車聯網概念解析

　　2004年中國提出“汽車計算平臺”計劃，防范汽車工業“空芯化”現象；巴西政府強制所有車輛2014年前必須安裝類似“汽車身份識別”的系統并聯網； 歐洲、日本的ITS（智能交通系統）計劃中也都有“車聯網”的概念；印度甚至要求所有黃包車都裝上GPS與RFID；2011年初，中國四部委聯合發文， 對“兩客一危”運營類車輛提出了必須安裝智能衛星定位裝置并聯網的強制性要求……這些都是車聯網的雛形。

　　美國國家網絡可信身份標識戰略 白皮書NSTIC則是一個里程碑，它要求所有移動終端、包括汽車都必須安裝“安全ID芯片”；美國DOT進一步要求，2012年所有運營類車輛都必須遵從 M911。顯而易見，車聯網已經不只是一個汽車業信息化的問題了，而已經上升到了國家信息安全和國家戰略層面，很多國家已經開始立法實施了。

　　什么是車聯網

　　車聯網（IOV：Internet of Vehicle）是指車與車、車與路、車與人、車與傳感設備等交互，實現車輛與公眾網絡通信的動態移動通信系統。它可以通過車與車、車與人、車與路互聯互 通實現信息共享，收集車輛、道路和環境的信息，并在信息網絡平臺上對多源采集的信息進行加工、計算、共享和安全發布，根據不同的功能需求對車輛進行有效的 引導與監管，以及提供專業的多媒體與移動互聯網應用服務。

　　從網絡上看，IOV系統是一個“端管云”三層體系。

　　第一層（端系統）：端系統是汽車的智能傳感器，負責采集與獲取車輛的智能信息，感知行車狀態與環境；是具有車內通信、車間通信、車網通信的泛在通信終端；同時還是讓汽車具備IOV尋址和網絡可信標識等能力的設備。

　　第二層（管系統）：解決車與車（V2V）、車與路（V2R）、車與網（V2I）、車與人（V2H）等的互聯互通，實現車輛自組網及多種異構網絡之間的通信與漫游，在功能和性能上保障實時性、可服務性與網絡泛在性，同時它是公網與專網的統一體。

　　第三層（云系統）：車聯網是一個云架構的車輛運行信息平臺，它的生態鏈包含了ITS、物流、客貨運、危特車輛、汽修汽配、汽車租賃、企事業車輛管理、汽 車制造商、4S店、車管、保險、緊急救援、移動互聯網等，是多源海量信息的匯聚，因此需要虛擬化、安全認證、實時交互、海量存儲等云計算功能，其應用系統 也是圍繞車輛的數據匯聚、計算、調度、監控、管理與應用的復合體系。

　　值得注意的是，目前GPS+GPRS并不是真正意義上的車聯網，也 不是物聯網，只是一種技術的組合應用，目前國內大多數ITS試驗和IOV概念都是基于這種技術實現的。筆者以為，簡單基于這樣的技術來發展車聯網，對國家 戰略領先和技術創新是非常不利的，會造成整體落后國際競爭的被動局面。

　　什么是GID

　　IOV最核心的技術之一是根據車輛特性，給汽車開發了一款GID（Global ID，相對于RFID）終端。它是一個具有全球泛在聯網能力的通信網關和車載終端，是車輛智能信息傳感器，同時也具有全球定位和全球網絡身份標識（網絡車牌）功能。

　　GID將汽車智能信息傳感器、汽車聯網、汽車網絡車牌三大功能融為一體，具體表現為：

　　車輛狀態的信息感知功能：GID與汽車總線（OBD、CAN等）相連，內嵌多種傳感器，可感知和監控幾乎所有車輛的動態與靜態信息，包括車輛環境信息和車輛狀態診斷信息等；

　　泛在通信功能：GID具有V2V、V2I和自組網（SON、移動Ad Hoc、AGPS等）的能力，具有車內聯網以及多制式之間的橋接與中繼功能，具備全球通信、全球定位與移動漫游能力；

　　汽車網絡車牌功能：GID從汽車、網絡、用戶中提取天然屬性，生成汽車的“網絡身份證”，使得每輛汽車在網絡中都具有一種天然、唯一性的身份標識，它不是一個標簽，而是網絡可信標識與尋址技術。

　　簡而言之，GID改進了傳統RFID單向、短距、低速、被動、無智能、無感知、無通信、覆蓋面積小、高成本、非標準、易丟失毀壞等問題。同時，它具備了 目前車聯網所需要的V2V、V2I和全球漫游與覆蓋功能，不單純是一種Telematics（車載通訊）設備。更突出的是，GID使汽車具備了“網絡車 牌”或“網絡身份證”的能力，解決了物聯網中最困難的移動尋址與可信標識無法分離的問題，增強了網絡可視性，可以唯一地區分全球所有車輛。此外，配合云后 臺系統，GID可隨時通過“心跳”功能把車況、行車狀態，甚至是汽車“黑匣子”實時上報。如圖1所示。

　　

　　圖1 GID與RFID功能對比

　　從GID獲得的多源動態數據信息，是車聯網、機器移動、ITS、云計算領域的一種創新型應用技術。當車輛裝載了GID終端后，汽車與交通狀態信息可以從 CAN總線等采集到，這些狀態涉及車輛行駛（位置、方向、速度、加速度），車體（內外溫度、空氣流量、胎壓），動力（油壓、轉速、機油），車輛安全（安全 帶、氣囊、門窗鎖），環境（天氣、路況、擁塞）等，從而讓車輛成為了解決道路和交通矛盾的智慧主體。

　　基于GID的IOV系統 IOV與ITS的創新影響

　　車聯網的發展與ITS、汽車電子、移動互聯網密不可分。下一代ITS發展需要解決的難題包括：全面獲取交通狀態、及時偵測道路路況并了解車輛的運行狀 況、根據車/路況等相關狀態智能發布信息，為出行者提供更有效的交通信息，達到綠色運輸、改善效率、提升服務質量的目標。

　　由此可見，ITS的核心是“道路”和“車輛”的均衡博弈。傳統ITS解決方案大都圍繞靜態和固定的道路關聯因素，如路邊單元RSU、視頻攝像、信息發布牌、RFID Reader、壓感線圈等，而忽略了車輛本身是交通路況、事故、路邊環境等最直接的制造者和矛盾的主體。

　　基于GID的車聯網的出現，是傳統M2M和Telematics的進化與飛躍。基于GID能力，車聯網完全可以把以往借助道路等外部信息源，轉移到借助 車輛自身信息源的方向上來，使ITS在技術和管制等多方面遇到的困難迎刃而解，實現從“靜態信息”向“動態信息”的視角轉變，從信息的點采集，向面采集、 立體交叉采集、云計算處理轉變，是ITS技術體制的一種本質改變。

　　IOV與云計算的關系

　　車聯網產生的信息總量遠大于電信業。以ITS為例，一個城市的多源動態交通信息采集，車輛信息的實時積聚、處理、發布，以及驅動決策和執行活動的智能化全過程，將是一個P級信息處理系統。

　　因此，IOV與ITS云計算平臺就成為了信息化成功的關鍵。在云框架下，綜合信息采集處理、道路交通狀況監測、車輛監管與疏導、信號控制、系統聯動以及預測預報、信息發布與誘導等，都必須做到與整體情報系統的融合、共享和統一決策。

　　如圖2所示，車聯網、ITS相關的云服務，主要分為三類。

　　

　　圖2 基于云計算的ITS體系總體架構

　　IaaS基礎云服務：基于云框架，提供車聯網與交通相關的基礎計算服務，如車輛/交通狀態數據存儲、車輛區域監控、車輛安全狀態監控、道路交通實時分 析、接入計費與結算等等；同時，作為一種核心能力，以開放性接口API提供給任何第三方應用開發商使用，幫助他們快速構建相關的應用服務。

　　PaaS平臺云服務：提供海量GPS數據和GID數據處理、ITS全息數據處理、云存儲、信息挖掘與分析、信息安全、數據總線等功能。

　　SaaS應用云服務：基于基礎云服務的能力和第三方的服務資源，任何開發者可開發出特定的支持車聯網、ITS特性的應用，并能發布和支持多種用戶終端（特定終端、PC瀏覽器、手機等）。

　　把握機遇 迎接挑戰

　　IOV是互聯網、物聯網、通信、汽車制造、汽車售后服務、ITS、汽車保險、交管、LBS、移動互聯網等融合的產物，跨界跨行涉及了大量產業，經濟覆蓋 面極廣。受其影響，ITS、城市擁塞疏導、運輸與物流、城市交通、公共設施建設、電信運營、生活方式、終端制造等都將發生一些本質性的變化。同時，IOV 的概念和范疇目前在不同角度還很難統一。因此，IOV體系需要從國家角度來進行頂層設計，并從國家戰略和信息化利益角度去思考諸多問題。

　　IOV亟需解決的若干問題

　　V2V、V2I融合通信：在一輛車里，V2V與V2I通常是兩種體制，目前車輛很少具有V2V能力，V2I也只在普通公網有限應用，實時性等得不到保障，而802.11P并不能完全勝任V2V及與V2I的融合與橋接能力。

　　CAN總線的開放：不同品牌的汽車，甚至同一品牌不同型號、不同年代的車輛，其CAN協議也是不同的。這給汽車在線設置了巨大的障礙，也嚴重影響了國家 信息安全。因此，為打破“空芯化”局面，讓中國的ITS和IOV發揮更大的作用，促進IOV產業的健康發展，CAN的開放對于我國汽車制造業和IOV產業 都是必須的。

　　精確的車輛定位：AGPS不能完全滿足車輛定位的要求，也不具備執法效力和足夠的安全保障，從國家利益角度出發，也需要盡快使用北斗衛星定位，創新出快速、精準、綜合的定位技術方法。

　　IOV標準問題：由于IOV涉及面極廣，不同角度的關注點和出發點不同，交通部、公安部、安監局、工信部、國安局、軍隊等各自對IOV都有著自己的理解，因此，什么是IOV的制高點，從哪里入手制定什么樣的標準和行規，且如何兼顧國家利益和自主創新，都亟需明確和統一。

　　另外，GID雖闡述了IOV需要的車載機功能，但GID與云的通信協議、與IOV用戶終端的交互、與網絡的泛在通信能力等，都存在標準亟需統一的問題，否則將無法實現互聯互通。

　　在國家立法方面，車聯網作為未來汽車行業的標配功能，在前裝與后裝市場上的規范、法制、監管、標準等都需要盡快出臺試行草案。

　　IOV運營問題：IOV數據量極大，非普通平臺所能承受，為保證安全可信，IOV必須是實名制的，同時每輛車都捆綁了若干移動終端、若干人員、若干設 備，有多屬性、多歸屬特點，因此，其運營主體既不是傳統電信運營商，也不簡單是TSP、移動互聯網SP、車廠或4S店，對“虛擬運營”的要求已經十分明 顯。

　　此外，云平臺的開放與接口技術、網絡可視技術、定位與計算技術、快速檢索技術、數據挖掘與分析技術等，都存在大量技術難點和障礙，隨著產業的縱深發展，未來還將會有大量的新問題出現。

　　IOV發展前景廣闊

　　車聯網是特殊的通信形態，是電信轉型、互聯網轉型、工業化與信息化結合的下一個重心，是汽車工業發展的新興領域。發展IOV是汽車工業繼“綠色”之后的第二大核心主題，在此過程中也充滿了各種機遇。

　　首先，車輛狀態的在線檢查、在線年檢、在線監控將成為現實。通過在線識別車輛狀態和狀況，可以了解車輛是否具備合法運營執照，是否符合環保要求，是否有危險行車行為等。此業務每年可節省數百至上千億元，符合國際發展趨勢，必將對車輛監管與消費行業產生重大影響。

　　其次，汽車具有了網絡身份證。汽車都是準實名制的實物，容易實現網絡空間與物理空間的映射，因此IOV在提高車輛網絡可視性的同時，還具備了網絡防偽、 防套牌、防假冒、網絡追蹤、反走私等功能，可方便地與移動支付、駕乘者信息檔案等捆綁，實現從網絡世界到物理世界的整體安全可信性，僅“網絡車牌”和“黑 匣子”就將誕生出巨大的產業。

　　第三，IOV將補充和完善RFID+GPS系統。如前所述，GID是具有處理器、傳感器、通信器、基因安 全ID、存儲器、無線網橋等功能的新型車終端，它極大地拓展了RFID與GPS產業的空間，改變了當前ITS與車聯網終端的立足點，與現有ITS系統融合 使用可實現移動終端的實時發布、智能路線導航等，必將影響整個ITS布局。

　　第四，IOV能拓展移動互聯與LBS服務的新空間。汽車與社 區結合，將產生更具現實與虛擬意義的人類社區。車聯網把大量物理世界的事物引入到網絡世界中來，同時又避免了實名對隱私的侵犯，保證了虛實的映射唯一。因 此，IOV將對移動互聯網產生巨大的沖擊，一方面使客戶數量劇增，另一方面開挖了誠信交易、隱私保護和可信標識等下一代金礦，其潛力不可估量。

　　第五，IOV將產生強大的數據服務。IOV實現了路網、路車、車人、人車、車網多級數據存儲和查詢，實現了與汽車相關產業鏈的6度關聯，把人們生活中的 點滴都聯系在一起。這種海量數據存儲、處理、分發、應用、電子商務、數字交易等都需要由一個真實的平臺完成，該平臺的規模將比現有通信平臺大得多，將把大 量物理世界的能耗轉換為網絡世界的能耗，因此IOV必將推動云計算產業的蓬勃發展，也必將是物聯網云計算的第一個實用場景。

　　第六，未來 將涌現出大量車聯網行業的智能終端。IOV不僅提出了對車載機的更高要求，同時也提出了IOV云概念，這必然產生所謂的IOV云應用手機。未來，IOV終 端應具有車聯網所需要的特殊人機界面，可以與車載屏幕對接，可以作為移動支付終端，具備IOV LBS與SNS功能，具備IOV云上所有特殊服務，如ITS、車險、救援、事故報警、電子柵欄、智能路線、路況視頻、IOV支付等，同時還可能具備導航、 定位搜索、查車、遠程診斷以及與GID共組網等功能，前景不可限量。

基于展訊平臺車聯網云狗（GPS Tracker）解決方案

　　2014年12月4日，致力于亞太地區市場的領先電子元器件分銷商---大聯大控股宣布，其旗下世平與技術合作伙伴---廣州掇月一起推出基于展訊SC6531的車聯網云狗解決方案，以應對潛力無限的車聯網市場需求。

　 　展訊SC6531采用40nm CMOS工藝，是一個具備大量開發工具的成熟并通過驗證的平臺，并在單芯片SoC上集成了基帶、射頻收發器、電源管理單元、PSRAM、高品質音頻功放、 觸摸屏及三卡控制器，降低了設計復雜性及開發時間。該平臺還集成了多媒體加速器、圖形處理器和FPU加速器，可提供卓越的多媒體表現及處理能力。

　　在汽車已逐漸成為家庭必備的交通工具的今天，隨著物聯網概念的興起，在汽車市場也掀起了“車聯網”新潮，這將意味著人與車、車與車、車與路在不久的將來會實現在線互通，打開車聯網服務之門。

　　結合目前最流行的云技術研發而成的電子狗，簡稱“云狗”。以其便捷的無線升級功能和實時的 GPS 交通預警功能，一躍成為車聯網時代的新寵，有望成為新的車載必備終端，其市場潛力不可估量。

　　圖示1-產品照片

　　圖示2-功能框圖

　　功能描述

　　在線監控：在線監控安裝了云狗的車輛所在經緯度、行駛方向和速度。并顯示停止時間和逗留時長；

　　軌跡查看：回放安裝了云狗的車輛行動軌跡。可以設定回放的起始時間、終止時間和播放頻率；

　　電子圍欄：可以鎖定安裝云狗的車輛行駛范圍，如果車輛進入或跑出劃定的范圍，將會有通知提醒車主，保證車輛安全；

　　投訴管理：當車主在使用云狗時發現有錯報漏報的現象，可通過“一鍵投訴”按鈕，及時將信息反饋到云后臺。

　　重要特征

　　采用展訊SC6531平臺：云狗方案采用的展訊SC6531處理器，內核為ARM 9，主頻可達234MHz，是一款高性能、低功耗的平臺；

　　配備SIM電話卡：云狗方案配備中國移動流量卡，信號覆蓋好，功能更穩定；

　　衛星接收定位：云狗方案運用高強度GPS衛星接收模塊，保證實時收星，定位功能；

　　實時更新數據：云狗方案是運用實時更新的數據庫，保證最新的數據播報；

　　實時定位功能：在工作狀態下，后臺可以實時掌控云狗地點，并且可在后臺地圖上顯示；

　　可搭配高感雷達：可搭配高感的ANW雷達來偵測流動測速照相，檢測流動測速照相電子眼。

　　圖示3-方案照片

完整車載Wi-Fi影音解決方案

　　隨著BAT等IT巨頭相繼進入車聯網領域攪熱這個新興市場，有預測認為未來 5 年中國的車聯網產業產值將有望超過 1000 億元。車載互聯技術的興起讓受困于傳統發展模式的汽車企業獲得啟發，也讓早已涉足于此的汽車品牌得到機遇，快人一步的發展思路自然會為企業贏得先機。

　 　采用互聯技術的車載影音機，可以直接與手機相連，實現手機與車載系統的同步互連操作，除了具備傳統的視頻播放、車載導航功能之外，還可以實現同屏傳送， 收發郵件、網絡登陸、網絡下載等移動互聯功能。為迎接即將到來的車聯網時代，大聯大旗下世平推出基于 Wi-Fi 互聯技術的車載影音系統完整解決方案。

　　圖示1-功能框圖

　　功能描述

　　Wi-Fi雙屏互動功能：將Android 手機屏幕顯示內容傳送到車載影音屏幕上；

　　支持導航功能；

　　Wi-Fi上網、藍牙通信；

　　支持耳機模式和外部功放模式；

　　支持標清視頻播放。

　　重要特征

　　雙核 Cotex-A9 1.4G，四核 MPU 400MHz；

　　針對車機市場專門制作相應 Android4.4.2 SDK；

　　帶有快速啟動12-15S，快速倒車3S 以內，Miracast 功能；

　　Video Decoder & Encoder 1080p@60fps & 1080p@30fps；

　　Max Display Size 1920*1080 ● 溫度范圍 -40℃ 到 85℃，溫升 20℃。

　　方案照片

　　圖示2-基于Rockchip PX2的參考設計

　　圖示3-基于CSR SiRFprimaII的參考設計

村田制作所汽車安全及車聯網解決方案

　　隨著車輛中電子產品使用的比例越來越高，汽車電子控制系統日益增多，汽車電子成為了保證汽車網絡化、安全、舒適、智能及個性化趨勢的主要推動力。零傷亡、互聯、拒隱患成為了未來汽車不可或缺的重要因素。村田制作所作為全球知名電子元器件制造廠商，正不遺余力地在“安全”、“互聯”、“防預”等方面為汽車電子市場提供高精度、高可靠性的元器件產品。

　　未來汽車之【安全篇】

　　被動安全設計旨在于事故發生時盡量減少乘員受傷的幾率，以安全氣囊、安全帶等為主，不過它們已遠不能滿足人們對于汽車級別安全的需求了。“汽車主動安全”是相對汽車被動安全而言的，致力于防患未然。如：ESC（車身穩定系統）、ABS（防抱死系統）、EPB（電子駐車系統）、TPMS（胎壓監測系統）等等。 ESC和TPMS 等和安全相關的應用在發達國家都已經強制推廣，預計在中國近幾年之內也會出臺類似的法規。所有這些應用的工作基礎都離不開MEMS傳感器。2012年，村田以其獨有的市場遠見，大手筆收購芬蘭VTI科技并成立Murata Electronics Oy（又稱，MFI）。MFI的產品應用在汽車電子的傳感器有，MEMS加速度傳感器、傾角傳感器、陀螺儀傳感器以及陀螺儀和加速度組合傳感器等等。這些傳感器都符合AEC-Q100的標準，具有高精度，高穩定性，高可靠度等特點，特別是在涉及汽車安全的 ESC功能中，村田的傳感器市場占有率近50%。同時，這些產品除了在主動安全領域上持續穩定的增長以外，在新興領域如高級輔助駕駛系統（ADAS）即，前車碰撞報警、盲點監測、車道偏離報警以及自動泊車等方面也走在了行業及技術前沿。更值得一提的是，傳感器技術作為自動駕駛技術的支持，為安全駕駛開辟了新的領域。在12月9日的國際汽車技術年會上，村田高級產品經理Tommi Vilenius還發表了關于“自動駕駛技術與中國”的主題演講，就自動駕駛中所需要的傳感器技術和針對不同程度的自動駕駛需要的更好的傳感器等話題進行探討。

　　

　　未來汽車之【互聯篇】

　　據研究資料表明（IHS July 2013）中國的車聯網市場從2012年到2019年將以每年8%的速度增長。在該領域村田擁有了10年以上的相關業務經驗，從車載免提、語音識別應用到網絡共享、印射同步、后座娛樂系統、無線通信等方面，村田不斷以多方面的應用適應著汽車電子多功能的發展。5GHz對應、Wi-Fi直接對應等，最先進的 Wi-Fi技術的價值被認識到，市場也逐步擴大。為了讓智能手機與IVI（車載信息通信終端）實現映射同步、網絡共享，村田與軟件廠商以及芯片廠商合作，為客戶提供連接解決方案。村田的無線連接模塊有汽車等級，汽車多媒體等級以及消費級，滿足客戶多種不同的需求。截止到2013年村田已經向世界各地的汽車行業提供了1500萬的藍牙、應用于汽車的Bluetooth？/Wi-Fi組合模塊等通信模塊。在中國市場上也和國際上主流的以及國內知名的Tier 1 客戶合作，應用到很多暢銷車型上。

　　

　　圖：村田Bluetooth/Wi-Fi組合模塊的應用示例

汽車無線射頻識別系統設計

　　本系統是基于數字通信原理、利用集成單芯片窄帶超高頻收發器構建的無線識別系統。闡述了該無線射頻識別系統基本工作原理和硬件設計思路，并給出 了 程序設計方案的流程圖。從低功耗、高效識別和實用角度設計適用于車載的射頻識別標簽。測試結果表明，本系統在復雜路面狀況（繁忙路面）的條件下可實現 300m范圍內有效識別，視距條件下可達到500 m范圍有效識別。

　　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。

　　

　　1．1 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。

　　1．2 射頻電路

　　射頻部分采用TI公司CC1020作 為射頻控制單元，該芯片為業界首例真正的單芯片窄帶超高頻收發器，有FSK／GFSK／OOK 3種調制方式，最小通道間隔為50 kHz，可滿足多通道窄帶應用（402～470 MHz以及804～94O MHz頻帶）的嚴格要求，多個工作頻段可自由切換，工作電壓2．3～3．6 V，非常適合集成擴展到移動設備作為無線數傳或電子標簽使用。該芯片遵從EN300 220．ARIB STD-T67以及FCC CFR47 part15規范。

　　選擇載頻頻率430 MHz為工作頻段，此頻段為ISM頻段，符合國家無線管理委員會標準，無需申請頻點。采用FSK的調制方式，擁有較高的抗干擾能力和低誤碼率，采用前向糾 錯信道編碼技術，提高了數據抗突發干擾和隨機干擾的能力，在信道誤碼率為10-2時，可得到實際誤碼率10-5～10-6。在開闊地視距條件、波特率為 2A Kbs、大吸盤天線（長度2m，增益7．8 dB距離地面高度2m）時數據傳輸距離可達800 m。該RF芯片標準配置可提供8個信道能夠滿足多種通信組合方式。由于采用窄帶通訊技術，增強了通訊穩定性和抗干擾性。射頻部分原理圖如圖3所示。

　　

　　1．3 系統供電

　 　系 統供電部分由光伏電池作為日常工作供電和鋰亞電池作為備用電池相結合供電方式。在光照較好的條件下通過太陽能給蓄能電池充電，每天保證一定的光照時間可基 本滿足OBU日常工作需要，極大地延長了備用電池的使用壽命，同時延長了OBU的工作壽命。適合經常在室外運行的車輛使用，可采集到充足的陽光供光伏電池 工作。

　　1．4 系統開發環境

　　系統開發環境如下：1）IAR Embedded Workbench for MSP430編譯器；2）PADS PCB Design Solutions 2007比思電路板設計工具。

　　2 系統程序設計

　 　程序采用模塊化設計，用C語言編寫。主要由4部分在組成：主程序模塊、通信程序模塊、外圍電路處理模塊、中斷和存儲模塊。主程序主要完成控制單元的初始 化、各種參數的配置及各外圍模塊配置和初始化等；通信程序模塊主要處理對RF芯片的配置以及433 MHz收發處理；外圍電路處理模塊主要對系統外部LED指示、電壓檢測、聲音提示以按鍵及其他處理；中斷和存儲模塊主要處理系統中斷和記錄存儲。主程序流 程如圖4所示。

　　

　　3 RF通信流程

　　OBU與BSS通信流程分為3步：建立鏈接、信息交換和釋放鏈接，如圖5所示。

　　

　 　第 1步：建立連接OBU所在位置的坐標信息及其ID碼通過預置參數存儲在控制單元MCU的Flash中，并被長期保存。BSS（基站系統）利用下行鏈路向 OBU循環廣播發送定位（基站識別幀控制）信息，確定幀結構同步信息和數據鏈路控制等信息，進入有效通信區域內的OBU被激活后即請求建立連接和進行有效 性確認并發送響應信息給對應的OBU，否則不響應；

　　第2步：信息交換本設計采用探測射頻信號強度大小的方法來確定OBU是否進入服務 區，經 探測信號強度大于最大信號的1／2時，收發雙方實現無線握手，此時認為OBU已經進入服務區。在此階段中，所有幀必須帶有OBU的私有鏈路標識，并實施差 錯控制。對于OBU上下行的判斷可以通過ID號來判斷是否屬于同一個系統，不是同一個系統的ID號的OBU從記錄中自動刪除。OBU上報信息時采用跳頻機 制，隨機選擇所處服務區的某一固定信道進行握手通信，防止發生信道堵塞。

　　第3步：釋放連接同樣采用探測信號強度小于最大強度的1／2時，認為車子已經離站。RSU與OBU完成所有應用后，刪除和鏈路標識，發出專用通信鏈路釋放指令，由連接釋放計時器根據應用服務確認釋放本次連接。

　　4 OBU與BSS通訊流程的開發

　　通訊協議依據開放系統互聯體系結構七層協議模型建立了三層的簡單協議結構，即物理層、數據鏈路層和應用層。

　　1）物理層 物理層主要是通信信遭標準，由于目前國際上尚未形成關于433 MHz短距離無線通訊統一的標準，各種標準定義的物理層也不盡相同，如表1所示。圖6為曼徹斯特編碼方式。

　　

　　

　　2）數據鏈路層 數據鏈路層控制著OBU與BSS之間的信息交換過程，對數據鏈路連接的建立和釋放，數據幀的定義與幀同步，幀數據傳送的控制、容錯控制、數據鏈路層控制和鏈路連接的參數交換等作了規定。數據傳輸以數據幀傳輸進行，如圖7所示。

　　3）應用層 應用層制定標準的用戶功能程序，定義各路應用之間通信消息的格式，提供開放的消息接口，供其他數據庫或應用程序調用。

　　5 結束語

　 　本文所設計的射頻識別系統采用TI低功耗系列的MSP430微控制器，是TI公司專門針對電池供電設備低功耗所設計。射頻芯片也為TI公司 CC1020，集 成度高，可實現體積小、功耗低、易于安裝，適用于建設車輛免停車監測與監控系統。測試結果顯示在復雜路面狀況（繁忙路面）可實現300 m范圍內有效果識別，視距情況可達到500 m范圍內識別。

瑞薩電子汽車安全智能駕駛決解方案

　　作為瑞薩電子最先進的車載芯片R-Car系列的最新成員，R-Car E2車載系統芯片（SoC），可為入門級汽車集成駕駛艙系統提供卓越的信息娛樂和音響功能，并可支持汽車-智能手機的交互操作。結合瑞薩R-Car系列其他產品，可輕松擴展，覆蓋從入門級到高端的集成式駕駛艙系統。在集成式駕駛艙內，系統需要整合并分析多個信息流，然后將需要的信息以最佳方式呈現給駕駛員，而且與智能手機的交互日顯重要。入門級應用的這種信息融合趨勢對產品提出了更高要求。

　　1.R-Car E2解決方案

　 　車載音響系統是一個非常適合與智能手機交互的發展領域。汽車-手機交互操作可以為車載信息系統擴展它本身沒有的功能。為實現這個目的，需要支持連接多種 智能手機的接口，以及足夠的連接速度以應對大量的應用程序的交互。為實現這類功能，軟件開發的挑戰愈加強大，由此導致的開發速度放緩和開發成本劇增的問題 日趨凸顯。

　　隨著集成式駕駛艙成為主流產品，出現了多種實現方案。汽車廠商和一級供應商正在尋找能提供廣泛的產品陣容的方案供應商，其關鍵要求是：具有足夠的靈活性來實現多種產品變種，并且能提升整個產品線的軟件復用能力。

R-Car E2系統框圖

　　R-Car E2解決方案的主要特點：

　　（1） 強大的處理性能

　 　配有2+1的處理器組合，包含了雙ARM?Cortex?-A7處理器內核，為低功耗做了專門優化，同時具有很高的處理性能。同時還包含了一個單核 SH-4A處理器，該SH-4A處理器具有可靠的汽車應用出貨記錄。這套處理器組合的性能大約是上一代R-Car E1的四倍，這樣性能上擁有更大的余量。R-Car E2芯片針對低能耗進行了優化，消除了對散熱片和風扇的需求，從而降低了系統成本。R-Car E2也針對入門級應用的系統成本進行了優化，通過提高外部DDR內存總線頻率，只需要一個外部16位DDR模塊就可以達到足夠的性能。

　　（2） 良好的可擴展性

　 　使用R-Car E2開發的軟件可兼容多個產品。Cortex?-A7處理器內核與R-Car系列的高端產品（R-Car H2 和 R-Car M2）中使用的Cortex?-A15處理器內核實現代碼二進制兼容，同時片上的各功能模塊與內存映射也是一樣的。這就意味著可以使用同樣的底層驅動軟件 和中間件，系統制造商可以只開發并維護一個軟件。這種單個軟件平臺的開發方式不僅可以降低開發成本又可以縮短開發周期。這樣用戶能及時的針對所關注細分領 域推出最優化的產品，同時又可優化系統成本。

　　（3） 簡單易用的開發環境

　　瑞薩專門開發了一種軟件開發板，特別適用于合作方的應用軟件和中間件的開發。這個軟件開發板，將以低價發售，目的不僅是為了簡化世界各地合作方的軟件開發過程，也是為了擴展瑞薩生態系統。

　　利用該軟件開發板可以很方便地開發車載音響和顯示系統，包括智能手機交互，后視攝像頭，媒體播放器等功能。另外，為了應對迅速變化的市場需求，瑞薩也將通過該軟件開發板積極利用開源軟件資源，從而實現更低系統成本。

　　2.頂級汽車安全芯片RH850/P1x-C系列

　　新的RH850/P1x-C系列是32位汽車級微控制器（MCU） RH850/P1x系列的高端版本，專門為未來汽車中各類高級系統所需要的傳感器融合、網關和高級底盤系統應用而設計。

瑞薩電子推出32位汽車微控制器系列RH850/P1x-C

　 　“RH850/P1x-C屬于汽車級安全MCU，將功能安全技術、安全加密技術和汽車控制網絡技術整合在一塊芯片上，而這些技術是實現安全汽車控制的關 鍵。我們預期新的產品系列將成為未來精密駕駛輔助系統全球的事實標準，”瑞薩電子株式會社執行副總裁Ryuji Omura表示。“推出全新安全MCU后，我們的汽車級安全MCU產品陣容將更加強大，應用范圍將覆蓋更寬的汽車領域。同時，我們還與眾多合作伙伴開展合 作，建立生態系統，提高客戶價值。打造更安全、更可靠的汽車平臺。”

　　汽車制造商正竭力打造具有更加愉悅、舒適、安全的駕駛體 驗的汽車， 以滿足對安全加密和功能安全-越來越高的要求。駕駛輔助系統已應用于汽車安全系統，而且日益精密，這將促成無人駕駛汽車的問世。為了實現這一愿景，瑞薩堅 信需要在安全、加密、傳感器和網絡這四個領域部署相應的解決方案。作為全球MCU的領導者，瑞薩利用其豐富的經驗開發出RH850/P1x-C系列，該系 列通過一塊芯片滿足以上四個需求，為駕駛員輔助系統提供一體化解決方案。瑞薩計劃繼續開發類似RH850/P1x-C系列的解決方案，為下一代汽車系統提 供新功能，實現無人駕駛。

　　安全：

　　功能安全對于確保駕駛員輔助系統的安全、正常 工 作至關重要，并且在發生故障的情況下，功能安全可確保安全性不會削弱。 作為全球領先的汽車MCU供應商，瑞薩傾注其多年積累的在功能安全方面的專業知識和經驗設計出RH850/P1x-C系列，該系列產品提供的全部功能都支 持功能安全，并符合ISO 26262功能安全標準中針對道路車輛規定的最高安全等級ASIL D （注釋1）。

　　 RH850/P1x- C系列具有故障診斷功能，非常適合汽車應用。配置相同的兩個CPU在鎖步系統中運行（注釋2）。錯誤檢查和校正（ECC）功能可檢測并校正影響內存（如閃 存）和內部總線的數據誤差。 用于進行系統診斷的故障檢測功能也包含在外設功能中。 內置的自檢（BIST）功能可檢測各種故障檢測功能本身存在的故障。 錯誤控制模塊（ECM）允許用戶根據具體情況管理各功能發出的錯誤信號輸入，進而幫助保持系統安全性和可靠性。

　　安心：

　 　車載網絡、車輛間和車路間網絡正逐漸成為主流。 這種連接功能允許系統獲取路況信息以及其他可能影響駕駛體驗的因素，還要求采取可靠的安全加密措施，以確保系統免遭未授權的外部訪問。 RH850/P1x-C系列將新型硬件安防模塊與支持數據加密和隨機數字生成的協處理器相集成，以滿足這些關鍵任務的安防要求。

　　傳感器：

　 　為了能夠在駕駛時應對各種情況，車輛將使用越來越多的傳感器（如攝像頭和激光器）采集信息。隨著傳感器數目的增多，需要使用更大、處理速度更快的軟件程 序。瑞薩設計的RH850/P1x-C系列的內存容量很大、CPU功能也更加強大。全新MCU的閃存最大可達8MB，全局RAM最大可達960KB，運行 速度可達240MHz，可提供更高級的功能和性能以滿足要求。

　　網絡：

　　通信網絡 是聯網車輛的生命線，它連接了駕駛輔助相關系統以及與駕駛輔助系統交互的其他系統，并根據傳感器發來的數據實施協同控制。RH850/P1x-C系列具有 全 系列通信功能，包括以太網（Ethernet） 、CAN、LIN、CSI和FlexRay通信功能，因此可通過網關或車輛網絡從各種感應系統獲取的數據實現傳感器融合或復雜的底盤系統控制。

　 　RH850/P1x-C系列最適用于駕駛輔助系統。RH850/P1x-C將與瑞薩的R-Car SoC（片上系統）結合使用，執行道路檢測、停車輔助或前車檢測。R-Car SoC會根據圖像傳感器發出的數據進行圖像識別，聯網的RH850/P1x-C系列MCU會進行判斷并應用控制。只需少量組件就可以創建這樣的系統。

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