基于MSP430单片机的汽车防盗钥匙芯片的研究与实现

郑惠琴+林庆超+李盛龙

摘 要： 利用分离器件搭建一个类似于DST40钥匙芯片用于汽车防盗系统，设计出的电路能够达到实际应用所要求的体积、功耗、距离等指标，并且符合低频RFID协议以及符合汽车防盗的安全性和可靠性。

关键词： MSP430； DST40； RFID； 汽车防盗系统

中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 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

随着人们经济收入的不断提高以及汽车业的快速发展，汽车已越来越多地进入普通家庭，汽车防盗也成为人们日常生活中的一件大事。汽车防盗器主要分为四大类：机械式、电子式、芯片式和网络式。电子式防盗是目前应用最多的防盗方式，而芯片式的数码防盗和网络式防盗则是汽车防盗技术的发展方向[1]。

1 基本原理

1.1 MSP430单片机

MSP430是TI公司推出的16位单片机系列产品，具有超低功耗、精简指令集（RISC）等优点。在电池供电的低功耗应用中具有独特的优势，其工作电压为1.8～3.6 V，正常工作时功耗可控制在200 μA左右，可实现2 μA甚至0.1 μA的低功耗。

MSP430具有高集成度，通常在单个芯片上集成了12位的A/D转换器、比较器、多个定时器，以及片内US?ART、看门狗、片内DCO等。MSP430系列单片机作为性能优异的单片机在国内已经得到了广泛的应用[2]。

1.2 射频识别技术

RFID（Radio Frequency Identification，射频识别技术）是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。常用的有低频（125～134.2 kHz）、高频（13.56 MHz）、超高频，无源等技术。RFID具有很多突出优点：非接触操作，长距离识别；无机械磨损，寿命长；可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签；读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理[3]。

1.3 建立DST40模型

DST40具有88位的非易失性存储器，存储8位的密码、8比特识别符、24位序列号、制造商代码和8位以及40位的加密密钥。在DST40存储器中，共分为四页，即：密码EEPROM（page1），识别EEPROM（page2），系列码（page3），密钥EEPROM（page4）。每一页都有一个单独的锁位，并且是可编程的。通过操作寄存器方式实现DST40读和写的功能，因此可用MSP430的EEPROM或者FLASH开辟一个存储空间模拟DST40的各个page。

1.4 数据接收与存储

本系统目的在于模拟DST40芯片电路模块，所以对模块的数据操作必须严格按照DST40芯片的datasheet时序对其进行读写操作。DST4采用FSK方式发送数据，具有抗干扰能力强的优点。典型的数据“0”为134.5 kHz频率，典型数据“1”为123.7 kHz频率，如图1所示。写数据格式如图2所示，对DST40进行写操作；对DST40读操作数据格式，如图3所示。

图1 DST40 FSK数据发送格式

图2 DST40写操作数据格式

2 系统设计

2.1 系统框图

由于MSP430具有超低功耗的特性，本系统充分利用天线上的134.2 kHz载波能量（充电）。通过二极管整流、LDO稳压得到稳定的直流电源。满足了低功耗的MSP430单片机完成接收、发送（FSK）、存储等所有功能如图4所示。实现了模拟无源DST40芯片的汽车防盗功能。

2.2 系统实现

天线谐振电容调试匹配后，读写器对DST40模拟芯片进行充电。天线接收的数据经过无源滤波器滤掉无关杂波，滤波后的数据信号经MSP430单片机模拟比较器后输出完整的数据波形供单片机解码。

图3 DST40读操作数据格式

图4 DST40系统框架图

单片机对数据进行软解码后根据DST40数据写指令按照PAGE方式存入EEPROM或者FLASH中，当收到DST40读指令既可读出对应位置的数据（模拟DST40的page）。整个过程完成了模拟DST40芯片的功能。通过电路仿真后，利用Protel软件搭建的硬件如图5所示。

3 结 语

本文使用低功耗MSP430单片机与RFID技术，以及其他模拟器件搭建出类似于DST40功能的模拟芯片，获得了校级项目支持。该电路板的面积比集成芯片略大，但只要能安装在汽车钥匙的塑料壳中，就能满足实际需要。生产这样的一块模拟芯片成本低，而目前钥匙芯片的市场价是成本价的7～10倍，因此制作模拟芯片有很大的利润空间和广泛的市场应用。

参考文献

[1] 欧阳宏志，王新林.基于RFID技术的网络式汽车安防系统的设计[J].计算机测量与控制，2011，19（7）：1719?1721.

[2] 沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3] FINKENZELLER K.射频识别（RFID）技术[M].陈大才，译.2版.北京：电子工业出版社，2001.

[4] 夏术泉.基于MSP430单片机的汽车防盗器设计[J].黄石理工学院学报，2009，25（2）：6?8.

[5] 胡大可.MSP430系列单片机C语言设计与开发[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[6] 康华光.电子技术基础模拟部分[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[7] 阎石.数字电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

2.2 系统实现

天线谐振电容调试匹配后，读写器对DST40模拟芯片进行充电。天线接收的数据经过无源滤波器滤掉无关杂波，滤波后的数据信号经MSP430单片机模拟比较器后输出完整的数据波形供单片机解码。

图3 DST40读操作数据格式

图4 DST40系统框架图

单片机对数据进行软解码后根据DST40数据写指令按照PAGE方式存入EEPROM或者FLASH中，当收到DST40读指令既可读出对应位置的数据（模拟DST40的page）。整个过程完成了模拟DST40芯片的功能。通过电路仿真后，利用Protel软件搭建的硬件如图5所示。

3 结 语

本文使用低功耗MSP430单片机与RFID技术，以及其他模拟器件搭建出类似于DST40功能的模拟芯片，获得了校级项目支持。该电路板的面积比集成芯片略大，但只要能安装在汽车钥匙的塑料壳中，就能满足实际需要。生产这样的一块模拟芯片成本低，而目前钥匙芯片的市场价是成本价的7～10倍，因此制作模拟芯片有很大的利润空间和广泛的市场应用。

参考文献

[1] 欧阳宏志，王新林.基于RFID技术的网络式汽车安防系统的设计[J].计算机测量与控制，2011，19（7）：1719?1721.

[2] 沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3] FINKENZELLER K.射频识别（RFID）技术[M].陈大才，译.2版.北京：电子工业出版社，2001.

[4] 夏术泉.基于MSP430单片机的汽车防盗器设计[J].黄石理工学院学报，2009，25（2）：6?8.

[5] 胡大可.MSP430系列单片机C语言设计与开发[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[6] 康华光.电子技术基础模拟部分[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[7] 阎石.数字电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

2.2 系统实现

天线谐振电容调试匹配后，读写器对DST40模拟芯片进行充电。天线接收的数据经过无源滤波器滤掉无关杂波，滤波后的数据信号经MSP430单片机模拟比较器后输出完整的数据波形供单片机解码。

图3 DST40读操作数据格式

图4 DST40系统框架图

单片机对数据进行软解码后根据DST40数据写指令按照PAGE方式存入EEPROM或者FLASH中，当收到DST40读指令既可读出对应位置的数据（模拟DST40的page）。整个过程完成了模拟DST40芯片的功能。通过电路仿真后，利用Protel软件搭建的硬件如图5所示。

3 结 语

本文使用低功耗MSP430单片机与RFID技术，以及其他模拟器件搭建出类似于DST40功能的模拟芯片，获得了校级项目支持。该电路板的面积比集成芯片略大，但只要能安装在汽车钥匙的塑料壳中，就能满足实际需要。生产这样的一块模拟芯片成本低，而目前钥匙芯片的市场价是成本价的7～10倍，因此制作模拟芯片有很大的利润空间和广泛的市场应用。

参考文献

[1] 欧阳宏志，王新林.基于RFID技术的网络式汽车安防系统的设计[J].计算机测量与控制，2011，19（7）：1719?1721.

[2] 沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3] FINKENZELLER K.射频识别（RFID）技术[M].陈大才，译.2版.北京：电子工业出版社，2001.

[4] 夏术泉.基于MSP430单片机的汽车防盗器设计[J].黄石理工学院学报，2009，25（2）：6?8.

[5] 胡大可.MSP430系列单片机C语言设计与开发[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[6] 康华光.电子技术基础模拟部分[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[7] 阎石.数字电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.