车联网技术全面解析及主要解决方案盘点

成在一个芯片上，提供"单片"解决方案。在WIS系统中OBU和BSS中工 作原理相同，所以重点介绍OBU部分设计，其控制部分原理图如图2所示。

　 　MSP430F2274(＄2.5312)的输入电压为1．8～3．6V电压．在1 MHz的时钟条件下运行时，芯片的耗电在200～400μA左右，时钟关断模式的最低功耗只有0．1μA。由于系统运行时打开的功能模块不同，采用了待 机、运行和休眠3种不同的工作模式，有效地降低了系统功耗。

　　系统使用两种时钟系统；基本时钟系统和数字振荡器时钟系统 （Digitally Controlled Oscillator，DCO），使用一个外部晶体振荡器（32 768Hz）。在上电复位后，首先由DCOCLK启动MCU（Microprogrammed Control Unit微程序控制器），以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件可设量适当的寄存器的控制位来确定最后的系统 时钟频率。如果晶体振荡器在用作MCU时钟MCLK时发生故障，DCO会自动启动，以保证系统正常工作；如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。本设计使用到 了片上外围模块看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A（Timer_A）、定时器B（Timer_B）、串口USART、硬件乘法器、10位／12位 ADC、SPI总线等。

　　1．2 射频电路

　　射频部分采用TI公司CC1020(＄6.8425)作 为射频控制单元，该芯片为业界首例真正的单芯片窄带超高频收发器，有FSK／GFSK／OOK 3种调制方式，最小通道间隔为50 kHz，可满足多通道窄带应用（402～470 MHz以及804～94O MHz频带）的严格要求，多个工作频段可自由切换，工作电压2．3～3．6 V，非常适合集成扩展到移动设备作为无线数传或电子标签使用。该芯片遵从EN300 220．ARIB STD-T67以及FCC CFR47 part15规范。

　　选择载频频率430 MHz为工作频段，此频段为ISM频段，符合国家无线管理委员会标准，无需申请频点。采用FSK的调制方式，拥有较高的抗干扰能力和低误码率，采用前向纠 错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10-2时，可得到实际误码率10-5～10-6。在开阔地视距条件、波特率为 2A Kbs、大吸盘天线（长度2m，增益7．8 dB距离地面高度2m）时数据传输距离可达800 m。该RF芯片标准配置可提供8个信道能够满足多种通信组合方式。由于采用窄带通讯技术，增强了通讯稳定性和抗干扰性。射频部分原理图如图3所示。

　　1．3 系统供电

　 　系 统供电部分由光伏电池作为日常工作供电和锂亚电池作为备用电池相结合供电方式。在光照较好的条件下通过太阳能给蓄能电池充电，每天保证一定的光照时间可基 本满足OBU日常工作需要，极大地延长了备用电池的使用寿命，同时延长了OBU的工作寿命。适合经常在室外运行的车辆使用，可采集到充足的阳光供光伏电池 工作。

　　1．4 系统开发环境

　　系统开发环境如下：1）IAR Embedded Workbench for MSP430编译器；2）PADS PCB Design Solutions 2007比思电路板设计工具。

　　2 系统程序设计

　 　程序采用模块化设计，用C语言编写。主要由4部分在组成：主程序模块、通信程序模块、外围电路处理模块、中断和存储模块。主程序主要完成控制单元的初始 化、各种参数的配置及各外围模块配置和初始化等；通信程序模块主要处理对RF芯片的配置以及433 MHz收发处理；外围电路处理模块主要对系统外部LED指示、电压检测、声音提示以按键及其他处理；中断和存储模块主要处理系统中断和记录存储。主程序流 程如图4所示。

　　3 RF通信流程

　　OBU与BSS通信流程分为3步：建立链接、信息交换和释放链接，如图5所示。

　 　第 1步：建立连接OBU所在位置的坐标信息及其ID码通过预置参数存储在控制单元MCU的Flash中，并被长期保存。BSS（基站系统）利用下行链路向 OBU循环广播发送定位（基站识别帧控制）信息，确定帧结构同步信息和数据链路控制等信息，进入有效通信区域内的OBU被激活后即请求建立连接和进行有效 性确认并发送响应信息给对应的OBU，否则不响应；

　　第2步：信息交换本设计采用探测射频信号强度大小的方法来确定OBU是否进入服务 区，经 探测信号强度大于最大信号的1／2时，收发双方实现无线握手，此时认为OBU已经进入服务区。在此阶段中，所有帧必须带有OBU的私有链路标识，并实施差 错控制。对于OBU上下行的判断可以通过ID号来判断是否属于同一个系统，不是同一个系统的ID号的OBU从记录中自动删除。OBU上报信息时采用跳频机 制，随机选择所处服务区的某一固定信道进行握手通信，防止发生信道堵塞。

第3步：释放连接同样采用探测信号强度小于最大