基于ARM的汽車射頻識別防盜系統研究

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

【關鍵詞】射頻識別；防盜系統；ARM；操作系統

1.引言

隨著RFID科技的發展，汽車防盜裝置日趨嚴密、完善和使用方便，汽車防盜的發展方向則向智能程度更高的芯片式和網絡式發展。基于射頻識別技術的汽車防盜系統屬于芯片式防盜系統，它是射頻技術的新應用。基于射頻識別技術的汽車防盜系統具有無接觸，工作距離大，進度高，信息搜集處理快捷及較好的環境適應性等特點。本文重點介紹一種基于ARM射頻識別防盜系統硬件設計，在硬件系統的基礎上，移植了嵌入式實時操作系統，使得系統的軟件設計更加靈活。此系統能夠很好的克服市場上使用的電池遙控裝置的弱點，有效的達到汽車防盜的目的。

2.防盜系統原理

在攜帶系統已授權“鑰匙”的情況下，當車主試途進入車內的時候，只需拉動車門把手，系統便主動解鎖讓用戶進入，此時車門會自動打開。這是由于當用戶打開車門把手或后備廂開關時，會觸發汽車車門內的傳感器裝置，使其發送含密碼信息的低頻信號，以檢測汽車外圍一定范圍內是否有授權的鑰匙，這個檢測通常在汽車外圍的范圍內有匙1.5～2.0m，當“鑰匙”接收到該檢測信號后，會效相應發送與該鑰匙相關的高頻加密信號，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，整個過程持續時間很短，車主無感覺。當車主進入車內后，按動發動機啟動按鈕，此時系統開始檢測司機駕駛位置上是否有授權鑰匙，如果檢測到授權要是的密碼與存儲與系統內的密碼相同，此時則啟動汽車發動機。如果是在強行進入的前提下，由于系統檢測不到授權的“鑰匙”，即使按下了啟動按鈕，汽車發動機也不會啟動，此時汽車處于保護狀態中，從而起到了汽車防盜的目的。

3.防盜系統硬件設計

3.1 汽車射頻防盜系統構成

在此系統中微處理器是系統的核心部件，控制著其他部件的運行。射頻識別部分是此系統的重要部件，它負責用戶合法信息的讀取。系統的整體結構如圖1所示。S3C44B0X為系統的控制中心，控制其他模塊的工作，射頻識別模塊，完成授權鑰匙的信息讀取。GPRS模塊當車出現被盜的情況下，通過該模塊給車主發送信息。語音模塊實現對車主的語音提示，汽車發動機控制ECU主要是控制發動機的起停，車門及后備廂控制模塊主要是負責車門及后備廂的關閉與開啟。JTAG模塊的功能是實現系統的調試。聲光報警模塊的主要功能是當車被盜后實現系統的報警。

3.2 射頻識別系統的設計

RFID系統為該汽車防盜系統的重要組成部件，汽車防盜部分組成為射頻卡、閱讀器、射頻天線三部分組成。標簽由耦合元件及芯片組成，含有內置天線，用于和射頻天線間通訊；閱讀器在讀寫卡中還可以寫入標簽信息，射頻天線用于在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。系統的基本工作流程是閱讀器通過射頻天線發送一定頻率的射頻信號；射頻卡進入射頻天線工作區域時即產生感應電流，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天線發送出去；射頻天線接收到從射頻卡發送來的載波信號，并經調節器傳送到閱讀器后，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼，然后送到后臺主系統進行相關處理；主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，同時針對不同的設定做出相應的處理和控制，并發出指令信號控制執行機構動作，此系統中選用RI-R6C-001射頻讀寫芯片。利用該收發器（RI-R6C-001A）結合MCU完整的實現了ISO/IEC15693-3所規定的對VICC操作上層協議。ISO/IEC15693-2所規定的VCD與VICC通信物理層協議由收發器內部ASIC實現，MCU和收發器的通信接口有三根線：SCLOCK，DIN，DOUT，分別代表時鐘線、數據輸入線、數據輸出線。系統的硬件結構圖如圖2所示。

4.系統的軟件設計

4.1 系統的整體設計

系統軟件的整體設計包括系統啟動代碼BOOTLOAD的編寫、硬件驅動的編寫，嵌入式實時操作系統的移植等工作[4/5]。由于其它的論文已經做了成熟的論述，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發送的命令序列和接收的數據，發送喝接收中必須要符合內部ASIC的通信協議和ISO/IEC15693-3的規范。否則得不到任何的返回信息。

首先軟件發動的命令要滿足內部ASIC的命令格式。內部ASIC的命令結構如表1所示。

其中：

S1：為MCU發送到RI-R6C-001A命令的起始位：

CMD：為ASIC支持的相關命令，當RI-R6C-0014A工作再寄存器模式時候該位為1個字節；

DATA：由ISO/IEC15693-3規定，這部分數據一般是發送到VICC；

ESI：為MCU發送RI-R6C-001A的命令結束位。

4.3 讀卡應用程序的設計

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

5.實驗室試驗驗證

此系統經過在S3C44B0X搭建的實驗系統上實驗，系統運行良好。操作界面友好。很好的實現了系統的各項主要功能。

6.小結

本文主要介紹了射頻識別技術應用于汽車防盜系統的方法和實現。設計了一種基于ARM的射頻識別系統的硬件及部分電路的設計。本文主要介紹了此射頻識別技術應用于汽車防盜系統的方法和實現。筆者運用射頻識別技術研制的新型汽車防盜器，經過數次調試和試用，其性能不僅穩定，而且安全可靠。在實際應用中也取得了良好的效果。實踐表明，該防盜器具有技術先進、實用、方便、兼容性好、體積小和功能全等優點，是一種比較理想的汽車防盜系統。

參考文獻

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[4]（美）Wayne Wolf，孫玉芳，梁斌，羅保國，謝謙等譯.嵌入式系統設計原理[M].北京：機械工業出版社.

作者簡介：邱建東，工程師，現供職于蘭州交通大學，主要從事嵌入式系統的應用研究。