摘 要: 介紹了一種無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)(ReFLEXTM技術(shù))在汽車(chē)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程安全控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,。該系統(tǒng)主要通過(guò)ReFLEX-XMODEM高速無(wú)線(xiàn)尋呼模塊和帶EEPROM的可在線(xiàn)編程的高速CPU解碼和檢測(cè)裝在汽車(chē)內(nèi)的單線(xiàn)總線(xiàn)自動(dòng)身份識(shí)別" title="身份識(shí)別">身份識(shí)別芯片,并控制汽車(chē)引擎終端實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng),。因此,,該系統(tǒng)是一種有效的汽車(chē)防盜系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞: 汽車(chē)安全" title="汽車(chē)安全">汽車(chē)安全 控制 ReFLEX XMODEM
將基于ReFLEX技術(shù)的XMODEM高速無(wú)線(xiàn)尋呼模塊應(yīng)用于汽車(chē)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程安全控制系統(tǒng)中,可實(shí)現(xiàn)一種新型的保障汽車(chē)安全的電子檢測(cè)與控制系統(tǒng),。此系統(tǒng)中配備有ReFLEX-XMODEM尋呼模塊,,在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、油路,、啟動(dòng)裝置等關(guān)鍵部位裝入單線(xiàn)總線(xiàn)(one-wire bus)自動(dòng)身份識(shí)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(cè)與控制系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的固有設(shè)備進(jìn)行身份識(shí)別,,也可對(duì)駕駛者進(jìn)行身份識(shí)別,,最終通過(guò)無(wú)線(xiàn)的ReFLEX-XMODEM模塊遠(yuǎn)程控制汽車(chē),這樣即完成了一個(gè)可靠的汽車(chē)遠(yuǎn)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(gè)硬件系統(tǒng)由CPU(AT90S8515)[1]、ReFLEX-XMODEM模塊,、ID芯片組成的汽車(chē)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(zhuān)利技術(shù),。它是一種高速的雙向無(wú)線(xiàn)尋呼打包技術(shù),,可以完成雙向同步數(shù)據(jù)傳輸。一個(gè)ReFLEX尋呼網(wǎng)的最大容量可以達(dá)到9億個(gè)以上,。
XMODEM是1978年由Ward Christensen創(chuàng)建的用于調(diào)制解調(diào)器差錯(cuò)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(gè)塊都使用一個(gè)校驗(yàn)和過(guò)程來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)。ReFLEX-XMODEM模塊使用了CRC錯(cuò)誤偵測(cè)方法,,傳輸?shù)臏?zhǔn)確率高達(dá)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(shè)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(cè)自動(dòng)身份識(shí)別芯片的密碼并發(fā)出指示及控制信號(hào),;作為ID芯片與計(jì)算機(jī)的接口設(shè)備,讀取ID芯片密碼并對(duì)自身EEPROM中的ID密碼進(jìn)行在線(xiàn)修改,。CPU通過(guò)接口J3-1~J3-6串行下載程序并讀寫(xiě)EEPROM中的數(shù)據(jù),。CPU通過(guò)I/O接口J2-1~J2-2讀取ID芯片密碼,并檢測(cè),、修改EEPROM中的數(shù)據(jù),。CPU通過(guò)接口J1-1、J1-2與“汽車(chē)安全保障電路”連接,,用以檢測(cè)ID芯片密碼是否正確與缺損,,并發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)開(kāi)啟油路及啟動(dòng)裝置。
汽車(chē)安全保障電路主要包含三個(gè)固有的ID芯片,,可分別安裝在汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī),、油路,、啟動(dòng)裝置等關(guān)鍵部位,其中兩個(gè)可分別控制油路和啟動(dòng)裝置的開(kāi)關(guān),,四個(gè)對(duì)應(yīng)的ID密碼被固化在EEPROM中,。還有一個(gè)按鈕接口,ID芯片被封裝在按鈕中, 由汽車(chē)擁有者持有,,CPU的EEPROM中存有的四組不同的密碼對(duì)應(yīng)四個(gè)ID按鈕,。汽車(chē)安全保障電路的四個(gè)固有的ID芯片加上一個(gè)按鈕接口掛在同一根信號(hào)線(xiàn)J1-2上。當(dāng)汽車(chē)電源接通時(shí),,CPU首先通過(guò)J1-2(信號(hào)線(xiàn)),、J1-1(地線(xiàn))檢測(cè)是否存在四個(gè)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(gè)密碼中的一個(gè)相符,。最后確定是否接通油路、啟動(dòng)裝置的開(kāi)關(guān),。
(2)通過(guò)與ReFLEX-XMODEM模塊通信,,接收最新遠(yuǎn)程控制命令,根據(jù)命令的不同,,采取不同的控制方式,。控制方式包括:A:立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),、油路,;B:延時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)、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(jī)[1]。系統(tǒng)中的CPU1是AT90S8515,,它包含8KB的SPI在線(xiàn)可編程Flash,、512B的SRAM、512B的在線(xiàn)可編程EEPROM,,運(yùn)行速度可達(dá)8MIPS,,工作電壓最低可達(dá)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(guò)三個(gè)引腳進(jìn)行控制:信號(hào)線(xiàn),、輸出口(PIO)及地線(xiàn)。其主要特點(diǎn)如下:OC門(mén)輸出的one-wire總線(xiàn),,可使多個(gè)ID芯片掛在同一根總線(xiàn)上,,各自獨(dú)立地通與斷;CPU可以分別對(duì)其進(jìn)行讀、寫(xiě)操作,,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離閉環(huán)控制,。漏極開(kāi)路的PIO口允許有50mA的灌電流,可輸出高,、低電平對(duì)其它器件進(jìn)行控制,。該芯片具有64位的激光ROM,出廠時(shí)就已在其內(nèi)固化了獨(dú)一無(wú)二的身份識(shí)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(yīng)答命令(用于應(yīng)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(shè)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(duì)ReFLEX-XMODEM模塊的監(jiān)控和配置,,使得整個(gè)通訊速率設(shè)定在2400bps,從而使系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步,。當(dāng)模塊收到數(shù)據(jù)包時(shí),,模塊狀態(tài)標(biāo)志就會(huì)發(fā)生變化,同時(shí)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(yīng)答數(shù)據(jù),,并進(jìn)行數(shù)據(jù)包命令解析,,細(xì)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(chǔ)數(shù)據(jù)包內(nèi)容,并設(shè)置通訊數(shù)據(jù)有效標(biāo)志,,由中央處理程序進(jìn)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(gè)系統(tǒng)的控制功能,。對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行命令分解處理,,同時(shí)對(duì)指示燈、蜂鳴器和油路及啟動(dòng)裝置進(jìn)行控制,。
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2.3 程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)方式
系統(tǒng)采用AVR單片機(jī)匯編語(yǔ)言編制核心程序,;上位機(jī)采用Visual Basic編制的接口程序,實(shí)現(xiàn)讀/寫(xiě)ID芯片。
AVR單片機(jī)匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng)是RSIC結(jié)構(gòu)的精簡(jiǎn)指令集,,是一種簡(jiǎn)明高效的指令系統(tǒng),。整個(gè)指令系統(tǒng)包含120條功能強(qiáng)大的指令,大多數(shù)指令的執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)周期,。軟件的編寫(xiě)和調(diào)試環(huán)境采用Atmel公司提供的AVR-Studio4集成開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng),。
本系統(tǒng)作為一種新型的汽車(chē)安全控制產(chǎn)品,通過(guò)應(yīng)用ReFLEX-XMODEM模塊,,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程安全控制功能,,尤其值得注意的是,裝在關(guān)鍵部位中的每個(gè)ID芯片都是獨(dú)一無(wú)二的,,所以每個(gè)產(chǎn)品中的程序識(shí)別碼都是在線(xiàn)寫(xiě)入CPU的EEPROM內(nèi),。這樣,系統(tǒng)中的每個(gè)器件都是不可交換和替代的,,所以對(duì)汽車(chē)防盜非常有效,,目前已渡過(guò)開(kāi)發(fā)研究階段,正在投入生產(chǎn),。
參考文獻(xiàn)
1 耿德根.AVR高速嵌入式單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京:北京航空航天大學(xué)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