ReFLEX-XMODEM模块在汽车远程安全控制系统中的应用

摘要：介绍了一种无线通讯技术（ReFLEX技术）在汽车无线远程安全控制系统中的应用。该系统主要通过ReFLEX-XMODEM高速无线寻呼模块和带EEPROM的可在线编程的高速CPU解码和检测装在汽车内的单线总线自动身份识别芯片，并控制汽车引擎终端实现安全启动。因此，该系统是一种有效的汽车防盗系统。 关键词：汽车安全 控制 ReFLEX XMODEM 将基于ReFLEX技术的XMODEM高速无线寻呼模块应用天汽车无线远程安全控制系统中，可实现一种新型的保障汽车安全的电子检测与控制系统。此系统中配备有ReFLEX-XMODEM寻呼模块，在汽车发动机、油路、启动装置等关键部位装入单线总线（one-wire bus）自动身份识别（ID）芯片，驾驶者持有电子钥匙（包含ID芯片的按钮），可使电子检测与控制系统对汽车的固有设备进行身份识别，也可对驾驶者进行身份识别，最终通过无线ReFLEX-XMODEM模块远程控制汽车，这样即完成了一个可靠的汽车远程安全控制系统。 1 系统硬件 系统硬件总体框图如图1所示。整个硬件系统由CPU（AT90S8515）、ReFLEX-XMODEM模块、ID芯片组成的汽车安全保障电路、接口电路和系统指示电路等组成。 1．1 ReFLEX-XMODEM模块 ReFLEX TM是Motorola公司的专利技术。它是一种高速的双向无线寻呼打包技术，可以完成双向同步数据传输。一个ReFLEX寻呼网的最大容量可以达到9亿个以上。 图1 XMODEM是1979年由Ward Christensen创建的用于调制解调器差错控制的协议。该协议是一种广泛使用的异步文件传输协议，以128字节块的形式传输数据，并且每个块都使用一个校验和过程来进行错误检测。ReFLEX-XMODEM模块使用了CRC错误侦测方法，传输的准确率高达99.6%。 本系统采用的ReFLEX-XMODEM模块是Advantra公司的WIRLKI，数据传输波特率设定为2400bps。 1．2 核心控制电路 核心控制电路的主要功能是： （1）检测自动身份识别芯片的密码并发开指示及控制信号；作为ID芯片与微型计算机的接口设备，读取ID芯片密码并对自身EEPROM中的ID密码进行在线修改。CPU通过接口J3-1～J3-6串行下载程序并读写EEPROM中的数据。CPU通过I/O接口J2-1～J2-2读取ID芯片密码，并检测、修改EEPROM中的数据。CPU通过接口J1-1、J1-2与“汽车安全保障电路”连接，用以检测ID芯片密码是否正确与缺损，并发出启动信号开启油路及启动装置。 汽车安全保障电路主要包含三个固有的ID芯片，可分别安装在汽车的发动机、油路、启动装置等关键部位，其中两个可分别控制油路和启动装置的开关，四个对应的ID密码被固化在EEPROM中。还有一个按钮接口，ID芯片被封装在按钮中，由汽车拥有者持有，CPU的EEPROM中存在的四组不同的密码对应四个ID按钮。汽车安全保障电路的四个固有的ID芯片加上一个按纽接口挂在同一根信号线J1-2上。当汽车电源接通时，CPU首先通过J1-2（信号线）、J1-1（地线）检测是否存在四个固有的ID芯片密码，然后驾驶者把ID按钮按下接通按钮接口，CPU比较按钮ID密码是否与EEPROM中另外四个密码中的一个相符。最后确定是否接通油路、启动装置的开关。 （2）通过与ReFLEX-XMODEM模块通信接收最新远程控制命令，根据命令的不同，采取不同的控制方式。控制方式包括：A：立即关闭发动机、油路；B：延时关闭发动机、油路；C：上传/修改EEPROM中固化的密码。 1．3 系统所采用的核心器件 本系统的CPU都是采用Atmel公司的高速AVR 8-bit RISC单片机。系统中的CPU1是AT90S8515，它包含8KB的SPI在线可编程Flash、512B的SRAM、512B的在线可编程EEPROM，运行速度可达8MIPS，工作电压最低可达2.7V。 系统采用Dallas公司的带输出控制的ID芯片DS2406和DS1990A，其通过三个引脚进行控制：信号线、输出口（PIO）及地线。其主要特点如下：OC门输出的one-wire总线，可使多个ID芯片挂在同一根总线上，各自独立地通与断；CPU可以分别对其进行读、写操作，以实现远距离闭环控制。漏极开路的PIO口允许有50mA的灌电流，可输出高、低电平对其它器件进行控制。该芯片具有64位激光ROM，出厂时就已在其内固化了独一无二的身份识别码。 2 系统软件 系统软件框图如图2所示。 图3 2．1 ReFLEX-XMODEM数据通信程序 ReFLEX-XMODEM数据通信程序（CLP）包含很多控制命令，其中主要命令有ACK应答命令（用于应答文件包的收发命令，ID为14H）、删除数据包命令（ID为12H）和接收数据包命令（ID为11H）、传输数据包命令（ID为16H、读状态命令（ID为18H）、取得配置命令（ID为17H）和设置配置命令（ID为1AH）等。ReFLEX-XMODEM数据通讯程序流程图如图3所示。ReFLEX-XMODEM数据通信程序主要完成对ReFLEX-XMODEM模块的监控和配置。使得整个通讯速率设定在2400bps，从而使系统数据同步。当模块收到的数据包时，模块状态标志就会发生变化，同时CPU读取模块状态，然后鉴别状态。如果有数据包被接收到，则应答数据，并进行数据包命令解析，细化数据包内容。一旦接收到有效的控制数据包，就存储数据包内容，并设置通讯数据有效标志，由中央处理程序进行处理。 2．2 中央数据处理和控制程序 中央数据处理和控制程序框图如图4所示。它主要完成整个系统的控制功能。对通讯数据进行命令分解处理，同时对指示灯、蜂鸣器和油路及启动装置进行控制。 2．3 程序语言实现方式 系统采用AVR单片机汇编语言编制核心程序；上位机采用Visual Basic编制的接口程序，实现读/写ID芯片。 AVR单片机汇编语言指令系统是RSIC结构的精简指令集，是一种简明高效的指令系统。整个指令系统包含120条功能强大的指令，大多数指令的执行时间为单个周期。软件的编写和调试环境采用Atmel公司提供析AVR-Studio4集成开发软件系统。 图4 本系统作为一种新型的汽车安全控制产品，通过应用ReFLEX-XMODEM模块，实现了远程安全控制功能，尤其值得注意的是，装在关键部位中的每个ID芯片都是独一无二的，所以每个产品中的程序识别码都是在线写入CPU的EEPROM内。这样，系统中的每个器件都是不可交换的替代的，所以对汽车防盗非常有效，目前已渡过开发研究阶段，正在投入生产。