一個用于車載的無線射頻識別系統的設計方案說明

　　物聯網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、電、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。本項目針對車載物聯網中的數據采集、傳輸與應用的關鍵問題，展開研究，設計基于短距離無線射頻通信技術的新一代車載射頻識別系統。系統由短距離無線通訊車載單元（On-Board Unit，OBU）和基站系統（Base Station System，BSS）組成一個點對多點無線識別系統（Wireless identification system，WIS），可用于在基站覆蓋范圍內車輛識別和智能導引。

　　1 系統硬件設計

　　系統硬件主要由控制部分、射頻部分和外部擴展應用部分組成。以低功耗MCU為控制單元，集成單芯片窄帶超高頻收發器，內置優化設計天線。采用先進的光伏電池供電，實理高集成度短距離無線識別射頻終端（OBU）。本終端體積小、功耗低、適甩范圍廣，并且建立開放的協議和標準接口，便于與已有系統或其他系統對接。

　　系統工作示意如圖1所示。

　　控制電路設計

　　控制單元采用業界低功耗應用比較成熟的TI公司生產的MSP430系列，該系列是TI1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器（Mired Signal Proessor），其針對實際應用需求把許多模擬電路、數字電路和微處理器集成在一個芯片上，提供“單片解決方案。在WIS系統中OBU和BSS中工作原理相同，所以重點介紹OBU部分設計，其控制部分原理圖如圖2所示。 MSP430F2274的輸入電壓為1.8～3.6V電壓。在1 MHz的時鐘條件下運行時，芯片的耗電在200～400μA左右，時鐘關斷模式的最低功耗只有0.1μA.由于系統運行時打開的功能模塊不同，采用了待機、運行和休眠3種不同的工作模式，有效地降低了系統功耗。系統使用兩種時鐘系統;基本時鐘系統和數字振蕩器時鐘系統（Digitally Controlled Oscillator，DCO），使用一個外部晶體振蕩器（32 768Hz）。在上電復位后，首先由DCOCLK啟動MCU（Microprogrammed Control Unit微程序控制器），以保證程序從正確的位置開始執行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩定時間。然后軟件可設量適當的寄存器的控制位來確定最后的系統時鐘頻率。如果晶體振蕩器在用作MCU時鐘MCLK時發生故障，DCO會自動啟動，以保證系統正常工作;如果程序跑飛，可用看門狗將其復位。本設計使用到了片上外圍模塊看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時器A（Timer_A）、定時器B（Timer_B）、串口 USART、硬件乘法器、10位/12位ADC、SPI總線等。