基于RFID的网络式汽车安防系统设计

引言

　　随着国民经济的飞速发展，汽车被盗事件越来越多，汽车的安全保护技术己经引起广泛重视。汽车防盗器主要分为4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。射频识别（RadioFrequencyIdentification,RFID）技术通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，有着无源、免接触、安全性能好、使用方便等特点。全球移动通信系统（GlobalSystemforMobileCommunications,GSM）是目前移动通信体制中最为成熟、应用广泛的一种系统，能保证信息传输的实时性、安全性和可靠性，主要用于远程控制。本文结合芯片式和网络式防盗技术，利用RFID和GSM技术各自的特点，设计出新型的汽车安防系统，是汽车安全领域值得推广的一项智能化举措。

　　1 系统原理

　　系统主要由3大部分组成：控制器部分、射频识别部分及移动通信部分。如图1所示。

图1 系统结构图

　　1.1 控制器部分

　　系统以单片机为核心，包括监控电路（检测汽车的状态），矩阵键盘，执行机构，声光报警装置（扬声器及车灯），CAN通信及电源管理等模块。假如传感器检测到汽车被恶意破坏的情况后，立即声光报警，警示盗贼，并向车内的主控制器（ElectronicControlUnit,ECU）发出报警信号，由主控制器控制继电器切断点火电路和油路，同时向车主发出求救短信，由车主控制汽车。主人可以随意设置控制汽车的优先级，是MCU,或是ECU,还是HOST（主人）。

　　1.2 射频识别部分

　　射频识别系统一般由3个部分组成，即天线、电子标签和读写器。RFID系统的工作原理如下：读写器将要发送的信号，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入读写器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写E2PROM中的内容进行改写，若经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。

　　当一个具有正确识别码的钥匙插入点火开关后，汽车才能用正确的方式进行启动。当点火开关关闭时，读写器输出1个13 56MHz的充电脉冲到车钥匙顶部的标签里。标签接收到这个脉冲信号后就给电容器充电。从而使应答器发射l个特定的代码至读写器，信号的传输就发生在读写器的天线和标签的天线之间。读写器的控制模块对此信号进行解码并把它与存储在微处理器内存中的代码进行比较。如果相同，控制模块便启动发动机的控制程序和点火开关；只要有一位不相同，系统就会发出相应的报警信息。

　　1.3 移动通信部分

　　GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。GSM模块具有发送SMS短信、语音通话、GPRS数据传输等基本功能。

　　开发人员使用微控制器通过RS232串口与GSM模块通信，使用标准的AT命令来控制GSM模块实现各种无线通信功能，例如：发送短信、拨打电话、GPRS拨号上网等。这里主要采用模块的短信功能，来实现远程遥控，成本低廉，实时性好。

　　2 硬件设计

　　2.1 控制电路

　　微控制器选用ST公司的STM8AF51AA。该器件是专为汽车量身打造的高可靠性、强鲁棒性及低成本的8位单片机。内置真数据E2PROM,具有丰富的通讯接口，包括CAN2 0B,USARTL,INUARTLIN2 1,SPI及I2C等，运行速度可达10MIPS（16MHz）。监控电路采用热释电红外传感器CS9803GP型红外成品组件、振动传感器CHJ ZD01,执行机构是继电器，CAN总线驱动接口采用PCA82C250,电源转换模块LM7805以及AS1117,由于系统需要3种电压，12V、5V、3 3V,故通过稳压器LM7805将汽车蓄电池电压降为5V,然后再通过AS1117降为3 3V供MFRC522所用。

　　电源管理芯片MAX708,当突然掉电时，将单片机掉电前瞬间的状态信息保存到E2PROM中，以备重新上电时读取，当电源电压过低时也会产生一个复位脉冲，防止程序跑飞。

2.2 射频接口电路

NXP公司的Mifare卡现在是市场的主流。MFRC522是NXP公司针对“三表”应用新推出的一款非接触式低功耗读写基站芯片。该读卡芯片完全集成了13 56MHz下所有类型的被动非接触式通读方式和协议。MFRC522支持ISO14443A所有的层，传输速度最高达424kbps.数字处理部分提供奇偶和CRC检测功能。具有3种接