1 引言

　　早期汽車防盜系統(tǒng)主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)的門鎖和車輪鎖構(gòu)成。車鎖的功能從簡(jiǎn)單控制車門開啟演變?yōu)榭刂泣c(diǎn)火和操控汽車電路等。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，芯片式和網(wǎng)絡(luò)式相結(jié)合的高端防盜系統(tǒng)得到了發(fā)展，它提供更有效的防盜手段。本文采用RFUD芯片技術(shù)與GSM模塊技術(shù)設(shè)計(jì)并制作了汽車防盜系統(tǒng)，與其它防盜系統(tǒng)相比，其主要特點(diǎn)如下：

　?。?）新方案采用了RFID（無線射頻身份識(shí)別）技術(shù)的芯片，該芯片出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)定唯一編碼，無法復(fù)制。采用的第四代RFID芯片具有特殊診斷功能，即受權(quán)者在讀取鑰匙保密信息時(shí)，能夠得到該防盜系統(tǒng)的歷史信息（如讀取次數(shù)、時(shí)間等），令這類RFID芯片現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種高級(jí)安防系統(tǒng)中。

　　（2）在防盜系統(tǒng)中運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是目前最先進(jìn)、最有效的防盜方式之一，是現(xiàn)行廣泛應(yīng)用GPS（全球定位系統(tǒng)）的網(wǎng)絡(luò)報(bào)警系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)在車上安裝小型的無線網(wǎng)絡(luò)終端，通過GPS模塊向網(wǎng)絡(luò)中心報(bào)告車輛運(yùn)行位置，由監(jiān)控中心統(tǒng)一完成調(diào)度、跟蹤。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的缺點(diǎn)是需要建立無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心、信號(hào)中繼基站等，一般需要人工服務(wù)，終端用戶要定期支付固定費(fèi)用，其使用區(qū)域還受到無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的限制。

　　本系統(tǒng)采用GSM模塊，利用成熟的GsM網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó)甚至全世界，24小時(shí)在線，通過程序控制可以在任何地方完成對(duì)失竊車輛的鎖定。該系統(tǒng)在不使用時(shí)不產(chǎn)生任何費(fèi)用，適用于普通大眾。基于GsM網(wǎng)絡(luò)的RFID芯片式防盜器，可實(shí)現(xiàn)無匙進(jìn)入，還能唯一地識(shí)別車主控制的車輛，誤報(bào)警的機(jī)率更小。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

　　該系統(tǒng)由3部分組成：射頻身份識(shí)別（RFID）芯片、主控電路（MCU）、網(wǎng)絡(luò)接口模塊（TC35）。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　2.1 射頻身份識(shí)別

　　典型的RFlD系統(tǒng)包括感應(yīng)器、閱讀器和處理數(shù)據(jù)的后端計(jì)算機(jī)。感應(yīng)器也稱射頻卡，它具有智能讀寫及加密通信的能力。閱讀器通過調(diào)制的RF通道向感應(yīng)器發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，感應(yīng)器回答識(shí)別信息，然后閱讀器把收到的信號(hào)送到計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是非接觸式識(shí)別，因此可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)感應(yīng)器及高速運(yùn)動(dòng)的電子標(biāo)簽。該系統(tǒng)中因?yàn)楦袘?yīng)距離不要求很遠(yuǎn)（0.1—5m），采用無源感應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更適合隨身攜帶。

　　該系統(tǒng)所選用的閱讀器是TMS3705，它是Ⅱ公司生產(chǎn)的低頻基站集成電路，可作為RFID讀卡器。

　　當(dāng)閱讀器TMS3705接入電源時(shí)，首先發(fā)射一定頻率的射頻脈沖信號(hào)，若感應(yīng)器（本系統(tǒng)采用無源只讀型感應(yīng)器為m—TRP—RR2B）在有效感應(yīng)范圍內(nèi)，它將接收到的信號(hào)進(jìn)行最佳耦合，并對(duì)它的電容進(jìn)行充電，以供感應(yīng)器內(nèi)部電路工作。感應(yīng)器工作時(shí)，以FSK方式發(fā)射數(shù)據(jù)，射頻模塊接收并解調(diào)該信號(hào)，然后按照一定通信協(xié)議上傳給McU進(jìn)行處理。假如感應(yīng)器是合法卡，MCU下傳命令給控制單元撤防，并且打開中央門鎖；假如該感應(yīng)器是非法卡，則說明有人持非法卡強(qiáng)行進(jìn)入，控制單元發(fā)出系統(tǒng)報(bào)警和通過手機(jī)模塊（TC35）以短信息的方式通知用戶。

　　2.2 主控部分

　　主控單片機(jī)采用通用芯片A鴨9C5l以降低造價(jià)。在系統(tǒng)中，主控單片機(jī)負(fù)責(zé)用戶身份的識(shí)別、信號(hào)的檢測(cè)、各種控制信號(hào)的產(chǎn)生和與GSM模塊的通信。

　　2.3 GSM網(wǎng)絡(luò)接口模塊

　　該系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)使用GSM網(wǎng)絡(luò)。采用的是西門子公司的TC35模塊，它是GsM無線雙頻模塊，具有語音、數(shù)據(jù)、短消息、FAx等4種傳輸方式。它屬于Gs彬GPRS模塊，支持GSM模塊的所有功能，還具有永久在線功能，支持快速數(shù)字接人和高速數(shù)據(jù)傳輸，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的無間斷追蹤。其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　1℃35模塊主要由4部分組成：GsM基帶處理器、GSM射頻部分、電源ASIC、F1ash.GSM基帶處理器是整個(gè)模塊的核心，控制著模塊內(nèi)各種信號(hào)的傳輸、轉(zhuǎn)換、放大等處理過程。GsM射頻部分是1個(gè)單片收發(fā)器，完成射頻接收和發(fā)送等。GSM模塊電流變化非常大，這就對(duì)供電電路提出了較高的要求。

　　電源AsIc部分使用線性電壓調(diào)節(jié)器把外部輸入的電源電壓、rba仕+進(jìn)行穩(wěn)壓后供GSM基帶處理器和GSM射頻部分使用，此外它還輸出1個(gè)2.9們0rnA的電壓供模塊外的其他電路使用。GSM射頻部分的功率放大器對(duì)電源電壓要求不高，所以直接使用外部的輸入電壓用來存儲(chǔ)一些用戶配置信息、電話本等。

　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

　　主機(jī)板的硬件電路包括：RFID接口電路、汽車控制接口電路、MCu的控制電路、TC35網(wǎng)絡(luò)接口電路。

　　（1）RFID接口電路RFID接口電路由4線組成，其中2線為電源和地，另外的2線為數(shù)據(jù)線與控制線，射頻部分通過一定的通信協(xié)議和MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換，用控制線控制數(shù)據(jù)流向。

　?。?）汽車接口電路汽車電路由16針的接口與MCu電路連接。其中，接口各針的電路輸出控制說明如表1所示。

　　（3）MCu控制電路在系統(tǒng)中，各種控制命令由控制電路完成，如啟動(dòng)切斷汽車電路和油路，以及進(jìn)行聲光報(bào)警等。其中，電路、油路和轉(zhuǎn)向燈的控制電路由MCU的輸出接口控制相應(yīng)繼電器實(shí)現(xiàn)。報(bào)警喇叭控制電路由MCU輸出接口控制三極管實(shí)現(xiàn)。

　　中央門鎖控制器和電動(dòng)窗的控制電路采用了光電耦合器件來實(shí)現(xiàn)隔離。電源由汽車電瓶的12V電源穩(wěn)壓成5V產(chǎn)生，并裝有9V。的備用電源，當(dāng)電源被剪斷時(shí)備用電源就給主機(jī)板供電，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)通知MCu發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)接口電路GSM模塊TC35和主控制器以串口的方式連接，采用一定的波特率進(jìn)行通信，簡(jiǎn)單可靠。

　　4 系統(tǒng)軟件編程設(shè)計(jì)

　　4.1 RFID軟件編程

　　數(shù)據(jù)在射頻卡中的存儲(chǔ)格式如表2所示。數(shù)據(jù)的每Byte由10bits組成，第lbit是Higll，最后1bit是Low，第2—9bit為實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)。讀取射頻信號(hào)時(shí)，先將7ⅨcT置為L(zhǎng)ow，延時(shí)50ms后，再恢復(fù)成Higll.大約經(jīng)過3ms后，SCIO開始輸出數(shù)據(jù)。

　　4.2 GsM軟件設(shè)計(jì)

　　GSM終端軟件設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)MCu對(duì)TC35模塊的控制，通過短信功能完成用戶與防盜系統(tǒng)雙向通信過程。TC35模塊與短信操作有關(guān)的AT命令可以通過3種途徑：Bkk模式、Text模式和PDU模式。用B10ck模式需要手機(jī)生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動(dòng)支持。

　　目前，這種模式已被PDu所取代。Text模式較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字和字符的直接收發(fā)；PDU模式是將GB2312的中文編碼轉(zhuǎn)換為Unicode編碼，實(shí)現(xiàn)中文編解碼收發(fā)。為對(duì)產(chǎn)品提供多樣化服務(wù)，本方案實(shí)現(xiàn)了Text和PDu2種模式。

　?。?）7rext模式本設(shè)計(jì)主要傳送系統(tǒng)狀態(tài)、控制等信息，采用Text模式就可以滿足要求，在該模式下，控制TC35實(shí)用的AT命令如表3所示。

　?。?）PDu模式發(fā)送和接收中文或中／英文混合的短信息必須采用PDu模式。根據(jù)GSM07.05的定義，只要控制器通過uART接口向GSM模塊下發(fā)AT命令，就可以直接讀取收到的PDu模式的短信息。分析PDu數(shù)據(jù)包時(shí)，要根據(jù)PDu的數(shù)據(jù)格式將收到的中文信息和其它相關(guān)信息解析出來。

　　①PDu模式的純英文短信息解碼。PDU模式的純英文短信息編碼使用GSM字符集的7位編碼。

　　首先將各個(gè)字符轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)二迸制AScII碼，然后將后面字符的低位逐位調(diào)整到前面，補(bǔ)齊前面的差別。實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，由于PDu模式的純英文短信息解碼不方便，因此收發(fā)純英文字符和數(shù)字符號(hào)時(shí)，最好采用仉Ixt模式。

　　②中文短信息的編解碼轉(zhuǎn)換。在GsM標(biāo)準(zhǔn)中，由于不是采用目前國(guó)內(nèi)常用的GB一2312編碼，故還需要進(jìn)行中文編碼的轉(zhuǎn)換，完成2個(gè)編碼表的轉(zhuǎn)換后，才能實(shí)現(xiàn)顯示GB一2312漢字庫中的漢字字型。這也是編程需要考慮的。

　　4.3 主控程序的設(shè)計(jì)

　　在主控程序中對(duì)2種情景進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)：

　?、佘囍鞒钟蠷FID射頻卡時(shí)，系統(tǒng)接受正確的ID，并做出響應(yīng)；

　?、谲囍鬟z失RFID射頻卡時(shí)，車主通過GSM手機(jī)發(fā)送車主的認(rèn)證信息以控制汽車。

　　設(shè)計(jì)②的原因是RFID的ID號(hào)具有唯一性，當(dāng)車主遺失射頻卡時(shí)，需要更換整個(gè)RFID系統(tǒng)。或者找廠家，這是很困難的。為了在更換前不影響車主對(duì)汽車的操作，設(shè)置啟動(dòng)方法②并將其設(shè)置為高的優(yōu)先級(jí)別。

　　主控程序的流程圖如圖3所示。

　　5 結(jié)語

　　整個(gè)系統(tǒng)通過硬件制作和軟件調(diào)試，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在0.0l一5m范圍內(nèi)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。該系統(tǒng)大大提高了汽車防盜性能，整體成本較低，安裝簡(jiǎn)單方便，通用性強(qiáng)。如果要增加全球定位跟蹤功能，隨著GsM網(wǎng)絡(luò)本身功能的增加與性能的提高，設(shè)計(jì)方案并不需要增加專門的GPs（全球定位系統(tǒng)）硬件模塊，只通過軟件技術(shù)改進(jìn)就可以做到，其擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)是明顯的。該系統(tǒng)方案可以推廣到各種移動(dòng)場(chǎng)合的高級(jí)安防系統(tǒng)中。