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ReFLEX-XMODEM模块在汽车远程安全控制系统中的应用

发布时间:2021-12-20 发布时间:
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引言

基于ReFLEX技术的XMODEM应用于汽车无线远程安全控制系统,提供了一种新型的汽车安全保障的电子检测与控制系统解决方案。此系统中自身配备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总线的自动身份识别(ID)芯片,同时驾驶者持有电子钥匙,电子检测控制器既可以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,最终也可以通过无线的ReFLEX-XMODEM来远程控制汽车,这样,完成了一个可靠的汽车远程安全控制系统。

 

图1 硬件系统原理

 

图2 系统软件总框图

 

图3 ReFLEX-XMODEM通讯程序流图

 

图4 中央数据处理和控制程序框图[page]

系统硬件

系统硬件总框图如图1所示。整个系统硬件由CPU(AT90S8515)、ReFLEX-XMODEM模板、由ID芯片组成的汽车安全保障电路以及接口电路和系统指示电路等组成。其中CPU采用Atmel公司的高速AVR 8位RISC单片机-AT90S8515,该器件包含8kB的SPI在线可编程Flash;512B的SRAM;512B的在线可编程EEPROM,运行速度可以达到8MIPS,工作电压最低可以达到2.7V。

ReFLEX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9亿以上。XMODEM协议是一种广泛使用的异步文件运输协议。这种协议以128B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,传输的准确率可高达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。

系统ID芯片采用Maxim公司的DS2406和DS1990A,其控制采用3个引脚:信号线、输出口(PIO)及地线。主要特点如下:OC门输出的单总线,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、低电平以实现对其他器件的控制。此外,该芯片还具有64位的激光ROM,出厂时就已在激光ROM内固化了唯一的身份识别码。

核心控制电路

核心控制电路的主要功能是:

1. 检测ID芯片的密码以及发出指示和控制信号,并作为ID芯片与计算机的接口设备来读取ID芯片密码和对自身EEPROM中的ID密码进行在线修改。CPU通过接口J3-1~J3-6利用串行方式下载程序和读写EEPROM数据,通过IO接口J2-1~J2-2来读ID芯片密码,检测、修改EEPROM数据,同时通过接口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以及发出启动信号以开启油路及启动装置。

汽车安全保障电路主要包含四个固有的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, CPU的EEPROM中存有四组不同的密码对应四个ID按钮。四个固有的ID芯片加上一个按钮接口挂在同一根信号线上并连到J1-2。当汽车电源接通时,CPU首先通过J1-2、J1-1检测是否存在四个固有ID芯片密码,然后,驾驶者把ID按钮按在按钮接口上,CPU比较按钮ID密码是否与EEPROM中四个密码中的其中一个相符,并确定是否接通油路、启动装置的开关。

2. 通过与ReFLEX-XMODEM的通信,接收到最新的远程控制命令,根据命令的不同,采取不同的控制方式。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中的固化密码。

3. 通过指示灯和蜂鸣器用于系统工作的指示和提醒功能。

系统软件

软件系统总框图如图2所示。

ReFLEX-XMODEM

数据通信程序

ReFLEX-XMODEM数据通信包含很多控制命令,其中主要命令有ACK应答命命令(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)以及设置配置命令(ID为1AH)等。ReFLEX-XMODEM的通讯流程如图3所示,主要是完成对ReFLEX-XMODEM模块的监控和配置,使得整个通讯速率设定在2400bps,并使系统数据同步。当模块收到数据包后,模块状态标志就会发生变化,系统CPU读取模块状态,然后鉴别状态。如果有数据包被接受,就应答数据,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。

中央数据处理和控制程序

中央数据处理和控制程序总框图如图4所示。

中央数据处理程序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。

系统首先对寄存器和ReFLEX-XMODEM进行初始化处理,然后检测汽车内部的部件是否存在(判断存在CPU内EEPROM中的ID是否都存在),如果检测通过,则黄色指示灯亮,系统进入下一步工作流程;否则系统报错,红色指示灯亮。接着系统检测ID按钮是否正确,如果正确,系统正常启动;否则系统进入ReFLEX-XMODEM通讯检测流程。

本设计中,系统内采用AVR单片机汇编语言编制核心程序。而上位机则采用Visual Basic编制的接口程序,实现ID芯片的读/写。

结语

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组件中的每个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 EEPROM中。这样,系统中的每个器件都是不可交换和替代的,所以对汽车防盗非常有效,目前已通过开发研究阶段,正在投入生产。

关键字:ReFLEX  XMODEM  安全控制系统


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