无线射频识别技术汽车防盗系统设计研究

梁庆杰

（广西机电职业技术学院，广西 南宁530007）

随着国民经济不断攀升，人民生活日益美好，汽车逐渐成为人们日常生活中不可分割的一部分。越来越多的人们拥有私家车，而汽车被盗事件也日益增多，这不但给人们带来很大的经济损失，而且形成比较大的社会不安定因素，故汽车安全问题已成为车主们最为关心的问题之一。因此，本文提出一种基于无线射频识别在汽车防盗系统中的应用技术，为汽车防盗问题的解决提供了重要的理论指导与实践经验。

1 无线射频识别技术汽车防盗系统简述

1.1 无线射频识别技术

无线射频识别技术也称作RFID，其最早出现于20 世纪80年代，属于一种自动识别技术。主要识别的方法是通过无线射频形式进行隔空无接触，再以双向通信的方式进行数据交换从而来进行识别[1]。这种识别技术不但能够对很多快速行驶车辆进行迅速识别，而且能够在同一时段内识别数张不同的射频卡，使用起来非常简单方便，即使在各种恶劣环境下也能使用，且不易损坏车辆的自动化系统。

1.2 无线射频识别技术汽车防盗系统

本文研究的无线射频识别技术汽车防盗系统属于芯片防盗系统。它的优点是体积小，能够密装于一个体积不大的钥匙中，且具有比较特殊的码字射频卡。此系统的阅读器通常设计在方向盘下方位置，这样阅读器与点火开关距离就很接近，不会超过0.07m。倘若在点火钥匙孔中使用含有应答器的正确钥匙，再将钥匙旋转到“M”字母位处时，汽车防盗系纺才能启动运行[2]。当阅读器检读到UID 号时，汽车防盗系统就会自动发出钥匙正确的语音播报，当然前提UID 是属于有效的。而且还能使得对码等方面的作用自动完成，不然，发动机电脑与语音播报均不能处正常工作状态。倘若发挥EMS（发动机管理系统）的作用，对油路进行关闭与引擎停止，那么发动机就会出现无法点火，喷油控制失效，这时汽车就处于熄火状态，没有办法正常驾驶。汽车中央计算机就能有效避免短路点火，从而达到防盗的目的。

2 无线射频识别技术汽车防盗系统构成

无线射频识别技术汽车防盗系统关键部分主要由3 部分构成，分别是阅读器（读卡器）、射频卡与射频电线。阅读器功能主要应用于读取射频卡上的相关信息；射频卡是由芯片与耦合元件两部分构成，它内部还带有天线，其功能主要是与射频天线间进行通讯；射频电线的功能是用于读卡器与射频卡之间相互的射频信号进行传递[3]。该系统工作流程如下：

（1）读卡器利用射频天线把其有关射频信号向外传送；

（3）射频天线范围内的射频卡形成感应电流，从而射频卡才能被激活处于工作状态；

（3）射频卡将它内部有关信息，经其自身的天线向外传送；

（4）从射频卡传送出来的载波信号，再由调节控制器送入读卡器；

（5）经过读卡器进行处理之后，再输送到主系统进行处理；

（6）主系统通过进行逻辑运算的方法对这卡的是否合法进行判断，此外，还要对不同的设定采取相对应的管制与处理措施；同时还发出指令信号控制对机构动作进行实施。

3 无线射频识别技术汽车防盗系统硬件设计分析

此防盗系统是以无线射频系统为中心的构成，其硬件设计选择使用Motorola 十六位单片机，此射频识别系统通常是由应答器（TAG-IT）、阅读器（S6700）、以及射频天线构成。除此之外，系统还包含了多种不同电路，比如存储电路、语音电路等。

此系统的控制单元单片机通过继承半导体在车用微控制器方面具有的很多优势，为高速的S12 内核为中心MC9S12 系列单片机最为重要成员之一，其存储器与管脚兼容均得到了优化改造，而且还能根据需要选取片内各种功能单元。MC9S12 系列单片机有多种工作方式，其工作方式能够在复位期间，通过搜集三个引脚的状态对其进行设置，这三个引脚状态分别是指BKGD、MODB、MODA。

控制单元的功能主要是实现与完成相关通信、进行指令调用、控制射频通信过程，以及对信号编、解码等，除此之外，还能对相关设备的身份比如射频卡、读卡器等进行验证。

射频系统是由型号为S6700 的IC 卡收发器与型号为TAC-IT 的应答器两部分组成，由于S6700 通常是由曼彻斯特形式进行数据编码，所以，不同许可数的卡能够在同一个时间段里进行读写，且非常顺畅。具有代表性型号的输送功率大约200KW,其技持的协议以ISO/IEC15693-2 和TI TAC-IT 两种协议为主。同步串行接口包括CPU、S6700 接口等。SCLOCK 为时钟线、DIND 为数据输入、OUT 为输出线，SCLOCK 是属于双向线，DOUT 在进行数据接收时段内也属于输出线，主要功能就是输出数据，不过它在数据发送时段内，其功能与数据接收时有所改变，主要用来对S6700 内部的FIFO 寄存器工作状况进行指示。应答器TAC-IT 能够在ISO/IEC15693 协议中较稳定地工作。卡内存有60 多位卡号、8 位应用识别号、还有8 位数据储存格式，其中卡号是不能进行变动的。此外，卡内还有2KB 的EEPROM由60 多块构成，每块均为32Bit,同时每块均能进行封锁，避免数据发生修改。该无线射频系统的阅读器其电路设计示意图，详见图1。

图1 阅读器外围电路

AT24C01 是带有I2C 总线的容量为1KB 的可擦除存储器，含有最高为10ms 的读写周期，上电后，能进行在线数据编程工作，断电时，能够长期储存其编程结果。AT24C01 存储器中UID的功能通常是用于对应答器上的UID 进行核实。语音电路最为关键部位为ISD5216 集成语音芯片，ISD5216 主要负责对4MB相关数字资源进行存储与录音播放，再与其它相配套设施相结合，比如功放电路等，完成多段语音录放，从而更加有利于实现无线射频防盗系统功能，比如报警、提醒等。检测电路主要用来对汽车刹车、电源等各种相关状态信息进行检查与测量。MCU依据所检测到汽车各种信息状态结果进行识别，然后做出决定。再通过有关执行机构对电源、方向灯等加强控制[4]。

CAN 通讯网络模块的功能就是将启动信号与检测信号由本模块的网络输送给汽车中央处理器进行处理。中央处理器再依据接收信号做出识别决定。CAN 总线具有通信速率高、抗干扰能力强的特点，当前，广泛地应用于汽车控制系统之中。CAN通讯接口硬件设计详见图2。

图2 CAN 通信接口硬件电路示意图

82C520 是CAN 控制器与物理总线之间的接口，该接口与CAN 控制器之间通过使用光隔P113 来使得系统的抗干扰能力得到很大程度的提升。

4 无线射频识别技术汽车防盗系统软件设计

4.1 读卡软件设计

读卡软件设计分二步，第一步为信号接收与调整，天线接收IC 卡发射过来的数据之后，再由基站芯片进行处理之后，把数据流输送至处理器，第二步微处理器依据输入信号的高低电平来决定是否进行模拟解码操作[5]。

前文分析过，本文的数据卡中存储器参数编码属于曼彻斯特编码，以RF/32 作为数据位输出的速度，再经计算得到P=32/125KHz=25μs 为每一位数据的传输时间。图3 是IC 读卡程序的流程图：

图3 IC 读卡流程示意图

对于读卡程序编写，还要注意两个问题：其一，IC 卡的发射数据顺序要遵守数据块顺序的原则，应该依次从第一区至最大区进行循环发射，不能将其顺序发送错误；其二，对数据储存时，字节的地址要正确，字节间地址变化与其方向要统一，倘若不统一，将会产生数据高低位与实际顺序迥异状况。

4.2 写卡软件的设计

基站在发出的数据的同时也可以将数据进行编码，再加载到发射信号之中，基站芯片是利用可变天线负载的信号，再经过关闭与开启天线所形成的信号间隔来编码，开始与终止时间比数据间隔较大，从而更加有利于与射频卡进行同步，其时间间隔也要依据程序设置，进行数据发送时，其射频区域状态，详见图5 所示。

在对写卡程序进行编写时，要注意：一方面与读卡程序一致，写卡时也应该注意数据高低位问题，尤其在写入顺序方面，不能将上一个区域数据写入下一个数据区；另一方面数据移位过程也是一个逻辑很强的过程。

5 结论

本文首先通过对无线射频识别技术概念与无线射频识别汽车防盗系统进行阐述，指出无线射频识别汽车防盗系统是由射频卡、射频天线、以及阅读器三大核心部件构成。接着结合了Motorola 十六位车用微控制器，论述射频识别技术在汽车防盗系统中的应用原理，详细分析以IC 卡为读写多协议收发器为中心构成的无线射频识别技术汽车防盗系统的硬件设计。最后从读卡与写卡两方面探讨无线射频识别技术汽车防盗系统的软件设计，并介绍了程序流程图与相对应的时序图，整个软硬件设计实现了汽车防盗系统的目的。