物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)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(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。
本項(xiàng)目針對(duì)車載物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集、傳輸與應(yīng)用的關(guān)鍵問題，展開研究，設(shè)計(jì)基于短距離無(wú)線射頻通信技術(shù)的新一代車載射頻識(shí)別系統(tǒng)。系統(tǒng)由短距離無(wú)線通訊車載單元(On-Board Unit，OBU)和基站系統(tǒng)(Base Station System，BSS)組成一個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線識(shí)別系統(tǒng)(Wireless identifICation system，WIS)，可用于在基站覆蓋范圍內(nèi)車輛本項(xiàng)目針對(duì)車載物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集、傳輸與應(yīng)用的關(guān)鍵問題，展開研究，設(shè)計(jì)基于短距離無(wú)線射頻通信技術(shù)的新一代車載射頻識(shí)別系統(tǒng)。系統(tǒng)由短距離無(wú)線通訊車載單元(On-Board Unit，OBU)和基站系統(tǒng)(Base Station System，BSS)組成一個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線識(shí)別系統(tǒng)(Wireless identifICation system，WIS)，可用于在基站覆蓋范圍內(nèi)車輛識(shí)別和智能導(dǎo)引。。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件主要由控制部分、射頻部分和外部擴(kuò)展應(yīng)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(fā)器，內(nèi)置優(yōu)化設(shè)計(jì)天線。采用先進(jìn)的光伏電池供電，實(shí)理高集成度短距離無(wú)線識(shí)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(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)接口，便于與已有系統(tǒng)或其他系統(tǒng)對(duì)接。
系統(tǒng)工作示意如圖1所示。
1.1 控制電路設(shè)計(jì)
控制單元采用業(yè)界低功耗應(yīng)用比較成熟的TI公司生產(chǎn)的MSP430系列，該系列是TI1996年開始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器(Mired Signal Proessor)，其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，提供“單片解決方案。在WIS系統(tǒng)中OBU和BSS中工作原理相同，所以重點(diǎn)介紹OBU部分設(shè)計(jì)，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(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的耗電在200～400μA左右，時(shí)鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有0.1μA.由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)打開的功能模塊不同，采用了待機(jī)、運(yùn)行和休眠3種不同的工作模式，有效地降低了系統(tǒng)功耗。
系統(tǒng)使用兩種時(shí)鐘系統(tǒng);基本時(shí)鐘系統(tǒng)和數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)(Digitally ControlLED Oscillator，DCO)，使用一個(gè)外部晶體振蕩器(32 768Hz)。在上電復(fù)位后，首先由DCOCLK啟動(dòng)MCU(Microprogrammed Control Unit微程序控制器)，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時(shí)間。然后軟件可設(shè)量適當(dāng)?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊?lái)確定最后的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。如果晶體振蕩器在用作MCU時(shí)鐘MCLK時(shí)發(fā)生故障，DCO會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作;如果程序跑飛，可用看門狗將其復(fù)位。本設(shè)計(jì)使用到了片上外圍模塊看門狗(WDT)、模擬比較器A、定時(shí)器A(Timer_A)、定時(shí)器B(Timer_B)、串口USART、硬件乘法器、10位/12位ADC、SPI總線等。
