射频识别技术在汽车电子上的运用

张捷

摘要：针对现有汽车的安全性以及硬件浪费的问题，结合RFID射频技术，提出一种RFID的汽车防盗与胎压监测系统。在该系统中，利用MPXY8300两种载波频率的优势，将胎压监测系统与汽车防盗系统结合，并通过基站模块实现不同载波频率的通信。结果表明，通过该系统，有效实现了汽车防盗和胎压监测两方面的功能，也降低了成本，优化了车辆网络。

Abstract： Aiming at the safety and hardware waste of existing cars， combined with RFID radio frequency technology， an RFID car anti-theft and tire pressure monitoring system is proposed. In this system， using the advantages of the two carrier frequencies of MPXY8300， the tire pressure monitoring system is combined with the car anti-theft system， and the communication of different carrier frequencies is realized through the base station module. The results show that through this system， the two functions of car anti-theft and tire pressure monitoring are effectively realized， the cost is also reduced， and the vehicle network is optimized.

关键词：射频识别;胎压监测;汽车防盗

Key words： radio frequency identification;tire pressure monitoring;car anti-theft

中图分类号：U463.6                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）22-0195-02

0  引言

伴随着汽车行业的发展，汽车开始成为千家万户的必需品。但是由于车辆盗窃事件，如何加强车辆的防盗，成为当前人们和汽车生产厂商思考的重点[1-3]。因此，开发更具有安全性的汽车防盗与报警系统，是当前确保车辆防盗的重要途径和方式。同时，在现有的防盗系统开发中，存在射频模块利用率不高。与此同时，根据一份数据的不完全统计，我国每年交通安全事故中，有30%的事故是由爆胎引起，且速度超过160km/h时，因爆胎导致的死亡率接近100%。由此可以看出，除对汽车进行防盗以外，同时对汽车的胎压进行有效监控，进而避免出现这种类似的爆胎事故，是保障汽车安全的重要途径。但长期以来，我国汽车防盗系统和胎压监测系统属于两个不同的系统，且使用不同的芯片。这样造成硬件的浪费，也容易造成系统间的干扰。因此，本研究在传统的汽车防盗基础上，将汽车胎压监测与防盗系统进行整合，以此在保障汽车防盗和安全的前提下，也减少射频模块的硬件开销，提高系统的集成度。

1  RFID射频技术简介

射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）技术主要是用交变磁场或者是电磁场实现信息通信，从而实现对目标的识别。RFID系统主要由三个部分构成：一是标签。该部分主要由内置天线构成;二是读写器。主要用于对标签信息的读取;三是应用系统，主要是对相关的信息进行存储、处理等。RFID的基本原理是通过发射天线将一定频率的信号发送，当射频标签在进入到发射天线附近时会产生感应电流，此时射频标签被激活，并将自身编码等信息通过发送天线发送出去。系统在接受到信息后，通过天线调节器将信息传送给阅读器，并通过阅读器对信号进行解码。最后，通过后台主机对数据的处理，并判断该卡是否合法，并针对判断的结果，做出相应的指令。

2  系统整体架构设计

系统总体结构包含基站、钥匙和模块和轮胎检测三部分，具体框架见图1所示。其中基站模块主要负责RF信号的接收、发送，以及包含人机界面、总体控制部分以及传送点火、门控命令网络;在四个轮胎中，分别安装轮胎监测模块。通过该监测模块，可以实时采集轮胎的压力等参数。在或者压力等相关参数后，再通过基站的传输功能将数据传输给后台。而基站作为传输模块，其主要的作用是对数据进行传输。一方面，该模块传输来自轮胎方面的数据信息，一旦压力出现异常，则触发报警装置;另一方面是接收钥匙模块的开/闭锁信息，并验证钥匙合法与否。

3  系统硬件设计与实现

3.1 轮胎模块电路

在轮胎模块中，主要负责数据采集、数据发射电路。采用嵌入式传感器MPXY8300进行设计。该传感器的优点在于低功耗，512字节和16KB閃存，同时还包含温度传感器、电容式压力传感器的接口。该传感器的发射原理如图2所示。

该传感器支持两种不同载波频率，且可通过编程配置从而使寄存器为幅移键控（ASK）或频移键控（FSK）调制方式。同时当电池电力不足时，该传感器还可以提高发射部分的电压，进而提高发射强度。

3.2 钥匙模块选择

钥匙模块的实现采用PCF7961。该芯片为低功耗，器而具有8位MRKII架构的精简指令集处理器。该处理器可完成射频的发射和应答器低频通信的认证，从而被广泛用于机动车辆遥控防盗的装置中。另外，该芯片还采用了快速鉴别算法，通过随机的数字、密钥和口令，从而使得该模块可在短时间内鉴别。

3.3 基站模块电路

在基站模块电路的实现部分，主要包含低频收发电路、射频接收电路、MCU主控模块等部分组成。其中射频接收电路采用MC33596芯片，通过该芯片完成喜好度解调和解码，然后将数据传送给主控芯片MC9S08DZ60，进而执行数据指令。低频收发器则采用PJF7992，该芯片提供了方便读写的应答器，且通过该芯片自带的LIN串行接口可实现PJF7992和应答器两者间的通信。

主控芯片则选择上述的MC9S08DZ60，而之所以选择该芯片，是因为该芯片包含两路LIN模块，一路通过LIN总线实现低频收发控制;另一路LIN则与发动机电控单元连接，执行相关的数据传送命令。

4  系统软件设计

4.1 发射模块软件的设计

在发射模块中，当汽车处在低速或者是静止的时候，即使其中的胎压发生变化，那么也不会对汽车的行驶产生威胁，因此在此时则停止数据采集。而当汽车速度超过一定车速时，本文设定为25km/h为临界值，那么此时上电，初始化配置，并启动加速度测量，以判断汽车的状态。如速度大于设定的临界值，那么进入数据采集模式，包含胎压、温度等。然后经过修改，再次回到加速度测量状态。

4.2 钥匙模块流程

通过钥匙模块上的按钮开关实现射频信号的发送，进而用来打开或者是关闭车门。而为了提高车门的安全性，在发送数据的时候，采用滚动码加密的方式。具体验证流程如图3所示。

4.3 基站模块流程

当启动车辆时，基站主要负责遥控门锁，并执行相关指令。具体则是监听钥匙门控信息，而当钥匙插入点火锁并旋转到启动位置时，通过钥匙中的应答器与基站进行匹配验证，如通过验证，则启动车辆启动装置。而当车辆在发动后，此时的基站模块则进入轮胎胎压等的监测。

5  结论

综上看出，通过以上的设计，本文构建了一个完整的胎压與车辆防盗系统。该系统不仅可实现轮胎压力的监测，还可以实现车辆防盗报警，以此大大提高了车辆的安全性，也提高了系统的灵活性，使得该系统具备更为广泛的扩展性。

参考文献：

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