning 530021， China；

3. School of Information Technology， Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004， China）

Abstract： An analog chip similar to DST40 function is built with separate device for automotive alarm system. The designed circuit can satisfy the practical application requirements of size， power consumption， alarm distance and other indexes， abids by low frequency RFID protocol， and is in line with the vehicle alarm security and reliability.

Keywords： MSP430； DST40； RFID； vehicle alarm system

0 引 言

隨著人們經濟收入的不斷提高以及汽車業(yè)的快速發(fā)展，汽車已越來越多地進入普通家庭，汽車防盜也成為人們日常生活中的一件大事。汽車防盜器主要分為四大類：機械式、電子式、芯片式和網(wǎng)絡式。電子式防盜是目前應用最多的防盜方式，而芯片式的數(shù)碼防盜和網(wǎng)絡式防盜則是汽車防盜技術的發(fā)展方向[1]。

1 基本原理

1.1 MSP430單片機

MSP430是TI公司推出的16位單片機系列產品，具有超低功耗、精簡指令集（RISC）等優(yōu)點。在電池供電的低功耗應用中具有獨特的優(yōu)勢，其工作電壓為1.8～3.6 V，正常工作時功耗可控制在200 μA左右，可實現(xiàn)2 μA甚至0.1 μA的低功耗。

MSP430具有高集成度，通常在單個芯片上集成了12位的A/D轉換器、比較器、多個定時器，以及片內US?ART、看門狗、片內DCO等。MSP430系列單片機作為性能優(yōu)異的單片機在國內已經得到了廣泛的應用[2]。

1.2 射頻識別技術

RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別技術）是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。常用的有低頻（125～134.2 kHz）、高頻（13.56 MHz）、超高頻，無源等技術。RFID具有很多突出優(yōu)點：非接觸操作，長距離識別；無機械磨損，壽命長；可識別高速運動物體并可同時識別多個電子標簽；讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性；數(shù)據(jù)安全方面除電子標簽的密碼保護外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實現(xiàn)安全管理[3]。

1.3 建立DST40模型

DST40具有88位的非易失性存儲器，存儲8位的密碼、8比特識別符、24位序列號、制造商代碼和8位以及40位的加密密鑰。在DST40存儲器中，共分為四頁，即：密碼EEPROM（page1），識別EEPROM（page2），系列碼（page3），密鑰EEPROM（page4）。每一頁都有一個單獨的鎖位，并且是可編程的。通過操作寄存器方式實現(xiàn)DST40讀和寫的功能，因此可用MSP430的EEPROM或者FLASH開辟一個存儲空間模擬DST40的各個page。

1.4 數(shù)據(jù)接收與存儲

本系統(tǒng)目的在于模擬DST40芯片電路模塊，所以對模塊的數(shù)據(jù)操作必須嚴格按照DST40芯片的datasheet時序對其進行讀寫操作。DST4采用FSK方式發(fā)送數(shù)據(jù)，具有抗干擾能力強的優(yōu)點。典型的數(shù)據(jù)“0”為134.5 kHz頻率，典型數(shù)據(jù)“1”為123.7 kHz頻率，如圖1所示。寫數(shù)據(jù)格式如圖2所示，對DST40進行寫操作；對DST40讀操作數(shù)據(jù)格式，如圖3所示。

圖1 DST40 FSK數(shù)據(jù)發(fā)送格式

圖2 DST40寫操作數(shù)據(jù)格式

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)框圖

由于MSP430具有超低功耗的特性，本系統(tǒng)充分利用天線上的134.2 kHz載波能量（充電）。通過二極管整流、LDO穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的直流電源。滿足了低功耗的MSP430單片機完成接收、發(fā)送（FSK）、存儲等所有功能如圖4所示。實現(xiàn)了模擬無源DST40芯片的汽車防盜功能。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

天線諧振電容調試匹配后，讀寫器對DST40模擬芯片進行充電。天線接收的數(shù)據(jù)經過無源濾波器濾掉無關雜波，濾波后的數(shù)據(jù)信號經MSP430單片機模擬比較器后輸出完整的數(shù)據(jù)波形供單片機解碼。

圖3 DST40讀操作數(shù)據(jù)格式

圖4 DST40系統(tǒng)框架圖

單片機對數(shù)據(jù)進行軟解碼后根據(jù)DST40數(shù)據(jù)寫指令按照PAGE方式存入EEPROM或者FLASH中，當收到DST40讀指令既可讀出對應位置的數(shù)據(jù)（模擬DST40的page）。整個過程完成了模擬DST40芯片的功能。通過電路仿真后，利用Protel軟件搭建的硬件如圖5所示。

3 結 語

本文使用低功耗MSP430單片機與RFID技術，以及其他模擬器件搭建出類似于DST40功能的模擬芯片，獲得了校級項目支持。該電路板的面積比集成芯片略大，但只要能安裝在汽車鑰匙的塑料殼中，就能滿足實際需要。生產這樣的一塊模擬芯片成本低，而目前鑰匙芯片的市場價是成本價的7～10倍，因此制作模擬芯片有很大的利潤空間和廣泛的市場應用。

參考文獻

[1] 歐陽宏志，王新林.基于RFID技術的網(wǎng)絡式汽車安防系統(tǒng)的設計[J].計算機測量與控制，2011，19（7）：1719?1721.

[2] 沈建華，楊艷琴.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3] FINKENZELLER K.射頻識別（RFID）技術[M].陳大才，譯.2版.北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[4] 夏術泉.基于MSP430單片機的汽車防盜器設計[J].黃石理工學院學報，2009，25（2）：6?8.

[5] 胡大可.MSP430系列單片機C語言設計與開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.

[6] 康華光.電子技術基礎模擬部分[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[7] 閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

天線諧振電容調試匹配后，讀寫器對DST40模擬芯片進行充電。天線接收的數(shù)據(jù)經過無源濾波器濾掉無關雜波，濾波后的數(shù)據(jù)信號經MSP430單片機模擬比較器后輸出完整的數(shù)據(jù)波形供單片機解碼。

圖3 DST40讀操作數(shù)據(jù)格式

圖4 DST40系統(tǒng)框架圖

單片機對數(shù)據(jù)進行軟解碼后根據(jù)DST40數(shù)據(jù)寫指令按照PAGE方式存入EEPROM或者FLASH中，當收到DST40讀指令既可讀出對應位置的數(shù)據(jù)（模擬DST40的page）。整個過程完成了模擬DST40芯片的功能。通過電路仿真后，利用Protel軟件搭建的硬件如圖5所示。

3 結 語

本文使用低功耗MSP430單片機與RFID技術，以及其他模擬器件搭建出類似于DST40功能的模擬芯片，獲得了校級項目支持。該電路板的面積比集成芯片略大，但只要能安裝在汽車鑰匙的塑料殼中，就能滿足實際需要。生產這樣的一塊模擬芯片成本低，而目前鑰匙芯片的市場價是成本價的7～10倍，因此制作模擬芯片有很大的利潤空間和廣泛的市場應用。

參考文獻

[1] 歐陽宏志，王新林.基于RFID技術的網(wǎng)絡式汽車安防系統(tǒng)的設計[J].計算機測量與控制，2011，19（7）：1719?1721.

[2] 沈建華，楊艷琴.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3] FINKENZELLER K.射頻識別（RFID）技術[M].陳大才，譯.2版.北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[4] 夏術泉.基于MSP430單片機的汽車防盜器設計[J].黃石理工學院學報，2009，25（2）：6?8.

[5] 胡大可.MSP430系列單片機C語言設計與開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.

[6] 康華光.電子技術基礎模擬部分[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[7] 閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

天線諧振電容調試匹配后，讀寫器對DST40模擬芯片進行充電。天線接收的數(shù)據(jù)經過無源濾波器濾掉無關雜波，濾波后的數(shù)據(jù)信號經MSP430單片機模擬比較器后輸出完整的數(shù)據(jù)波形供單片機解碼。

圖3 DST40讀操作數(shù)據(jù)格式

圖4 DST40系統(tǒng)框架圖

單片機對數(shù)據(jù)進行軟解碼后根據(jù)DST40數(shù)據(jù)寫指令按照PAGE方式存入EEPROM或者FLASH中，當收到DST40讀指令既可讀出對應位置的數(shù)據(jù)（模擬DST40的page）。整個過程完成了模擬DST40芯片的功能。通過電路仿真后，利用Protel軟件搭建的硬件如圖5所示。

3 結 語

本文使用低功耗MSP430單片機與RFID技術，以及其他模擬器件搭建出類似于DST40功能的模擬芯片，獲得了校級項目支持。該電路板的面積比集成芯片略大，但只要能安裝在汽車鑰匙的塑料殼中，就能滿足實際需要。生產這樣的一塊模擬芯片成本低，而目前鑰匙芯片的市場價是成本價的7～10倍，因此制作模擬芯片有很大的利潤空間和廣泛的市場應用。

參考文獻

[1] 歐陽宏志，王新林.基于RFID技術的網(wǎng)絡式汽車安防系統(tǒng)的設計[J].計算機測量與控制，2011，19（7）：1719?1721.

[2] 沈建華，楊艷琴.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3] FINKENZELLER K.射頻識別（RFID）技術[M].陳大才，譯.2版.北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[4] 夏術泉.基于MSP430單片機的汽車防盜器設計[J].黃石理工學院學報，2009，25（2）：6?8.

[5] 胡大可.MSP430系列單片機C語言設計與開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.

[6] 康華光.電子技術基礎模擬部分[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[7] 閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.