针对现有汽车门禁系统和胎压监测系统相互独立、硬件冗余和生产成本高的问题，本文提出了一种基于射频识别技术的汽车安全防盗系统的设计方案。在射频通信上，该系统采用 434 MHz 的 UHF 频段与 125 kHz 的 LF 频段相结合的方法，实现了系统胎压监测、遥控门锁和发动机防盗锁止等功能。
一、基于 RFID 技术的汽车安全防盗系统
射频识别技术（RFID）是一种非接触式的自动识别技术。汽车安全防盗系统采用射频识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据；RFID 技术采用射频传输，可以透过外部材料读取芯片数据，实现非接触操作；通信数据使用加密算法对数据进行加密，实现数据安全存储、管理及通信。随着电子技术的快速发展和电子芯片集成度的提高，RFID 系统成本也在不断地降低，加快了智能化在汽车电子行业中的推广与应用。
智能汽车安全防盗系统由轮胎发射模块、遥控钥匙模块和基站模块组成。对 RFID 系统来说，收发频率大小决定了射频识别系统的识别距离、电路实现的难易程度以及硬件设计成本：在汽车安全防盗设计中，125 kHz 等低频（LF）频段用于近距离、低速度、数据量要求较少的汽车引擎防盗系统的识别；434 MHz 等超高频（UHF）频段则用于远距离的射频通信系统（汽车轮胎压力监测系统与远程无钥匙进入系统）的识别。
1. 系统组成
系统的总体结构如图 1 所示，由轮胎模块、钥匙模块和基站模块组成。
图 1 系统总体结构
以 4 个轮胎的轿车为例，系统由 4 个轮胎模块、1 个钥匙模块和 1 个基站模块构成，其中基站模块包括 RF 接收器、LF 收发器、中央控制部分、人机界面以及用来传送点火、门控命令的汽车区域互联网络（LIN）总线。4 个轮胎模块分别安装在汽车的 4 个轮胎中，对每个轮胎的压力、温度与电池电压参数进行实时的测量，并将测量的数据通过 RF 通信方式发送到基站模块进行处理。基站模块一方面接收来自轮胎模块的 RF 数据，并进一步判断轮胎参数是否正常，如果发现异常则进行实时报警；另一方面接收来自钥匙模块的 RF 控制数据，并验证钥匙的 ID 是否合法，如果发现异常则及时进行报警，如果正常则基站向门控执行机构发送确认信息，实现启/闭锁的动作；同时，基站模块通过 LF 通信方式与钥匙模块进行通信，利用钥匙模块中应答器的密码与基站模块中的密码进行匹配来控制发动机的启动，以达到防盗的目的。基站可以通过汽车总线与汽车内部的其他电子系统相连，实时地共享数据和控制信息。
二、系统硬件设计与实现
1. 轮胎模块电路
轮胎模块由轮胎状态的数据采集与发射电路组成，如图 2 所示。
图 2 轮胎模块电路
轮胎模块电路采用 Freescale 公司的智能嵌入式传感器 MPXY8300：该系列传感器集成了该公司的低功耗 S08 核，内含 512 字节 RAM 和 16 KB Flash，同时还集成了低功耗电容式压力、温度传感器和单通道的低频输入接口；其 RF 发射支持 315 MHz 和 434 MHz 两种载波频率，并可通过编程配置使寄存器为幅移键控（ASK）或频移键控（FSK）调制方式；它还集成了电荷泵功能，当电池电压较低时可提高 RF 发射部分供电电压，从而使其仍能达到一定的 RF 发射强度。MPXY8300 是一款将压力温度传感器、8 位微控制器（MCU）、RF 发射器和双轴（XY）加速器全部集成到一个片上的系统级芯片（SoC）：MPXY8300 压力测量范围为轿车 100～800 kPa、卡车 100～1400 kPa，温度测量范围为 −40～125 ℃。
2. 钥匙模块电路
钥匙模块芯片采用 NXP 公司生产的 PCF7961。PCF7961 是一个基于低功耗 8 位 MRKII 架构的精简指令集（RISC）处理器，它集成了 UHF 发射器与 LF 收发器，能够完成射频发射和应答器低频通信认证，适合于机动车辆遥控防盗装置；它采用快速相互鉴别算法，使用随机数字、密钥和口令，具有灵敏度高（远距离）和鉴别时间短（39 ms）的特点。PCF7961 还提供了出厂时已经固化了的 32 位身份识别码（ID），其电路原理如图 3 所示。
图 3 钥匙模块电路原理
3. 基站模块电路
基站模块主要由射频接收电路、低频收发电路、主控芯片 MCU、LIN 接口以及人机接口组成。射频接收电路采用 Freescale 公司的 UHF 射频接收芯片 MC33596，完成信号解调和数据曼彻斯特解码后，将数据传送到基站主控芯片 MC9S08DZ60，进行数据处理（RKE 数据解密）和指令执行。
低频收发器采用 NXP 公司生产的 PJF7992，它集成了所有必需的功能、方便读写应答器；基站微处理器通过 PJF7992 带有的 LIN 串行接口控制 PJF7992 和应答器之间的通信。基站主控芯片采用 Freescale 公司生产的 MC9S08DZ60，它可以通过 SPI 串行总线对射频接收芯片 MC33596 的参数进行配置与通信；MC9S08DZ60 内部集成了 2 个 SCI（LIN）模块，可通过一路 LIN 总线实现对低频收发芯片 PJF7992 的控制、另一路 LIN 总线实现对发动机电控单元（ECU）与门控相关执行机构传送命令。在汽车安全防盗系统中加入 LIN 总线接口，可使该系统能够与汽车内部其他电子控制系统共享数据与控制信息，极大地提高了系统的安全性与灵活性。
图 4 基站模块电路
本文介绍了一种基于 RFID 技术的汽车安全防盗系统电路，实现了轮胎压力监测、遥控门锁和发动机防盗锁止等功能，并在系统中加入了 LIN 总线接口，使该系统能够与汽车内部其他电子控制系统共享数据与控制信息。