一种单片式前装车载电子标签的制作方法

本发明涉及电子标签，具体涉及一种单片式前装车载电子标签。
背景技术：
：目前的车载电子标签使用不方便，不能并与车辆can总线连接，进行信息交互。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种单片式前装车载电子标签。本发明采用的技术方案是：一种单片式前装车载电子标签，包括：电源保护模块，用于单片式前装车载电子标签输入端保护电路；充电模块，用于电池充电及后级电路芯片供电；5.8g通信模块，用于作为主控mcu电路，并设有防拆开关、蓝牙微动开关、蜂鸣器、指示led以及acc检测的外设电路；用于作为交易的核心模块，与rsu进行通讯实现交易流程；蓝牙模块，用于通过主控mcu电路启动蓝牙信号，与主控mcu电路通过串口通讯；esam模块，用于单片式obu应用、身份认证、数据加密；can模块，用于和主控mcu电路通过串口通讯，与车辆进行can网络通信。进一步地，所述电源保护模块的前级电路包括自恢复保险丝f1、肖特基二极管v1和tvs二极管v2；其中v1用于防止电源反接烧坏后级电路；v2为汽车级tvs管，用于释放掉汽车打火瞬间电源线上产生的浪涌，防止瞬态高电压烧坏后级电路器件；所述电源保护模块的后级电路通过两级场效应管v6、v7电路作为高低电压保护，场效应管v13用于关断开关；共模电感l9用于减少电源emc干扰。更进一步地，所述充电模块的输入电源包括第一级低iq、宽电压ldo芯片u13，第二级低iqldo芯片u7；所述ldo芯片u13用于将电压降至5v；所述第二级低iqldo芯片u7用于将5v电压降至3.6v，为电池充电及后级电路芯片供电。更进一步地，所述5.8g通信模块主要包括主控mcu芯片u4，用于主控。更进一步地，所述蓝牙模块主要包括蓝牙芯片u3，通过主控mcu电路启动蓝牙信号，与主控mcu电路通过串口通讯。更进一步地，所述can模块主要包括mcu芯片u6，用于应用其携带的can模块接口，与外部can收发器u8组成与外部can总线的通讯节点。本发明的优点：本发明可以连接车电和车辆can总线，obu通过汽车取电，并与车辆can总线连接，进行信息交互；使用原车电源供电，不存在缺电情况，耐极寒和高温；使用单片式交易，无需用户卡，交易时间短，稳定性好，寿命长。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。图1是本发明的单片式前装车载电子标签的电源保护模块原理图；图2是本发明的单片式前装车载电子标签的充电模块原理图；图3是本发明的单片式前装车载电子标签的5.8g通信模块原理图；图4是本发明的单片式前装车载电子标签的蓝牙模块原理图；图5是本发明的单片式前装车载电子标签的esam模块原理图；图6是本发明的单片式前装车载电子标签的can模块原理图；图7是本发明的单片式前装车载电子标签软件流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参考图1至图6，一种单片式前装车载电子标签，包括：电源保护模块，用于单片式前装车载电子标签输入端保护电路；充电模块，用于电池充电及后级电路芯片供电；5.8g通信模块，用于作为主控mcu电路，并设有防拆开关、蓝牙微动开关、蜂鸣器、指示led以及acc检测的外设电路；用于作为交易的核心模块，与rsu进行通讯实现交易流程；蓝牙模块，用于通过主控mcu电路启动蓝牙信号，与主控mcu电路通过串口通讯；esam模块，用于单片式obu应用、身份认证、数据加密；can模块，用于和主控mcu电路通过串口通讯，与车辆进行can网络通信。本发明可以连接车电和车辆can总线，obu通过汽车取电，并与车辆can总线连接，进行信息交互；使用原车电源供电，不存在缺电情况，耐极寒和高温；使用单片式交易，无需用户卡，交易时间短，稳定性好，寿命长。本实施例中，所述电源保护模块的前级电路包括自恢复保险丝f1、肖特基二极管v1和tvs二极管v2；其中v1用于防止电源反接烧坏后级电路；v2为汽车级tvs管，用于释放掉汽车打火瞬间电源线上产生的浪涌，防止瞬态高电压烧坏后级电路器件；所述电源保护模块的后级电路通过两级场效应管v6、v7电路作为高低电压保护，场效应管v13用于关断开关；共模电感l9用于减少电源emc干扰。本实施例中，所述充电模块的输入电源包括第一级低iq、宽电压ldo芯片u13，第二级低iqldo芯片u7；所述ldo芯片u13用于将电压降至5v；所述第二级低iqldo芯片u7用于将5v电压降至3.6v，为电池充电及后级电路芯片供电。本实施例中，所述5.8g通信模块主要包括主控mcu芯片u4，用于主控。本实施例中，所述蓝牙模块主要包括蓝牙芯片u3，通过主控mcu电路启动蓝牙信号，与主控mcu电路通过串口通讯。本实施例中，所述can模块主要包括mcu芯片u6，用于应用其携带的can模块接口，与外部can收发器u8组成与外部can总线的通讯节点。电源保护模块：1)、本模块为车电输入端保护电路，前级电路由自恢复保险丝f1(型号：smd1812p014tf)、肖特基二极管v1(型号：s3mf)和tvs二极管v2(型号：sm8s36a)组成；其中v1可防止电源反接烧坏后级电路，v2为汽车级tvs管，可释放掉汽车打火瞬间电源线上产生的浪涌，防止瞬态高电压烧坏后级电路器件；2)而共模电感l9(型号：amcw3225p-2-242ts01)可有效的减少电源emc干扰，为设备提供稳定的直流电源。3)后级电路通过两级场效应管v6、v7(型号：s-lbss123lt1g)电路作高低电压保护，电压保护范围是9v～32v，低于或高于这个区间，则场效应管v13(型号：dmp10h4d2s-7)关断。充电模块：1)输入电源通过第一级低iq、宽电压ldo芯片u13(型号：tps7b6950qdcyrq1)降压至5v，5v通过第二级低iqldo芯片u7(型号：tlv70436dbvr)降至3.6v，为电池充电及后级电路芯片供电；2)因ldo芯片u7(型号：tlv70436dbvr)输出端二极管带0.1v左右的压降，使得电容充电电压不能达到最大值3.6v，故将ldo接地端连接肖特基二极管，抬高输出至3.7v，以满足电容充电电压；3)第二级ldo输出端的肖特基二极管可有效防止电池电流回流，r30(100r)大功率电阻即可限制充电电流，防止电池低电量时过充。5.8g模块：1)5.8g模块应用的是低功耗soc芯片u4(型号：bk5870t)，其内部集成32位高性能处理器、5.8ghz的rftransceiver、温度传感器、flash、uart、spi、i2c、des等。系统最高能够运行于64mhz时钟频率，支持标准jtag调试；2)5.8g天线部分rtx、wkin应用同一阵元天线，其射频唤醒功耗5ua,唤醒灵敏度-52dbm；3)bk5870t作为主控mcu，搭载了防拆开关、蓝牙微动开关、蜂鸣器、指示led以及acc检测等外设电路，具体外设作用如下：防拆开关：此为obu设备物理防拆功能，在拆卸过程中按下开关被复位，即obu设备失效；acc检测：与汽车acc线相连，检测汽车发动机启动信号；蓝牙微动开关：自复位开关，可检测开关信号，启动或关闭蓝牙模块；蜂鸣器、led：obu设备通讯交易信号指示；蓝牙模块：1)蓝牙模块主芯片u3(型号：bk3435t)是一种高度集成的蓝牙4.2soc。其集成高性能射频收发器、基带、arm9e内核及丰富的特征外围单元；与开关dcdc稳压器集成，具有超低功耗的特点；2)蓝牙模块主电源可控，通过mcu的io信号启动蓝牙；3)与主控芯片bk5870t通过串口通讯。esam模块：1)esam模块主要应用芯片u1(型号：ciu98_b)，其拥有支持单片式obu应用、身份认证、数据加密、tac计算等特性，支持国密sm4算法，可有效保障交易过程；2)与bk5870t通过模拟7816接口通讯。can模块：1)模块上芯片u6(型号：ac7811qbfe)是采用armcortextm-m3内核的高性能、低功耗mcu，拥有包括256kb的片内flash和64kb静态随机存储器等丰富的资源，此模块上主要应用其携带的can模块接口，与外部can收发器u8(型号：tja1042t/3/1j)组成与外部can总线的通讯节点；2)can总线上共模电感l8(型号：act45b-510-2p-tl003)一方面可滤除can信号线上的传导干扰，另一方面可抑制信号线本身不向外发出电磁干扰，保证can通讯信号；3)can模块与主控芯片bk5870t通过串口通讯。本发明应用于汽车前装etc电子标签，在汽车出厂前安装在前挡玻璃，当车主在高速路通行时，结合dsrc通讯网络和银行后台，能准确记录车辆的通行路径和相关费用，经结算中心后在银行完成通行费用的扣款自检功能：汽车acc上电进行设备自检功能ble蓝牙功能：通过uart外挂专用蓝牙芯片，与手机app实现weicat接口的蓝牙通讯功能etc功能：实现14k微波唤醒；实现gb/t20851定义的dsrc协议；通过esam实现sm4的认证和加解密；通过防拆开关实现防拆功能；通过beep和led实现人机的mmi功能；设备唤醒期间具备看门狗功能和uart调试功能。本发明的软件功能模块架构：设备通过外部中断唤醒事件触发，实现对应事件处理，处理结束则进入休眠自检功能：汽车acc上电时有外部脉冲信号唤醒obu，obu需对如下几个模块实现自检1.检查蓝牙芯片通讯是否正常2.检测esam通讯是否正常3.检测防拆开关是否有效4.如上1/2/3均成功则亮绿灯，蜂鸣器响一声；若1失败则闪红灯，响2声；若2失败则闪红灯，响3声；若3失败则闪红灯，响4声。蓝牙功能：按下蓝牙开关，唤醒obu，开启蓝牙，实现蓝牙通讯。etc功能：1.配置5.8g模块，实现14k唤醒和数据收发功能2.按《取消高速公路省界收费站工程单片式obu交易流程v2.0》和gb/t20851实现dsrc协议流程3.通过io模拟实现iso7816协议对esam的操作4.通过检测防拆开关中断实现设备防拆功能，拆卸后esam标志位应能减值5.通过rsu的setmmi命令能够控制beep和led提示功能前装obu软件共分为三层：1.底层为芯片库程序，为各个内置外设模块提供接口：如adc模块对vcc电压进行采样；uart模块为ble和can通讯提供接口；spi提供5.8g通讯接口；timer为iso7816提供波特率提供时基。2.中间层为driver层，为上层app和底层fwlib提供封装接口，其中5.8g部分封装了dsrc通讯模块，为上层etc提供了发射和接收的接口；iso7816部分封装了esam通讯访问的复位和命令接口；wkup部分封装了休眠设置和唤醒事件处理逻辑；comm部分封装了与ble和can通讯部分的帧结构处理逻辑。3.app层主要由三部分组成：etc应用，can查询配置应用，ble蓝牙发行应用。其中etc应用实现交易和发行的dsrc逻辑。4.如图7的流程图：1.软件整体流程为基于唤醒事件的处理逻辑，当终端上电后会进行各模块初始化配置，然后进行休眠设置并进入休眠状态，以实现低功耗需求；2.在休眠期间，若有拆卸、5.8g、can查询、蓝牙开关触发都将使终端处于唤醒工作状态，通过对唤醒源的查询区分将进行不同的应用处理；3.若处理完后无新的事件任务将进行新的一轮初始化和休眠。自检功能：汽车acc上电时有外部脉冲信号唤醒obu，obu需对如下几个模块实现自检：检查蓝牙芯片，esam通讯是否正常，检测防拆开关是否有效如上均成功则亮绿灯，蜂鸣器响一声；若1失败则闪红灯，响2声；若2失败则闪红灯，响3声；若3失败则闪红灯，响4声。蓝牙功能：采用专用蓝牙芯片，按下蓝牙开关，唤醒obu，开启蓝牙，与手机app实现weicat接口的蓝牙通讯功能。etc功能：配置5.8g模块，实现14k唤醒和数据收发功能；通过io模拟实现iso7816协议对esam的操作；通过检测防拆开关中断实现设备防拆功能，拆卸后esam标志位应能减值；通过rsu的setmmi命令能够控制beep和led提示功能。uart通讯帧格式：主机和从机通讯的数据帧格式如下：stxrsctllencmddatabcc说明如下：以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12