一种应用于车载的无线射频识别系统

摘要：本系统是基于数字通信原理、利用集成单芯片窄带超高频收发器构建的无线识别系统。阐述了该无线射频识别系统基本工作原理和硬件设计思路，并给出了程序设计方案的流程图。从低功耗、高效识别和实用角度设计适用于车载的射频识别标签。测试结果表明，本系统在复杂路面状况(繁忙路面)的条件下可实现300m范围内有效识别，视距条件下可达到500 m范围有效识别。
关键词：射频识别；MSP430F2274；车载；CC1020

物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、共模电感红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过工字电感器程，采集其声、光、电、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。本项目针对车载物联网中的数据采集、传输与应用的关键问题，展开研究，设计基于短距离无线射频通信技术的新一代车载射频识别系统。系统由短距离无线通讯车载单元(On-Board Unit，OBU)和基站系统(Base Station System，BSS)组成一个点对多点无线识别系统(Wireless i一体成型电感器dentification system，WIS)，可用于在基站覆盖范围内车辆识别和智能导引。

1 系统硬件设计
系统硬件主要由控制部分、射频部分和外部扩展应用部分组成。以低功耗MCU为控制单元，集成单芯片窄带超高频收发器，内置优化设计天线．采用先进的光伏电池供电，实理高集成度短距离无线识别射频终端(OBU)。本终端体积小、功耗低、适甩范围广，并且建立开放的协议和标准接口，便于与已有系统或其他系统对接。
系统工作示意如图1所示。

1．1 控制电路设计
控制单元采用业界低功耗应用比较成熟的TI公司生产的MSP430系列，该系列是TI1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器(Mired Signal Proessor)，其针对实际应用需求把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，提供“单片”解决方案。在WIS系统中OBU和BSS中工作原理相同，所以重点介绍OBU部分设计，其控制部分原理图如图2所示。
MSP430F2274的输入电压为1．8～3．6V电压．在1 MHz的时钟条件下运行时，芯片的耗电在200～400μA左右，时钟关断模式的最低功耗只有0．1μA。由于系统运行时打开的功能模块不同，采用了待机、运行和休眠3种不同的工作模式，有效地降低了系统功耗。
系统使用两种时钟系统；基本时钟系统和数字振荡器时钟系统(Digitally Controlled Oscillator，DCO)，使用一个外部晶体振荡器(32 768Hz)。在上电复位后，首先由DCOCLK启动MCU(Microprogrammed Control Unit微程序控制器)，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件可设量适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在用作MCU时钟MCLK时发生故障，DCO会自动启动，以保证系统正常工作；如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。本设计使用到了片上外围模块看门狗(WDT)、模拟比较器A、定时器A(Timer_A)、定时器B(Timer_B)、串口USART、硬件乘法器、10位／12位ADC、SPI总线等。
1．2 射频电路
射频部分采用TI公司CC1020作为射频控制单元，该芯片为业界首例真正的单芯片窄带超高频收发器，有FSK／GFSK／OOK 3种调制方式，最小通道间隔为50 kHz，可满足多通道窄带应用(402～470 MHz以及804～94O MHz频带)的严格要求，多个工作频段可自由切换，工作电压2．3～3．6 V，非常适合集成扩展到移动设备作为无线数传或电子标签使用。该芯片遵从EN300 220．ARIB STD-T67以及FCC CFR47 part15
规范。
选择载频频率430 MHz为工作频段，此频段为ISM频段，符合国家无线管理委员会标准，无需申请频点。采用FSK的大电流电感调制方式，拥有较高的抗干扰能力和低误码率，采用前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10-2时，可得到实际误码率10-5～10-6。在开阔地视距条件、波特率为2A Kbs、大吸盘天线(长度2m，增益7．8 dB距离地面高度2m)时数据传输距离可达800 m。该RF芯片标准配置可提供8个信道能够满足多种通信组合方式。由于采用窄带通讯技术，增强了电感生产厂家通讯稳定性和抗干扰性。射频部分原理图如图3所示。 1

  功率电感美国邦纳公司为一些具有挑战性的场合的开发出一款VSM系列微型光电传感器—可应用于需要高柔性，高震动的场合的光电传感器。 产品介绍美国邦纳公司为一些具有挑战性的场合的开发出一款VSM系列微

目前．射频集成屯路中片上电感的实现方式主要有：有源电感、键台线电感和金属互连线电感三种。其中，金属互连线电感是片上电感研究和使用的主要对象。有潺电碴，在低频段时，可以通过

射频电感器的选择涉模压电感企业及到这样一些关键参数：安装方式（表贴式或直插式）、电感值、电流额定值、直流电阻(DCR)、自谐频率(SRF)、品质因数和温度额定值。在应用中，电感器通常追求小尺寸，

 1/3    1 2 3 下一页 尾页