摘 要: 介紹了一種無線通訊技術(ReFLEXTM技術)在汽車無線遠程安全控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)中的應用。該系統(tǒng)主要通過ReFLEX-XMODEM高速無線尋呼模塊和帶EEPROM的可在線編程的高速CPU解碼和檢測裝在汽車內(nèi)的單線總線自動身份識別" title="身份識別">身份識別芯片,并控制汽車引擎終端實現(xiàn)安全啟動。因此,該系統(tǒng)是一種有效的汽車防盜系統(tǒng)。
關鍵詞: 汽車安全" title="汽車安全">汽車安全 控制 ReFLEX XMODEM
將基于ReFLEX技術的XMODEM高速無線尋呼模塊應用于汽車無線遠程安全控制系統(tǒng)中,可實現(xiàn)一種新型的保障汽車安全的電子檢測與控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)中配備有ReFLEX-XMODEM尋呼模塊,在汽車發(fā)動機、油路、啟動裝置等關鍵部位裝入單線總線(one-wire bus)自動身份識別(ID)芯片,駕駛者持有電子鑰匙(包含ID芯片的按鈕),可使電子檢測與控制系統(tǒng)對汽車的固有設備進行身份識別,也可對駕駛者進行身份識別,最終通過無線的ReFLEX-XMODEM模塊遠程控制汽車,這樣即完成了一個可靠的汽車遠程安全控制系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)硬件
系統(tǒng)硬件總體框圖如圖1所示。整個硬件系統(tǒng)由CPU(AT90S8515)[1]、ReFLEX-XMODEM模塊、ID芯片組成的汽車安全保障" title="安全保障">安全保障電路、接口電路和系統(tǒng)指示電路等組成。
1.1 ReFLEX-XMODEM模塊
ReFLEXTM是Motorola公司的專利技術。它是一種高速的雙向無線尋呼打包技術,可以完成雙向同步數(shù)據(jù)傳輸。一個ReFLEX尋呼網(wǎng)的最大容量可以達到9億個以上。
XMODEM是1978年由Ward Christensen創(chuàng)建的用于調制解調器差錯控制的協(xié)議。該協(xié)議是一種廣泛使用的異步文件傳輸協(xié)議,以128字節(jié)塊的形式傳輸數(shù)據(jù),并且每個塊都使用一個校驗和過程來進行錯誤檢測。ReFLEX-XMODEM模塊使用了CRC錯誤偵測方法,傳輸?shù)臏蚀_率高達99.6%。
本系統(tǒng)采用的ReFLEX-XMODEM模塊是Advantra公司的WIRLKI,數(shù)據(jù)傳輸波特率設定為2400bps。
1.2 核心控制電路
核心控制電路的主要功能是:
(1)檢測自動身份識別芯片的密碼并發(fā)出指示及控制信號;作為ID芯片與計算機的接口設備,讀取ID芯片密碼并對自身EEPROM中的ID密碼進行在線修改。CPU通過接口J3-1~J3-6串行下載程序并讀寫EEPROM中的數(shù)據(jù)。CPU通過I/O接口J2-1~J2-2讀取ID芯片密碼,并檢測、修改EEPROM中的數(shù)據(jù)。CPU通過接口J1-1、J1-2與“汽車安全保障電路”連接,用以檢測ID芯片密碼是否正確與缺損,并發(fā)出啟動信號開啟油路及啟動裝置。
汽車安全保障電路主要包含三個固有的ID芯片,可分別安裝在汽車的發(fā)動機、油路、啟動裝置等關鍵部位,其中兩個可分別控制油路和啟動裝置的開關,四個對應的ID密碼被固化在EEPROM中。還有一個按鈕接口,ID芯片被封裝在按鈕中, 由汽車擁有者持有,CPU的EEPROM中存有的四組不同的密碼對應四個ID按鈕。汽車安全保障電路的四個固有的ID芯片加上一個按鈕接口掛在同一根信號線J1-2上。當汽車電源接通時,CPU首先通過J1-2(信號線)、J1-1(地線)檢測是否存在四個固有的ID芯片密碼,然后駕駛者把ID按鈕按下接通按鈕接口,CPU比較按鈕ID密碼是否與EEPROM中另外四個密碼中的一個相符。最后確定是否接通油路、啟動裝置的開關。
(2)通過與ReFLEX-XMODEM模塊通信,接收最新遠程控制命令,根據(jù)命令的不同,采取不同的控制方式??刂品绞桨ǎ篈:立即關閉發(fā)動機、油路;B:延時關閉發(fā)動機、油路;C:上傳/修改EEPROM中固化的密碼。
1.3 系統(tǒng)所采用的核心器件
本系統(tǒng)的CPU都是采用Atmel公司的高速AVR 8-Bit RISC單片機[1]。系統(tǒng)中的CPU1是AT90S8515,它包含8KB的SPI在線可編程Flash、512B的SRAM、512B的在線可編程EEPROM,運行速度可達8MIPS,工作電壓最低可達2.7V。
系統(tǒng)采用Dallas公司的帶輸出控制的ID[2]芯片
DS2406[3]和DS1990A[3],其通過三個引腳進行控制:信號線、輸出口(PIO)及地線。其主要特點如下:OC門輸出的one-wire總線,可使多個ID芯片掛在同一根總線上,各自獨立地通與斷;CPU可以分別對其進行讀、寫操作,以實現(xiàn)遠距離閉環(huán)控制。漏極開路的PIO口允許有50mA的灌電流,可輸出高、低電平對其它器件進行控制。該芯片具有64位的激光ROM,出廠時就已在其內(nèi)固化了獨一無二的身份識別碼。
2 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件框圖如圖2所示。
2.1 ReFLEX-XMODEM數(shù)據(jù)通信" title="數(shù)據(jù)通信">數(shù)據(jù)通信程序
ReFLEX-XMODEM數(shù)據(jù)通信程序(CLP)包含很多控制命令[4],其中主要命令有ACK應答命令(用于應答文件包的收發(fā)命令,ID為14H)、刪除數(shù)據(jù)包命令(ID為12H)和接收數(shù)據(jù)包命令(ID為11H)、傳輸數(shù)據(jù)包命令(ID為16H)、讀狀態(tài)命令(ID為18H)、取得配置命令(ID為17H)和設置配置命令(ID為1AH)等。ReFLEX-XMODEM數(shù)據(jù)通訊程序流程圖如圖3所示。ReFLEX-XMODEM數(shù)據(jù)通信程序主要完成對ReFLEX-XMODEM模塊的監(jiān)控和配置,使得整個通訊速率設定在2400bps,從而使系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步。當模塊收到數(shù)據(jù)包時,模塊狀態(tài)標志就會發(fā)生變化,同時CPU讀取模塊狀態(tài),然后鑒別狀態(tài)。如果有數(shù)據(jù)包被接收到,則應答數(shù)據(jù),并進行數(shù)據(jù)包命令解析,細化數(shù)據(jù)包內(nèi)容。一旦接收到有效的控制數(shù)據(jù)包,就存儲數(shù)據(jù)包內(nèi)容,并設置通訊數(shù)據(jù)有效標志,由中央處理程序進行處理。
2.2 中央數(shù)據(jù)處理和控制程序
中央數(shù)據(jù)處理和控制程序框圖如圖4所示。它主要完成整個系統(tǒng)的控制功能。對通訊數(shù)據(jù)進行命令分解處理,同時對指示燈、蜂鳴器和油路及啟動裝置進行控制。
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2.3 程序語言實現(xiàn)方式
系統(tǒng)采用AVR單片機匯編語言編制核心程序;上位機采用Visual Basic編制的接口程序,實現(xiàn)讀/寫ID芯片。
AVR單片機匯編語言指令系統(tǒng)是RSIC結構的精簡指令集,是一種簡明高效的指令系統(tǒng)。整個指令系統(tǒng)包含120條功能強大的指令,大多數(shù)指令的執(zhí)行時間為單個周期。軟件的編寫和調試環(huán)境采用Atmel公司提供的AVR-Studio4集成開發(fā)軟件系統(tǒng)。
本系統(tǒng)作為一種新型的汽車安全控制產(chǎn)品,通過應用ReFLEX-XMODEM模塊,實現(xiàn)了遠程安全控制功能,尤其值得注意的是,裝在關鍵部位中的每個ID芯片都是獨一無二的,所以每個產(chǎn)品中的程序識別碼都是在線寫入CPU的EEPROM內(nèi)。這樣,系統(tǒng)中的每個器件都是不可交換和替代的,所以對汽車防盜非常有效,目前已渡過開發(fā)研究階段,正在投入生產(chǎn)。
參考文獻
1 耿德根.AVR高速嵌入式單片機原理與應用.北京:北京航空航天大學出版社,2001.2
2 Dallas Semiconductor Company.1-Wire Communication Through Software.[EB/OL]2001,www.dalsemi.com
3 Dallas Semiconductor Company. Understanding and Using Cyclic Redundancy Checks with Dallas Semiconductor iButton Products.[EB/OL]2001,www.dalsemi.com
4 CLPTM Reference Manual [EB/OL].Motorola Inc.2000, www.motorola.com