第２９卷第４期增刊 ２００８年４月
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Ｖｒ０１．２９ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２００８
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
基于ＲＦ ｌ Ｄ的汽车ＩＭＭＯＢＩＬＩＺＥＲ防盗系统
郭宏志１ 陈虹１ 吉国煌２ 周欣１
（１．吉林大学控制科学与工程系长春１３００２５；２．一汽轿车股份有限公司长春１３００２２）
摘要研制了一种基于射频识别汽车智能防盗系统，该系统能够对汽车的点火系统进行监测控制，当点火验证出现异常时， 立即报警，同时切断油路，进入防盗模式。同时还具有低频唤醒通道与ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）Ｊｉｌｌ信接口的体系结构． 并且给出了其防盗的工作原理、系统框图、电路原理图以及软件设计方法和软件流程图。 关键词射频识别汽车防盗ＣＡＮ总线 Ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ
出品质凶数５＜Ｑ＝Ｉｏ／Ｂ＝‰￡／Ｒ＝ｘｆｒ－－－１３＜１５（在 范围内）；由式（６）计算出一；纾宽为５ｄＢ。 ４．２钥匙模块电路原理图 钥匙模块芯片采用的是菲利普公司生产的 ７９４２。７９４２是一颗高集成度、功能强大的芯片，非 常适于机动车辆遥控防盗装置，它只需要这一颗芯 片就能够完成高频发射和Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ低频通信验 证功能。它具有极好的灵敏度（远距离）和很短的鉴 别时间，采用快速相互鉴别算法，使用随机数字、 密钥和口令，另外７９４２还提供了出厂时已经同化 了的３２位单位身份识别码。图４是钥匙模块的电 路原理图。
ｏｎ
ＲＦＩＤ
Ｇｕｏ Ｈｏｎｇｚｈｉｌ，Ｃｈｅｎ Ｈｏｎ９１，Ｊｉ Ｇｕｏｈｕａｎ９２，Ｚｈｏｕ Ｘｉｎｌ （＿，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＣｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｄｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２５，Ｃｈｉｎａ；
２
ＦＡＷＣａｒＣｏ．Ｌｔｄ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２，Ｃｈｉｎａ）
凡＝∥。，／Ｌ＝
出：巴＝１／厶（２石厶）２＝２．３ｎｆ；根据式（２）得出衰
减系数：万＝Ｒ√２Ｌ，．：２．２８Ｘ１０４；根据式（３）得出Ⅱ、Ｊ 问常数：ｆ＝１／万＝４３．７５Ｘ１０。Ｓ；最后…式（４）得
第２９卷第４期增刊 ２００８年４月
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Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
懒亨
线最大电流值为／…。：２００ｍＡ；输出电压是
匕。：６．３Ｖ；Ｒ。输入端最大电压值为７Ｖ。由于本文 是针对红旗车做的防盗系统，出于方便和成本方而
ｂ
的考虑，决定采用原红旗车系统的读写线幽 （７００ｕＨ），它也能够满足７９７ｌ的电感值范围。 罔３为７９７ｌＲＬＣ｝Ｍ亍谐振电路图，参数的计 算如式（１）至式（６）所示：
３系统总体方案
系统框图如图２所示，主要分为２个大的部分： 钥匙控制模块¨１和钥匙模块。其中，虚线部分足防 盗系统，虚线外是和防盗系统连接的其他电子系 统，防盗系统通过ＣＡＮ总线阿叫川和它们相连。
７９７ｌ采用单元ＡＭ／ＰＭ调制／解调技术，和简单的
包络探测相比加大了系统的操作范围。 天线失败检测特性使７９７ｌ具有系统诊断功能。 通过微控制器的串行接口，可以控制７９７ｌ和 Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ之间的通讯。采用ＣＭＯＳ技术，此芯 片具有低功耗操作模式，并提供空闲和掉电模式。 能够满足防盗系统的节能要求。下面介绍钥匙控制 模块读写单元天线参数设置。 根据７９７ｌ规格书，此芯片要求品质因数的范 罔是（）：５一１５：电感值在Ｌ＝３５０～１２００／ｔＨ之问；天
ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍｓ【Ｊ】．Ｌｅｃｔｕｒｅ
２８０２：２０１２２１２．
Ｎｏｔｅｓ ｉｎ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，
阿
ＪＵＥＬＳ ｌｏｗ
ｃｏｓｔ
Ａ．Ｍｉｎｉｍａｌｉｓｔ ｃｒｙｐｔｏｇｍｐｈｙ ｆｏｒ ＲＦＩＤ ｔａｇｓ ｆｏｒ
ＲＦＩＤ
６ＩｌＪ质因数：Ｑ＝ｆｏ／Ｂ＝ｍｏＬ／Ｒ＝Ｊｒｆｏｒ（４） 谐振频率：五＝‰／２Ｉｒ＝ｌ／２，玎ｘ［ＬＣ
带
（５）
宽：∥＝触一ｃｏ，＝Ｒ／Ｌ
２ ：根据式（５）得ｏ ｆ０４ｐ００７
（６）
Ⅳ：
其中，大线线蚓电感值为：Ｌ：
４系统硬件设计
４．１钥匙控制模块读写单元 钥匙控制模块的溃写芯片采川的是菲利将公
１１０
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＲＦＩＤＩＪ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ
Ｃｕபைடு நூலகம்ｔｏｍｅｒ．
ｒｅｓｕｌｔｓ
２００６（２），０２－００５３—０２．
测试功能 前提条件 测试方法
发动机点火控制功能
闭 网
Ｔｈｏｍａｓ
Ｏｅｘｌｅ．Ｗａｌｔｅｒ
Ｕｌｋｃ．Ｒｅｍｏｔｅ Ｅｎｔｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ
接收至ｔＪｉｌ－．确的低频信息
罔１基Ｊ：ＲＦＩＤ的汽车防盗系统Ｔ作原理㈥
Ａ８ｌＣ
Ｖｐ．ｘ：７ｖ
ＩＲｍｌ—，＝３３Ｉ‘｝Ｉ
● ＯＧＮＤ—Ｌ
罔３读写簟ＪＬ；屯路原理阿 陶２基Ｊ二ＲＦＩＤ的，ｉ车防盗系统框Ｉ訇
磁场绝对强度：ＩＢ Ｉ＝Ｖ，口／２ｍ。万Ⅳ，．３
衰减系数： 时问常数： 万＝Ｒ／２￡ ｆ＝１／万
（１） （２） （３）
钥匙控制模块由中央处理器、高频（ＲＦ）接收 模块、低频防盗模块、ＣＡＮ接【＿Ｉ和显示报警接口组 成。 钥匙模块由中央控制模块、高频发射模块和 Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ绵成。其巾高频发射模块实现发射远袢 开闭锁的命令：Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ实现发动机防盗的功 能。
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｉ Ｎｅｗ
Ｒｏｂｏｔｉｃｓ
ａｎｄ
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，
Ｏｒｌｅａｎｓ：２００４，ｌＯｌ ５—１０２０．
ｐｒｉｖａｃｙ
Ⅲ
ＷＥＩＳＳ，ＳＡＲＭＡＳ，ＲＩＹＥＳＴＲ．Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ
ａｓｐｅｃｔｓ
ｏｆ Ｉｏｗ２ｃｏｓｔ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
１０９
随着射频识别技术在我ｌ卅的广泛应用，～种新 的防盗方式随之而牛。射频识别技术是射频技术和 ＩＣ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃａｒｄ）卡技术有机结合的产物，较之传 统的磁卡和ＩＣ卡，ＲＦＩＤ具有使用方便、数据传输 快、容量大、安伞性高，使用寿命长等特点Ｉ孓５Ｉ。 ＲＦｌＤ系统的应答器和读写器之间无需物坪接触就 可以完成识别功能，可实现多目标识别、运动目标 识别，可以应用在更广泛的场合。本文介绍的防盗 系统就是射频识别系统在汽车防盗领域的一次成 功应用。
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罔４钥匙模块电路原理图
５系统软件设计
系统的软件设计主要是些站芯片７９７１对 Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的防盗验证凑写控制。 图５给出了整个防盗流程。当把遥控钥匙插入 点火锁里面并且转动到起动位置的时候，钥匙控制 模块就会前先初始化７９７ ｌ准备和Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ进行 通信。紧接着７９７ｌ就会发射１２５ＫＨｚ的电磁波信号 川于激励Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的ＬＣ电路，激活 Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ。然后７９７ｌ就会发送验证的命令给 Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，接着Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ就会把其ＩＤ值发给 ７９７ｌ，当７９７１确认ＩＤ止确后就会发送７９７１本身 的ＰＡＳＳＷＯＲＤ给Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，否则通信就会中断， 验证失败。如果ｌＤ正确后，Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ得到 ＰＡＳＳＷＯＲＤ后，验证止确（否则通信欠败）后会 把数据传送给７９７ ｌ。如果在以上各个步骤没有出现 任何验证失败问题和时问问题（３９ｍｓ内），钥匙控 制模块就会解密Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ传送过来ｆ门Ｄａｔａ，然 后才会通过ＣＡＮ总线发送验证正确、允许ｊｉｉ火的 ▲ＴＩ▲＿Ｉ ＋ 本系统在试验台架上完成相关的功能调试，并 在试验台架上进行了测试。测试的功能是：发动机 点火控制功能；前提条件是能够接收到正确的低频 通信信息：测试的方法如图６所示，通过ＣＡＮｏｅ来 监测和记录ＣＡＮ总线上的发动机点火信息。
ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒ
ＲＦＩＤ工作原理 典型的射频识别系统是ｆ｛ｌ读写单元（Ｒｅａｄｅｒ）
ｓｙｓｔｅｍ）据有实际意义Ｉｌ‘２１。
和应答器（异频需达收发机：Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）组成。阅 读器和应答器之间通过电磁波来进行能量传递和 数摒传递。其工作原理如图ｌａ所示，Ｒｅａｄｅｒ不断 的发出一组频率为１２５ＫＨｚ的低频电磁波信号，这 样进入Ｒｅａｄｅｒ工作区域内的Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，在电磁 波的激励下，ＬＣ谐振电路产生共振，共振使 Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的电容有了电荷，当积累的电荷的电压 值超过２Ｖ的时候，这个电压就足Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的工 作电压。此时，Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ就可以将信息调制和 Ｒｅａｄｅｒ进行数据交流。 ２．２基于ＲＦｌＤ的汽车防盗系统工作原理 本文提卅的汽车防盗系统就是将ＲＦＩＤ应用于 汽车防盗卜。如图１ｂ所示，此系统防盗功能主要 由安装在汽车遥控钥匙一ｌ－．ｉｆｉｉ的Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ（垂直于 线圈的黑色长条）和安装在汽车点火锁一卜ＩｆＩ『的 Ｒｅａｄｅｒ组成。主控制器得到Ｒｅａｄｅｒ读取Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ
ａ
ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｈｅｎ ｓｏｍｅｔｈｉｎｇ ｗｒｏｎｇ ｄｕｒｉｎｇ
ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｃｕｔ ｄｏｗｎ ｏｉｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｇｉｖｅ
ａｌａｒｍ，ａｃｃｅｓｓ ｔｏ Ａｎｔｉ．ｔｈｅｆｔ ｍｏｄｅ．Ｔｈｉｓ ｓｖｓｔｅｍ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏ
ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｕｎｉｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＡＮ ｂｕｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ，ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｉａｇｒａｍ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｉｎ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＲＦＩＤ