基于电动汽车的免钥匙进入系统论文_李钰鑫,,李泽欣,,张锋

摘要：如今，在汽车市场中有不少的免钥匙进入系统，但这些系统存在价格昂贵，安全性低等问题，而随着5G技术的到来，加上国家节能减排政策，及人们环保意识的加强，我们基于电动汽车开发出免钥匙进入系统，解决了电动汽车开锁的便利性，同时为车联网技术的深入研究提供一些可行性参考。

关键词：电动汽车；免钥匙；车联网技术

正文：近年来，国家不断通过政策补贴电动汽车，来实现“油转电”的可持续发展战略，以此可以看出，在石油等不可再生资源逐渐枯竭的大背景下，电动汽车产业将得以不断发展。

一、整体设计

本文以市面上的一款电动汽车作为研究对象，目前市面上大部分电动汽车的信息通讯都是集成于CAN网络的，所以这个系统适用于大部分电动汽车。

我们可以通过手机端登录账号，信息上传到中心服务器进行匹配之后，锁定到对应的车载模块。车载模块通过 CAN总线来得到车辆各部分设备的详细信息，然后进行数据分析、整合，之后将处理后的数据通过 GPRS模块发送给中心服务器，中心服务器将数据存储和封装，发送给相应的网络终端；同时接受网络终端发送的控制指令请求，指令经过逻辑运算和规则预处理过后，再发送给车载模块；车载模块收到后进行解析和转化，将控制指令再次封装，使之成为车辆总线可识别的具有控制功能的数据帧，进而实现整个系统的状态监控和实时控制。通过车载模块和服务器，将手机端和电动汽车联系起来，实现免钥匙进入电动汽车的功能。同时运用车载模块，在根本上提升了电动汽车的安全性与智能程度。

二、硬件设计

本系统硬件主要以车载模块为主。车载模块是本系统数据的来源和控制命令的执行机构。该模块主要由电源模块、单片机模块、CAN模块、GPRS模块等构成，其各部分的结构设计图如图1所示。

图1 结构设计框图

考虑到整个系统的功耗，电源模块采用了从车体内部保险丝总控制器面板上取电的方法，用保险取电器进行取电，同时搭载保险丝，保证了本模块的稳定性，同时也不会对汽车电源造成影响。

而汽车内部一般为12V供电，但车载模块中很多芯片需要不同的电压值进行供电，例如MAX232芯片、CAN芯片等需要5V供电，GPRS芯片需要4.2V供电，STM32F107芯片需要3.3V供电，因此需要提供大电流、多电压的供电方式。这里采用L5973D 芯片作为12V到5V的开关电源转换电路控制芯片，作为降压单片开关功率稳压器，其开关电流大于2.5A， 可向负载提供2A直流电流，输入电压范围为4V到36V，输出可设定为1.235V到35V。

单片机模块采用了STM32F107VCT6芯片作为处理器，这款芯片是互连型系列微控制器中的一款性能较强产品，集成了各种高性能工业标准接口，且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用。

CAN模块用SN65HVD230DR芯片来进行数据的收发管理，其具有差分收发能力，最高速率可达1Mb/S，广泛用于汽车领域。

GPRS模块主要用来支持通讯交流获取到的所有数据以及服务器下发的控制指令。该模块使用双频900/1800MHz通讯，支持TCP/UDP传输，支持各项网络参数配置。在配置手机 GSM卡后，通过具体的数据配置，便可以使用串口与MCU进行连接。

三、软件设计

软件设计分为服务器连接和手机端控制两个方面，整体设计流程图如图2所示。

本系统的服务器采用阿里云服务器作为开发平台，2G的内存，40G的磁盘存储空间，1M的带宽性能，在目前的开发中暂时不存在问题，且其具备高度的稳定性、安全性，对于整个系统来说，符合最基本的要求。

手机端通过Web技术，采用HTTP协议，实现中心服务器与手机端的数据交互。传输的数据包在中心服务器进行前置处理、消息队列处理、数据库对比等相关操作后再进行中转发送，完成数据交互。这样极大地保证数据传输的稳定性、实时性、高效性。有关手机端网页界面图如图3所示。

软件设计部分总体在于我们自定义了一个协议用来交互数据包，而要交互的数据内容包括车门开关命令、账号密码等需要交互的数据。该协议解析主要包含：帧头、帧尾判断，数据分割与数据读取等部分。其解析步骤为：

（1）以结束符为结尾接收整包数据。

（2）判断密码数据与中心服务器保存的是否匹配，如果匹配进入（3），不匹配则丢掉接收数据包，返回（1）。

（3）以“;”为分隔符，切割数据包，把切割后的数据依次存入二维数组。

（4）逐个读出二维数组内的指令编号与对应的内容。

（5）执行模块按照预约的命令执行指令内容所表示的动作。

图3 手机端页面

四、系统实验

在确保安全的前提下，我们将本系统安装在电动汽车上，依次通过10m、50m、100m的距离进行测试，测试结果发现，在手机端与电动汽车相隔不同距离的情况下，手机端下达开启车门的指令后，车门都能够顺利打开，且开门时间差较小，满足基本的设计需求。具体的实验数据如下表1所示。

表1

五、结论

现在电动汽车市场的规模在逐步扩大，智能驾驶技术也备受万众瞩目，而本设计进一步提升了电动汽车的智能化程度，加强了移动端与电动汽车的联系，使电动汽车成为了一种“互联网设备”，同时，本作品也将可以为未来智能驾驶技术、车联网技术的发展提供一些可行性参考。

参考文献：

【1】李晨旭.汽车无钥匙进入和一键启动控制系统研究[D].河南：中原工学院，2018.

【2】李滨、秦贵和、赵睿、邵亚辉、穆胜亮.基于CAN总线和互联网的被动无钥匙进入系统[J].计算机工程与设计，2016，37(4):897-901.

【3】李建才，柏婧婷，陈文芳，孙小冬.汽车无钥匙进入和启动控制系统[J].信息与电脑，2017，6：124-127.

基金项目：基于电动汽车的免钥匙进入系统

项目编号：pdjh2019b0322

论文作者:李钰鑫,,李泽欣,,张锋

论文发表刊物:《科学与技术》2019年21期

论文发表时间:2020/4/17

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