浅析应用于车载的无线射频识别系统设计案例

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强度的1/2时，认为车子已经离站。RSU与OBU完成所有应用后，删除和链路标识，发出专用通信链路释放指令，由连接释放计时器根据应用服务确认释放本次连接。

4 OBU与BSS通讯流程的开发

通讯协议依据开放系统互联体系结构七层协议模型建立了三层的简单协议结构，即物理层、数据链路层和应用层。

1)物理层 物理层主要是通信信遭标准，由于目前国际上尚未形成关于433 MHz短距离无线通讯统一的标准，各种标准定义的物理层也不尽相同，如表1所示。图6为曼彻斯特编码方式。

2)数据链路层 数据链路层控制着OBU与BSS之间的信息交换过程，对数据链路连接的建立和释放，数据帧的定义与帧同步，帧数据传送的控制、容错控制、数据链路层控制和链路连接的参数交换等作了规定。数据传输以数据帧传输进行，如图7所示。

3)应用层 应用层制定标准的用户功能程序，定义各路应用之间通信消息的格式，提供开放的消息接口，供其他数据库或应用程序调用。

5 结束语

本系统是基于数字通信原理、利用集成单芯片窄带超高频收发器构建的无线识别系统。阐述了该无线射频识别系统基本工作原理和硬件设计思路，并给出了程序设计方案的流程图。从低功耗、高效识别和实用角度设计适用于车载的射频识别标签。测试结果表明，本系统在复杂路面状况(繁忙路面)的条件下可实现300m范围内有效识别，视距条件下可达到500 m范围有效识别。

本文所设计的射频识别系统采用TI低功耗系列的MSP430微控制器，是TI公司专门针对电池供电设备低功耗所设计。射频芯片也为TI公司CC1020，集成度高，可实现体积小、功耗低、易于安装，适用于建设车辆免停车监测与监控系统。测试结果显示在复杂路面状况(繁忙路面)可实现300 m范围内有效果识别，视距情况可达到500 m范围内识别。