基于跳频通信的汽车智能防盗器设计

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      随着社会经济的发展,人们生活水平的提高,汽车已逐步进入家庭,而如何有效防止汽车被盗也成为车主比较关心的问题。目前在汽车防盗器中,普通的电子遥控防盗器由于价格便宜占有很大的市场分额。但普通的电子遥控防盗器多为固定载波频率通信,容易被干扰、截获和破解。有报道说一般的遥控锁在30 s 内就可被专用的解码器复制,1 min 内就可破解。普通的电子遥控防盗器多为单向通信,车主可以遥控汽车上锁、解锁,但汽车信息不能及时反馈给车主。

      针对普通电子防盗器的不足,我们将军事通信中应用的跳频通信技术应用到汽车智能遥控防盗器的设计中。在通信过程中不断改变双方的通信频率,使信息传递难以被跟踪、干扰或截获、破解,将有效提高防盗系统的安全性和可靠性。

    1 系统总体方案设计

      系统由车载终端、人持终端两部分构成。车载终端主要完成人机控制指令的接收执行,执行汽车上锁解锁指令,并完成对汽车防盗信息的检测发送;人持终端主要完成车主对汽车的上锁、解锁的控制指令的发送,并接收车载终端发来的汽车相关报警信息及指令执行情况信息。系统功能结构如图1 所示。

    基于跳频通信的汽车智能防盗器设计  
    图1 系统总体结构框图

    2 系统的电路设计与实现

      2.1 车载终端的电路设计

      车载终端主要完成汽车防盗信息的监测并将汽车异常状况信息发送给车主,接收执行人持终端控制指令如对汽车上锁解锁等,针对目前防盗器主要依赖振动传感器检测盗窃信息存在不可靠的问题,设计了多信息融合的传感器电路,通过监测车门、车窗、车座位来提高防盗器的可靠性,增加的备用电源管理功能保证防盗器在主电源线被剪的情况下仍能正常工作,主要由主控MCU 模块、无线跳频通信模块、汽车门窗监测、电源监控、振动检测、车内是否有人监测模块构成。

      2.1.1 主控MCU 模块电路

      主控MCU 主要负责整个系统的协调控制,传感器信息的检测处理,跳频通信模块的配置、信息发送接收等,采用C8051F340 实现。C8051F340 是美国Cygnal 公司的混合信号系统级集成芯片, 具有与8051 兼容的高速CIP-51 内核,片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件,内部时钟频率可达到48 MHz。具有增强型的SPI 接口,可方便实现对nRF905 的控制。

      2.1.2 跳频通信模块硬件电路

      跳频通信模块硬件电路采用Nordic 公司推出的单片射频收发器芯片nRF905 实现,其功耗非常低,以–10 dBm的输出功率发射时电流只有11 mA,在接收模式时电流为12.5 mA,传输距离大于100 m。工作于433/868/915 MHz3 个ISM 频道(可以免费使用)。nRF905 可以自动完成处理字头和循环冗余码校验的工作,可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码,使用SPI 接口与微控制器通信,配置非常方便,性能可靠,并可以实现人工载波频率控制,具有128 个可选频点,频点间隔100 kHz,频点切换时间为650 μs,可快速实现频点切换。使用该芯片可构成无线跳频通信的收发模块,模块电路及单片机接口电路如图2,通过PWR_UP,TRX_CE 和TX_EN 与单片机连接实现工作模式配置。通过CD,AM,DR 进行载波检测、地址检测、中断检测,通过SPI 接口与单片机通信实现载波频率、通信指令数据格式的配置及数据的接收。

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