基于跳頻通信的汽車智能防盜器設(shè)計(jì)

　　3.1.2 nRF905 的無線收發(fā)過程

　　1) 發(fā)射模式設(shè)置及過程

　　a) 上電以后MCU 首先配置nRF905 模式，先將PWR_UP,TX_EN,TRX_CE 設(shè)為(10X)配置模式。

　　b) MCU 通過SPI 將RF 寄存器的頻率配置數(shù)據(jù)，配置數(shù)據(jù)移入nRF905 模塊。

　　c) 當(dāng)MCU 有數(shù)據(jù)需要發(fā)往規(guī)定節(jié)點(diǎn)時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)的地址(TX-address)和有效數(shù)據(jù)(TX-payload)通過SPI 接口傳送給nRF905。

　　d) MCU 設(shè)置TRX_CE,TX_EN 為高啟動(dòng)傳輸。

　　e) nRF905 內(nèi)部處理：無線系統(tǒng)自動(dòng)上電、數(shù)據(jù)包完成(加前導(dǎo)碼和CRC 校驗(yàn)碼)、數(shù)據(jù)包發(fā)送(1000kbps,GFSK,曼切斯特編碼)。

　　2) 接收模式

　　a) 上電以后MCU 首先配置nRF905 模式，先將PWR_UP,TX_EN,TRX_CE 設(shè)為(10X)配置模式。

　　b) MCU 通過SPI 將RF 寄存器的頻率配置數(shù)據(jù)，配置數(shù)據(jù)移入nRF905 模塊。

　　c) 設(shè)置TRX_CE 高，TX_EN 低來選擇RX 模式，nRF905 監(jiān)測空中的信息。

　　d) 當(dāng)nRF905 發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時(shí)，載波檢測(CD)被置高。

　　e) 當(dāng)nRF905 接收到有效的地址時(shí)，地址匹配(AM)被置高。

　　f) 當(dāng)nRF905 接收到有效的數(shù)據(jù)包(CRC 校驗(yàn)正確)時(shí)，nRF905 去掉前導(dǎo)碼、地址和CRC 位，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)被置高。

　　g) MCU 設(shè)置TRX_CE 低，進(jìn)入standby 模式(待機(jī)模式)。

　　h) MCU 可以以合適的速率通過SPI 接口讀出有效數(shù)據(jù)。

　　i) 當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后，nRF905 將AM 和DR 置低。

　　3.1.3 跳頻的實(shí)現(xiàn)

　　nRF905 可以實(shí)現(xiàn)人工載波頻率控制，只需要修改nRF905 的RF 工作頻率寄存器的CH_NO 和HFREQ_PLL就可以選擇不同的載波頻率，實(shí)現(xiàn)跳頻。位變量HFREQ_PLL 為0，表示工作在430 MHz 頻段，頻道差為100 kHz;為1，則表示工作在868/915 MHz 頻段，頻道差為200 kHz。因此共有1 024 種通信頻率。通信頻率(H)為H=(422.4+(CH_NO)10/10)×(1+HFREQ_PLL)。

　　例如CH_NO=(001001100)2=(76)10，HFREQ_PLL=0，則H=(422.4+76/10)×(1+0)=430.0 MHZ。

　　本系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置為工作頻段為430 MHz，頻道差為100 kHz，每一個(gè)頻點(diǎn)間隔為100 kHz，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生于0~128之間，跳頻帶寬為12.8 MHz，完成一次跳頻時(shí)間T≤800μs 。

　　3.2 基于跳頻通信遙控防盜器的可靠性設(shè)計(jì)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　3.2.1 生成隨機(jī)跳頻表增強(qiáng)安全性

　　為了增加安全性，每對密碼鎖除具有唯一對應(yīng)的32 位加密地址外還增加了一一對應(yīng)的隨機(jī)跳頻表，第一次使用時(shí)，將車機(jī)、人機(jī)對應(yīng)的設(shè)置開關(guān)打開，人持終端可以產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的跳頻表，并將該跳頻表通過握手頻率發(fā)送給車載終端，經(jīng)返回校驗(yàn)無誤時(shí)將該跳頻表存儲在掉電保護(hù)的非易失FLASH 存儲器中，關(guān)閉設(shè)置開關(guān)，在保證兩機(jī)有一一對應(yīng)的跳頻頻率表的同時(shí)又很好地保護(hù)了頻率表的安全性，只要雙方按照事先約定的與跳頻表對應(yīng)設(shè)置一致的CH_NO 和HEFREQ_PLL 的數(shù)值便可實(shí)現(xiàn)跳頻通信，增加了無線通信的可靠性、安全性。

　　3.2.2 設(shè)定握手及出錯(cuò)、丟包回歸頻率，保證通信可靠

　　跳頻通信的一個(gè)突出問題就是盡管可靠性高，但一旦通信雙方通信錯(cuò)誤，引發(fā)跳頻表讀取數(shù)據(jù)不一致， 系統(tǒng)將發(fā)生混亂，無法通信。為解決這一問題，提高防盜器安全性和可靠性，系統(tǒng)設(shè)定了一個(gè)固定頻率作為握手頻率，人機(jī)和車機(jī)之間的通信是先從一個(gè)雙方設(shè)定的握手頻率來進(jìn)行握手連接，該頻率僅攜帶目標(biāo)地址和握手請求或應(yīng)答信號，即使被截獲也不影響系統(tǒng)的安全性。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題雙方通信不成功時(shí)，馬上回到握手頻率，從跳頻表初始值重新開始通信。在一次指令信息傳輸進(jìn)行過程中屏蔽中斷，保證信息的可靠傳輸。

　　3.2.3 系統(tǒng)工作過程

　　系統(tǒng)上電初始化跳頻表后，人機(jī)和車機(jī)都通過設(shè)定系統(tǒng)的工作模式(Set nRF905 Mode)，配置nRF905 的寄存器(Configure Register)，使其工作在握手頻率，接收模式(RX Mode)。當(dāng)其中一端收到中斷請求時(shí)(車主指令/報(bào)警信息等)，便發(fā)起握手請求，握手完成后，進(jìn)行兩次跳頻通信過程，完成信息的發(fā)送及反饋，在發(fā)送過程中，發(fā)送方發(fā)出握手請求或指令后等待響應(yīng)或反饋的時(shí)間不超過200 ms，否則便認(rèn)為通信出錯(cuò)，發(fā)起方重新發(fā)起請求。

　　以車主發(fā)出上鎖指令為例，系統(tǒng)整個(gè)工作過程如圖3，其他車主指令發(fā)送、車載報(bào)警信息的發(fā)送過程類似。

　　
圖3 防盜器工作流程圖

4 結(jié)論

　　經(jīng)測試該系統(tǒng)在小區(qū)內(nèi)的可靠通信距離可達(dá)到150 m，滿足一般汽車防盜器的實(shí)際應(yīng)用要求，采用跳頻通信保證了防盜器不易被截獲破解，通過通信方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證了跳頻的通信可靠性，進(jìn)一步提高了防盜器的安全性和可靠性。將該系統(tǒng)簡化外圍電路設(shè)計(jì)后也可用于摩托車防盜及其他防盜系統(tǒng)。