一种用于ETC收费系统的低功耗通信单元及通信方法与流程

本发明涉及ETC收费系统，尤其涉及一种用于ETC收费系统的低功耗通信单元及通信方法。

背景技术：

目前，国内的正在大力建设ETC系统。作为ETC系统的重要环节，车载OBU通常采用带电池的ETC卡机的形式实现，这个ETC卡机会搭载一个5.8G的无线模块，对于无线模块而言，其低功耗设计是非常重要的，无线模块将直接影响ETC卡机的使用寿命，以及用户的使用体验。但是现有的通信方式下，ETC卡机是实时监听的，其真正起到作用的阶段是进入高速公路以后，而汽车多数情况下行驶于高速公路以外的区域，由于ETC卡机实时监听，则导致其一直处于高功耗状态，不仅浪费电能，而且影响ETC卡机的使用寿命。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种用于ETC收费系统，并且能降低ETC卡机的功耗，进而节省电能、提高ETC卡机使用寿命的低功耗通信单元及通信方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种用于ETC收费系统的低功耗通信单元，包括有发卡机、收卡机和ETC卡机，所述发卡机和收卡机分别设于高速公路的入口处和出口处，所述ETC卡机安装于汽车上，所述发卡机和收卡机分别包括有射频读头设备，所述ETC卡机包括有射频电子开关、主控芯片和无线收发模块，其中：所述射频电子开关用于：当其被发卡机的射频读头设备读取到时，向主控芯片发出中断触发指令；当其被收卡机的射频读头设备读取到时，向主控芯片发出休眠指令；所述主控芯片用于：当其接收到中断触发指令时，启动无线收发模块，并利用所述无线收发模块与发卡机进行数据交互；当其接收到休眠指令时，先利用所述无线收发模块与收卡机进行数据交互，再关闭无线收发模块，之后进入低功耗休眠状态。

优选地，所述射频读头设备为13.56MHz射频读头，所述射频电子开关为13.56MHz射频电子开关。

优选地，所述无线收发模块为5.8GHz通信模块。

优选地，所述发卡机和收卡机之间设有中途5.8GHz读头设备，所述中途5.8GHz读头设备用于与所述无线收发模块交互通信，以监听ETC卡机在行车过程中的数据。

一种用于ETC收费系统的低功耗通信方法，该方法基于一通信单元实现，所述通信单元包括有发卡机、收卡机和ETC卡机，所述发卡机和收卡机分别设于高速公路的入口处和出口处，所述ETC卡机安装于汽车上，所述发卡机和收卡机分别包括有射频读头设备，所述ETC卡机包括有射频电子开关、主控芯片和无线收发模块，所述方法包括如下步骤：步骤S1，当所述射频电子开关被发卡机的射频读头设备读取到时，向主控芯片发出中断触发指令；步骤S2，所述主控芯片接收到中断触发指令后，启动无线收发模块，并利用所述无线收发模块与发卡机进行数据交互；步骤S3，当所述射频电子开关被收卡机的射频读头设备读取到时，向主控芯片发出休眠指令；步骤S4，所述主控芯片接收到休眠指令后，先利用所述无线收发模块与收卡机进行数据交互，再关闭无线收发模块，之后进入低功耗休眠状态。

优选地，所述射频读头设备与射频电子开关基于ISO14443-typeA协议通信。

优选地，所述发卡机和收卡机之间设有中途5.8GHz读头设备，所述无线收发模块为5.8GHz通信模块，所述中途5.8GHz读头设备用于与所述无线收发模块交互通信，以监听ETC卡机在行车过程中的数据。

优选地，所述步骤S2中，所述主控芯片与发卡机完成数据交互之后，所述主控芯片进入休眠状态，所述无线收发模块进入监听状态，当所述无线收发模块监听到中途5.8GHz读头设备发出的5.8GHz信号时，向主控芯片发送唤醒指令，当所述主控芯片接收唤醒指令后，利用无线收发模块与中途5.8GHz读头设备进行数据交互。

优选地，所述主控芯片与中途5.8GHz读头设备完成数据交互后，所述主控芯片进入休眠状态，所述无线收发模块进入监听状态。

本发明公开的用于ETC收费系统的低功耗通信单元及通信方法中，ETC卡机内置有射频电子开关，当汽车行至高速公路的发卡机时，通过射频读头设备发出开卡命令，射频电子开关解析命令后发出中断触发指令至主控芯片，利用中断唤醒主控芯片，使得无线收发模块进入监听状态，并与发卡机进行数据交互，以令发卡机收集相关的行车数据。当汽车要驶离高速公路出口时，再通过射频读头设备发出收卡、结算命令，无线收发模块与收卡机先进行结算等数据交互，结算完成后关闭无线收发模块，同时主控芯片进入低功耗休眠状态，从而实现了在高速公路行车过程中启动ETC卡机，在驶离高速公路后进入低功耗休眠状态，进而节省电能、提高ETC卡机使用寿命。

附图说明

图1为本发明通信单元的组成框图。

图2为本发明优选实施例中通信单元的应用状态示意图。

图3为本发明通信方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种用于ETC收费系统的低功耗通信单元，结合图1和图2所示，该通信单元包括有发卡机1、收卡机2和ETC卡机3，所述发卡机1和收卡机2分别设于高速公路的入口处和出口处，所述ETC卡机3安装于汽车上，所述发卡机1和收卡机2分别包括有射频读头设备4，所述ETC卡机3包括有射频电子开关5、主控芯片6和无线收发模块7，其中：

所述射频电子开关5用于：当其被发卡机1的射频读头设备4读取到时，向主控芯片6发出中断触发指令；当其被收卡机2的射频读头设备4读取到时，向主控芯片6发出休眠指令；

所述主控芯片6用于：当其接收到中断触发指令时，启动无线收发模块7，并利用所述无线收发模块7与发卡机1进行数据交互；当其接收到休眠指令时，先利用所述无线收发模块7与收卡机2进行数据交互，再关闭无线收发模块7，之后进入低功耗休眠状态。

上述通信单元中，为ETC卡机3内置一个射频电子开关5，当汽车行至高速公路的发卡机1时，通过射频读头设备4发出开卡命令，射频电子开关5解析命令后发出中断触发指令至主控芯片6，利用中断唤醒主控芯片6，使得无线收发模块7进入监听状态，并与发卡机1进行数据交互，以令发卡机1收集相关的行车数据。当汽车要驶离高速公路出口时，再通过射频读头设备4发出收卡、结算命令，无线收发模块7与收卡机2先进行结算等数据交互，结算完成后关闭无线收发模块7，同时主控芯片6进入低功耗休眠状态，从而实现了在高速公路行车过程中启动ETC卡机3，在驶离高速公路后进入低功耗休眠状态，进而节省电能、提高ETC卡机使用寿命。

作为一种优选方式，所述射频读头设备4为13.56MHz射频读头，所述射频电子开关5为13.56MHz射频电子开关。

本实施例中，所述无线收发模块7为5.8GHz通信模块。进一步地，所述发卡机1和收卡机2之间设有中途5.8GHz读头设备8，所述中途5.8GHz读头设备8用于与所述无线收发模块7交互通信，以监听ETC卡机3在行车过程中的数据。

本发明还公开一种用于ETC收费系统的低功耗通信方法，结合图1至图3所示，该方法基于上述通信单元实现，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，当所述射频电子开关5被发卡机1的射频读头设备4读取到时，向主控芯片6发出中断触发指令；

步骤S2，所述主控芯片6接收到中断触发指令后，启动无线收发模块7，并利用所述无线收发模块7与发卡机1进行数据交互；

步骤S3，当所述射频电子开关5被收卡机2的射频读头设备4读取到时，向主控芯片6发出休眠指令；

步骤S4，所述主控芯片6接收到休眠指令后，先利用所述无线收发模块7与收卡机2进行数据交互，再关闭无线收发模块7，之后进入低功耗休眠状态。

此外，还包括中途监听步骤，具体是指：所述发卡机1和收卡机2之间设有中途5.8GHz读头设备8，所述中途5.8GHz读头设备8用于与所述无线收发模块7交互通信，以监听ETC卡机3在行车过程中的数据。

本实施例中，所述射频读头设备4与射频电子开关5基于ISO14443-typeA协议通信。

本实施例中，所述发卡机1和收卡机2之间设有中途5.8GHz读头设备8，所述无线收发模块7为5.8GHz通信模块，所述中途5.8GHz读头设备8用于与所述无线收发模块7交互通信，以监听ETC卡机3在行车过程中的数据。

为了进一步降低主控芯片6的能耗，所述步骤S2中，所述主控芯片6与发卡机1完成数据交互之后，所述主控芯片6进入休眠状态，所述无线收发模块7进入监听状态，当所述无线收发模块7监听到中途5.8GHz读头设备8发出的5.8GHz信号时，向主控芯片6发送唤醒指令，当所述主控芯片6接收唤醒指令后，利用无线收发模块7与中途5.8GHz读头设备8进行数据交互。在此基础上，当所述主控芯片6与中途5.8GHz读头设备8完成数据交互后，所述主控芯片6进入休眠状态，所述无线收发模块7进入监听状态。

本发明公开的通信单元及通信方法在优选实施例中，在使用取卡时，通过13.56M读头发开卡命令，电子开关解析命令后开启，输出有效信号至MCU芯片，通过中断唤醒MCU；MCU控制5.8G处于监听状态，收集行车数据，记录行车路程。在回收卡片时，再用13.56M读头发关卡命令，电子开关解析命令后关闭，中断信号撤销，ETC卡片进入休眠。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。