射頻識別(RadioFrequencyIdentification，以下簡稱RFID)技術是近幾年發(fā)展起來的一項新技術，它是射頻技術和IC卡技術有機結(jié)合的產(chǎn)物。較之普通的磁卡和IC卡，RFID技術具有使用方便、數(shù)據(jù)交換速度快、便于維護和使用壽命長等優(yōu)點。特別是它解決了無源（卡中無電源）和免接觸這兩大難題。與磁卡、IC卡等接觸式識別技術不同，RFID系統(tǒng)的應答器和讀寫器之間無須物理接觸就可完成識別功能，因而可實現(xiàn)多目標識別、運動目標識別，因而可應用在更廣泛的場合。文中介紹的射頻識別系統(tǒng)和相應的數(shù)據(jù)校驗算法是射頻識別技術在汽車防盜器中應用的一次成功嘗試。

        典型的射頻識別系統(tǒng)由應答器（Transponder）、閱讀器（Reader）以及數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)的基本工作原理為：閱讀器讀寫終端不斷地發(fā)出一組固定頻率（一般為134.2kHz）的電磁波信號，這樣，當非接觸式卡（應答器）片內(nèi)的一個LC串聯(lián)諧振電路進入閱讀器讀寫終端的工作區(qū)域內(nèi)，且其工作頻率與讀寫終端發(fā)送信號的頻率相同時，在電磁波激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振。共振使卡內(nèi)的電容有了電荷，此時在電容另一端接的一個單向?qū)娮颖镁涂梢詫㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)并存儲。當所積累的電荷的電壓值達到2V時，這個電壓就可作為應答器的工作電源。此時，應答器響應閱讀器的要求，并將信息調(diào)制，同時發(fā)出以供閱讀器解調(diào)讀取。應答器內(nèi)的E2PROM用來存儲其唯一電子標簽的ID號（編碼長度為64位）以及其它用戶數(shù)據(jù)。

1、射頻識別汽車防盜報警器設計 
        本文研制的射頻識別系統(tǒng)是以美國德州儀器公司的TMS3705為射頻信號讀寫芯片，并以該公司的RI-TRP-RR2B（只讀型）作為應答器。該設計中的基站芯片與微處理器（MCU）的通信只需兩根通用I/0口線即可，因而使用起來十分方便。調(diào)制解調(diào)電路如圖1所示。

         應答器發(fā)射的信號經(jīng)閱讀器天線接收、基站處理后即可送至微處理器的I/0口。送入閱讀器的是FSK(FrequencyShiftKeyed)信號，閱讀器只負責信號的解調(diào)工作，而信號的解碼由微處理器來完成。微處理器可根據(jù)輸入信號的高、低電平持續(xù)時間進行解碼操作。[nextpage]

1.1RI-TRP-RR2B射頻卡中的數(shù)據(jù)存儲格式 
        RI-TRP-RR2B應答器內(nèi)共有14字節(jié)的數(shù)據(jù)，其存放順序如表1所列。用戶數(shù)據(jù)區(qū)共有10個字節(jié)，其中第2～9字節(jié)為用戶64位id區(qū)，第10、11字節(jié)為CRC校驗碼。

1.2基于射頻識別技術的汽車防盜器 
        該系統(tǒng)以ATMEL公司的AT89C51單片機為核心，其硬件組成如圖2所示。該系統(tǒng)由射頻識別裝置、外部存儲器、語音電路、時鐘電路、電源管理電路、看門狗和檢測控制電路組成。此系統(tǒng)的兼容性很高，可與其它防盜器配套使用，是一種性價比較高的汽車防盜裝置。該防盜報警系統(tǒng)的主要功能特點如下：

         (1)普通汽車防盜器主要是采用鍵盤輸入方式對司機身份進行識別的，這種方式給駕駛帶來諸多不便，而且由于其密碼組合有限，較容易被竊取和破譯。而采用射頻識別技術來識別身份，則可有效解決這一問題。車主只須攜帶應答器（32mm）靠近閱讀器的感應線圈（進入7cm左右的感應范圍），即可在瞬間完成身份識別，并且其密碼不宜破譯，因而大大提高了防盜效果。如果原有的應答器丟失，那么，使用者只須按下“學習”鍵，然后將備用的應答器靠近感應天線即可完成ID的學習，原有的ID會自動清除，同時使丟失的應答器失效，備用應答器生效。

        (2)它的外部存儲器采用ATMEL的AT24C01串型E2PROM。AT24C01是具有I2C總線的1K位電可擦除存儲器，可用來存儲車主的ID和突然掉電前單片機的標志信息。由于它是非易失性存儲器，所以，掉電后其存儲的信息不會丟失。重新上電后，系統(tǒng)又會回到掉電前的狀態(tài)，這樣可以有效地防止人為對汽車電源的破壞，提高安全性。[nextpage]

        (3)語音電路以ISD1420集成語音芯片為核心，結(jié)合調(diào)理和功放電路便可實現(xiàn)多段語音的錄放，而且其音質(zhì)良好。利用該電路可以方便地實現(xiàn)防盜系統(tǒng)的安全提示和報警功能。

        (4)電源管理電路和看門狗電路采用MAX705來完成。該芯片兼有電源管理與看門狗的功能。其中電源管理與單片機軟件結(jié)合主要可用來對突然掉電進行數(shù)據(jù)保護，使單片機將掉電前瞬間的狀態(tài)信息保存到E2PROM中，以備重新上電時讀取。而看門狗電路則可有效地進行單片機監(jiān)控，防止汽車上的各種干擾使單片機陷入死循環(huán)，從而提高整機的穩(wěn)定性和可靠性。

        (5)檢測控制電路用來檢測汽車的各種狀態(tài)信息，以供單片機決策判斷之用。其中包括對車門的檢測、對電源的檢測、對剎車信號的檢測和對按鍵的檢測?？刂齐娐穭t包括方向燈的控制、電源的控制、中控鎖的控制和輪轂鎖的控制。

2、射頻識別系統(tǒng)的軟件設計 
        射頻識別系統(tǒng)的軟件設計核心是對射頻卡發(fā)出的信號進行讀取和校驗。其中身份識別子程序流程圖如圖3所示。本系統(tǒng)中所用到的射頻卡是只讀卡，所以只需將其唯一的64位ID讀出，然后經(jīng)校驗無誤后與E2PROM中已存的ID進行對比，即可確定車主身份。

 2.1射頻信號的讀取 
        圖4給出了信號每個字節(jié)的格式，它由10位組成。第一位是起始位，固定為1，最后一位是停止位，固定為0，第2～9位是實際發(fā)送的數(shù)據(jù)(最先收到的位為LSB)，由于是負邏輯，故數(shù)據(jù)需反相處理。

[nextpage]        圖5所示是閱讀器讀取數(shù)據(jù)的時序。射頻卡發(fā)出的數(shù)據(jù)采用FSK調(diào)制。操作時可將TXCT置為0，延時50ms，然后再將TXCT恢復成1。此后約經(jīng)過3ms，SCUO開始輸出數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)即為起始字節(jié)，總共輸出14字節(jié)數(shù)據(jù)。

 
圖5射頻信號讀取控制

2.2CRC數(shù)據(jù)校驗算法 
        CRC校驗是為了檢查信息字段是否傳送正確而設置的，它是信息字段的函數(shù)。本文采用16位循環(huán)冗余校驗碼（CRC－CCITT），其生成的多項式為：

        CRC校驗碼由于其實現(xiàn)簡單、準確率高而在通訊中廣泛采用。本文采用的CRC－CCITT能檢測出所有的雙錯、奇數(shù)位錯、突發(fā)長度不大于16的突發(fā)錯、99.997％的突發(fā)長度為17的突發(fā)錯和99.998％的突發(fā)長度大于或等于18的突發(fā)錯。CRC校驗碼的運算可以用移位寄存器和半加器來實現(xiàn)。具體的校驗原理如圖6所示。發(fā)送端的校驗過程如下：[nextpage]

(1)先將CRC校驗碼(2個字節(jié))的初始值設定為00H，00H(圖6中0～15表示CRC的位0～15)。
(2)CRC校驗碼全部右移一位，并在A處與要進行CRC校驗的數(shù)據(jù)的第1位作XOR運算。
(3)經(jīng)步驟2運算后，A處的結(jié)果如為1，則反相MSC(位15)，然后檢查MSB是否為1，如MSB為1則反相位13和位10，否則轉(zhuǎn)到步驟4。而如果A處的結(jié)果為0，則檢查MSB是否為1，若MSB為1則反相位3和位10，不是則轉(zhuǎn)到步驟4。
(4)檢查A是否已運算64次，若不是，則重復步驟2到4。
(5)重復2～4步，做CRC運算，所得最后數(shù)值就是CRC校驗碼。

        接收端校驗的過程實際是所有信息碼加上CRC校驗碼，然后將其作為一個整體再求一次CRC校驗的過程，如果最后結(jié)果是全零，則表示CRC校驗正確，否則表示錯誤。

        應答器信息的讀取必須嚴格按照其時序進行，否則將得不到所需的正確信息。限于篇幅，本文未列出具體程序。

3、結(jié)束語 
        本文主要介紹了射頻識別技術應用于汽車防盜系統(tǒng)的方法和實現(xiàn)。筆者運用射頻識別技術研制的新型汽車防盜器，經(jīng)過數(shù)次調(diào)試和試用，其性能不僅穩(wěn)定，而且安全可靠。在實際應用中也取得了良好的效果。實踐表明，該防盜器具有技術先進、實用、方便、兼容性好、體積小和功能全等優(yōu)點，是一種比較理想的汽車防盜系統(tǒng)。