中心議題：

• RFID汽車防盜係統組成原理
• RFID汽車防盜係統硬件設計
• RFID汽車防盜係統軟件的實現

解決方案：

• 采用射頻識別技術能準確判別UID
• 應答器內含唯一的UID號和數字化的密碼
• 采用車用微控製器MC9SD64為防盜係統的控製單元

射頻識別技術(RFID，即RadioFrequencyI-dentification)是從20世紀80年(nian)代(dai)開(kai)始(shi)走(zou)向(xiang)成(cheng)熟(shu)的(de)一(yi)項(xiang)自(zi)動(dong)識(shi)別(bie)技(ji)術(shu)。它(ta)利(li)用(yong)射(she)頻(pin)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)雙(shuang)向(xiang)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)來(lai)交(jiao)換(huan)數(shu)據(ju)以(yi)達(da)到(dao)識(shi)別(bie)目(mu)的(de)。可(ke)用(yong)於(yu)識(shi)別(bie)高(gao)速(su)運(yun)動(dong)物(wu)體(ti)並(bing)可(ke)同(tong)時(shi)識(shi)別(bie)多(duo)個(ge)射(she)頻(pin)卡(ka)
，而(er)且(qie)操(cao)作(zuo)快(kuai)捷(jie)方(fang)便(bian)

，不(bu)怕(pa)油(you)漬(zi)
、huichenwurandengeliedehuanjing
，tebieshiheyushixianxitongdezidonghuaqiebuyisunhuai。benwenjieshaodeshepinshibiexitongshijiangshepinshibiejishuyingyongdaoqichefangdaoxitongzhongdeyicichenggongchangshi。

1RFID汽車防盜係統概述

隨著科技的發展
，汽車防盜裝置日趨嚴密和完善，目前防盜器按其結構與功能可分四大類：機械式、電子式、芯片式和網絡式
，雖然各有優劣，但汽車防盜的發展方向則向智能程度更高的芯片式和網絡式發展。RFID汽車防盜係統屬於芯片式防盜係統
，它是RFID的新應用。由於這是一種足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中並含有特定碼字的射頻卡。

該係統在汽車方向盤下安裝有閱讀器，閱讀器離點火鑰匙的距離小於7厘米
，當插入一把帶有應答器的正確鑰匙並打到"M"位時

，汽車防盜係統上電工作，閱讀器讀取到有效的UID號，係統語音提示鑰匙正確，並自動完成對碼、解鎖發動機電腦，否則語音報警，發動機電腦處於閉鎖狀態，發動機管理係統(EMS)鎖定油路和引擎
，發動機點火和噴油的控製被切斷，汽車無法啟動
，汽車的中央計算機也就能容易地防止短路點火，實現防盜功能。

2RFID汽車防盜係統組成原理

RFID係統為該汽車防盜係統的核心組成部分。一般由標簽(TAG，即射頻卡)
、閱讀器、射頻天線三部分組成。標簽由耦合元件及芯片組成，含有內置天線，用於和射頻天線間通訊;閱讀器用於讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標簽信息;射頻天線用於在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

係統的基本工作流程是閱讀器通過射頻天線發送一定頻率的射頻信號;射頻卡進入射頻天線工作區域時即產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活
，然後由射頻卡將自身編碼等信息通過卡內天線發送出去;射she頻pin天tian線xian接jie收shou到dao從cong射she頻pin卡ka發fa送song來lai的de載zai波bo信xin號hao，並bing經jing調tiao節jie器qi傳chuan送song到dao閱yue讀du器qi後hou，閱yue讀du器qi對dui接jie收shou的de信xin號hao進jin行xing解jie調tiao和he解jie碼ma，然ran後hou送song到dao後hou台tai主zhu係xi統tong進jin行xing相xiang關guan處chu理li;主係統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，同時針對不同的設定做出相應的處理和控製，並發出指令信號控製執行機構動作。

3RFID汽車防盜係統硬件設計
本RFID汽車防盜係統以RFID係統為核心組成。汽車防盜係統硬件控製單元選用Motorola(Freescale)的16位單片機MC9S12D64，射頻識別係統由閱讀器S6700、應答器TAG-IT和射頻天線組成。此外，係統還包括存儲電路(AT24C01)
，檢測電路，語音電路和CAN總線通訊電路。RFID汽車防盜係統的硬件設計框圖如圖1所示。
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本係統中的控製單元單片機MC9S12D64延續了飛思卡爾半導體在車用微控製器領域的優良傳統，是以速度更快的S12內核(StarCore)為核心的MC9S12係列單片機成員，這兩種器件管腳兼容，存儲器可以得到升級。並且片內有多種外圍設備可供選擇。MC9S12D64共有8種工作模式，模式的設定可通過複位期間采集BKGD、MODB、MODA三個引腳的狀態來實現，這樣可增強應用的可選擇性。

控製單元主要負責與應用係統軟件進行通信、執行應用係統軟件發來的命令、控製與射頻卡的通信過程(主-從原則)及信號的編解碼、對一些特殊的係統還要執行反碰撞算法、對射頻卡與閱讀器問要傳送的數據進行加密和解密，以及進行射頻卡和閱讀器間的身份驗證等附加功能。

S6700IC卡讀寫多協議收發器與應答器TAG-IT共同組成射頻係統，S6700采用13.56MHz工作頻率。並具有防衝突機製。由於S6700采用的是曼徹斯特編碼方式，故能允許多張卡同時讀寫而不會發生衝突。典型發送功率為200mW。它支持的協議包括TITAG-IT協議、ISO/IEC15693-2協議和ISO/IEC14443-2協議。S6700與CPU的接口為同步串行接口(SPI)。SCLOCK、DIND、OUT分別為時鍾線
、數據輸入線、數據輸出線。時鍾線為雙向，DOUT在接收數據期間用於數據輸出，而在發送數據期間則用來指示S6700內部FIFO寄存器的情況。

應答器TAG-IT完全兼容ISO/IEC15693協議。卡內有64位的UID(卡號)和8位的AFI(應用識別號)、8位的DSFID(數據存儲格式)，其中UID是不可修改的。另外，卡內有2KB的EEPROM，分成64塊

，每塊32Bit，每個塊均可鎖定，以保護數據免於修改。射頻係統的閱讀器電路設計圖如圖2所示。
AT24C01是具有I2C總線的1K位電可擦除存儲器，具有獨立的寫周期(最大10ms)，上電後可在線編程數據，失電時能長期保存結果
，這樣可以有效地防止人為對汽車電源的破壞。AT24C01存儲相應的TAG-IT的UID號
，用於與讀取的應答器的UID進行核對。語音電路以ISD5216集成語音芯片為核心，ISD5216具有錄音播放能力和4MB的數字資料存儲功能，結合調理和功放電路實現多段語音的錄放，從而方便地實現了RFID防盜係統的安全提示和報警功能。

檢測電路用來檢測汽車的各種狀態信息，檢測到的狀態信息包括車門的檢測，對電源，刹車等信號的檢測。MCU通過檢測到的狀態信息做出判斷決策，通過執行機構控製方向燈、電源
、門磁鎖和輪轂鎖。

CAN通訊網絡模塊負責將啟動信號和檢測信號通過CAN網傳輸給汽車的中央處理器。中央處理器通過接收的信號做決策判斷。CAN總線通信方式靈活、抗幹擾能力強，目前在汽車控製係統中應用廣泛。CAN通訊接口硬件設計如圖3所示

，其中82C250是CAN控製器和物理總線間的接口
，它和CAN控製器之間采用光隔P113來提高係統的抗幹擾能力。

4RFID汽車防盜係統軟件的實現

RFID汽車防盜係統軟件的設計開發環境為CodeWarriorforS12，它是麵向以HC12和S12為CPU的單片機應用開發軟件包。包括集成開發環境IDE、處理器專家庫、全芯片仿真、可視化參數顯示工具、項目工程管理器、C交叉編譯器
、彙編器、鏈接器以及調試器。其調試方式為BDM方式，BDM(BackgroundDebugMode)是Freescale公(gong)司(si)的(de)一(yi)種(zhong)係(xi)統(tong)調(tiao)試(shi)方(fang)式(shi)，具(ju)備(bei)基(ji)本(ben)的(de)調(tiao)試(shi)功(gong)能(neng)
，包(bao)括(kuo)資(zi)源(yuan)訪(fang)問(wen)及(ji)運(yun)行(xing)控(kong)製(zhi)，與(yu)指(zhi)令(ling)掛(gua)牌(pai)及(ji)斷(duan)點(dian)邏(luo)輯(ji)配(pei)合(he)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)很(hen)多(duo)重(zhong)要(yao)的(de)開(kai)發(fa)功(gong)能(neng)。

4.1S6700工作流程

軟件設計的重點是對S6700的編程。S6700編程要嚴格遵循其通訊協議和工作時序，對S6700的操作有三種模式：普通模式
、寄存器模式和直接模式。直接模式下，CPU要直接麵向射頻信號處理，比較複雜

，故一般不采用。普通模式下每條指令均含有協議、調製方式、傳輸速率等參數，而寄存器模式係列則不含這些參數

，而是由預先寫入的寄存器的數值決定。

本係統對S6700的操作選用普通模式，在該模式下，MCU首先要發送關閉命令以防止複位脈衝誤判，接著初始化時間寄存器，然後發送普通模式命令參數。在TAG-IT應答之前
，MCU必須放棄時鍾線控製權，並將其轉交給S6700
，然後等待應答器的回複信號，接收到回複信號後
，MCU讀應答器UID判斷有無讀卡錯誤，應答結束後，MCU收回時鍾線控製權。S6700的工作流程圖如圖4所示。
4.2初始化

射頻應答的所有操作都是從S6700的初始化開始的。在MCU與TAG-IT的通訊過程中，首先必須初始化時間寄存器。按照ISO/IEC15693協議，必須寫入初始化時間序列S1011110111000000011000ES1，其中S1與ES1分別為起始位和結束位，普通模式下，命令字節為8位
，其發送順序是高位在前，數據流則是低位在前。下麵是其命令結構格式：
起始位的波形是當SCLOCK為高時

，在DIN發生一個上升沿。其中DIN必須在SCLOCK突變為高電平300ns以後才能突變為高電平並產生上升沿。結束位的波形是當SCLOCK突變為高電平至少400ns以後在DIN發生一個下降沿。

4.3讀應答器UID

在MCU讀TAG-IT期間，由S6700掌握時鍾線控製權。S6700讀得數據後，通過DIN傳輸給MCU。在讀取數據時，MCU必須嚴格模擬TAG-IT的響應時序
，並通過傳輸來的FLAG來確定數據的正確性。隻有在FLAG完全正確時，才會繼續接受響應內容，否則，係統將結束讀卡過程。圖5給出了讀應答器的子程序圖。
　　
TAG-IT的響應格式依次為起始位S2
、FLAG、響應內容、CRC16、結束位ES2，其基本的讀卡請求和應答時序如圖6所示。其中TRAN1和TRAN2分別表示MCU放棄時鍾權限和MCU獲得時鍾權限。
汽車防盜問題在全世界範圍內備受關注。要解決這一問題需從高科技防盜技術方麵著手，而RFID汽車防盜係統具有如下諸多優點：

　　(1)采用射頻識別技術能準確判別UID，瞬間完成身份識別;

　　(2)應答器內含唯一的UID號和數字化的密碼
，重碼率極低
，提高了防盜性能;

　　(3)采用車用微控製器MC9SD64為防盜係統的控製單元

，提高了現場的抗幹擾能力
，可確保防盜係統的正常運行;

　　(4)利用CAN總線與汽車的中央計算機進行通信，可保證通信流暢
，提高了防盜係統通信的抗幹擾能力。