帶有雙存儲器芯片的電子車牌的制作方法
【專利摘要】帶有雙存儲器芯片的電子車牌，涉及電子技術。本發(fā)明包括模擬前端模塊、存儲器模塊以及與二者連接的數(shù)字處理控制模塊，所述存儲器模塊包括永久存儲單元和可擦寫存儲單元，所述永久存儲單元用于存儲車輛登記信息。本發(fā)明有效地克服了現(xiàn)有電子車牌的安全性差、保存時間短的缺陷。
【專利說明】帶有雙存儲器芯片的電子車牌
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術。
【背景技術】
[0002]美國專利12/796，031公開了一種儲存器，即本發(fā)明所稱的XLPM儲存器。
[0003]電子車牌已經(jīng)廣泛的應用于交通管理(包括ETC不停車電子收費系統(tǒng))，具有準確、快捷的特點，但由于電子車牌信息容易被復制，因此無法有效杜絕假套車牌的出現(xiàn)。此外，現(xiàn)有電子車牌多采用可擦寫EEPROM作為存儲器，其保存時間非常有限，且易受外界環(huán)境影響，如紫外線、高低溫、其它輻射等等，外部惡劣環(huán)境的影響會使得電子車牌內(nèi)部信息丟失，電子車牌在使用一段時間后容易出現(xiàn)讀取困難甚至無法識別的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種更為安全的電子車牌技術。
[0005]本發(fā)明解決所述技術問題采用的技術方案是，帶有雙存儲器芯片的電子車牌，包括模擬前端模塊、存儲器模塊以及與二者連接的數(shù)字處理控制模塊，其特征在于，所述存儲器模塊包括永久存儲單元和可擦寫存儲單元，所述永久存儲單元用于存儲車輛登記信息。
[0006]進一步的，所述永久存儲單元為XLPM存儲器。所述可擦寫存儲單元為EEPROM存儲器。所述永久存儲單元還用于存儲電子車牌ID，所述可擦寫存儲單元用于存儲EPC碼和自定義用戶信息。
[0007]所述數(shù)字處理控制模塊包括數(shù)字解碼器、命令譯碼器、控制器、返回模塊、循環(huán)冗余校驗碼電路及存儲器接口電路，數(shù)字解碼器連接命令譯碼器和循環(huán)冗余校驗碼電路；控制器連接命令譯碼器和循環(huán)冗余校驗碼電路；返回模塊連接循環(huán)冗余校驗碼電路、控制器和存儲器接口電路，存儲器接口電路還與控制器連接；數(shù)字解碼器用于將模擬電路發(fā)送給數(shù)字電路的信號譯碼為數(shù)字信號，送給CRC模塊進行CRC校驗，同時也送給命令譯碼器解碼命令；命令譯碼器用于將數(shù)字解碼器送來的數(shù)字信號解碼，并存儲命令參數(shù)；循環(huán)冗余校驗碼電路用于在接收數(shù)據(jù)時，對數(shù)字解碼器發(fā)送來的數(shù)字信號進行CRC校驗，并判斷校驗是否通過，在數(shù)字電路發(fā)送數(shù)據(jù)時，對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行CRC運算；控制器用于在CRC校驗正確后執(zhí)行各條命令，并控制數(shù)字電路整個狀態(tài)機的轉(zhuǎn)換，在命令執(zhí)行完成后需要操作存儲器時，控制存儲器的讀寫，并在命令需要返回數(shù)據(jù)時控制返回的數(shù)據(jù)；存儲器接口電路用于在控制器或返回模塊的控制下執(zhí)行對存儲器的讀寫；返回模塊用于在命令執(zhí)行完以后，由控制器控制需要返回的數(shù)據(jù)，如果需要返回存儲器中的數(shù)據(jù)，則控制存儲器接口模塊執(zhí)行對存儲器數(shù)據(jù)的讀取，如果返回的數(shù)據(jù)需要CRC運算，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到CRC模塊執(zhí)行運算，并將運算后的數(shù)據(jù)返回。
[0008]所述存儲器模塊還包括信號選擇模塊、高壓產(chǎn)生電路；信號選擇模塊連接EEPROM存儲器、XLPM存儲器，用于選擇輸入的控制信號，送至EEPROM存儲器或XLPM存儲器；以及選擇從EEPROM存儲器或者XLPM存儲器讀出的存儲內(nèi)容；EEPR0M存儲器連接信號選擇模塊和高壓產(chǎn)生電路，用于存儲可以更改的內(nèi)容；XLPM存儲器連接信號選擇模塊和高壓產(chǎn)生電路。
[0009]所述高壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生支持XLPM存儲器的電壓和支持EEPROM存儲器的電壓。所述EEPROM存儲器和XLPM存儲器共用數(shù)據(jù)總線和控制總線。
[0010]本發(fā)明采用了 2Kbits永久存儲區(qū)+2Kbits可擦除存儲區(qū)相結(jié)合的電子車牌設計模式，可擦除存儲區(qū)可以存放需要修改的信息，以滿足電子車牌靈活性應用的需求。永久存儲器采用XLPM來存儲車牌及車輛等重要信息，XLPM具有防篡改、成本低、保存時間超過100年的優(yōu)勢，這能有效地克服了現(xiàn)有電子車牌的安全性差、保存時間短的缺陷。同時采用加密方案，對電子標簽存儲區(qū)加密，只允許授權讀寫裝置訪問，電子車牌各存儲區(qū)可分區(qū)獨立管理，可按用戶需求分別設置為“只讀”，“永久性只讀”，或“密鑰認證可讀/可寫”，進一步實現(xiàn)防篡改。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的模塊結(jié)構圖。其中，雙存儲器即具有可擦寫存儲器和永久存儲器的存儲器模塊。
[0012]圖2是本發(fā)明的射頻模擬前端的結(jié)構圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的數(shù)字處理控制模塊結(jié)構圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的存儲器模塊結(jié)構圖。
[0015]圖5是本發(fā)明的聞壓廣生電路的不意圖。
[0016]圖6是本發(fā)明的EEPROM存儲器結(jié)構示意圖。
[0017]圖7是本發(fā)明的XLPM存儲器結(jié)構示意圖。
[0018]圖8是本發(fā)明的EEPROM儲存器和XLPM儲存器共用總線的結(jié)構示意圖。
[0019]圖9是本發(fā)明的儲存器地址資源規(guī)劃示意圖。
[0020]圖10是本發(fā)明的電子車牌的存儲區(qū)分布圖。
[0021 ]圖11是車輛監(jiān)測流程圖。
[0022]圖12是本發(fā)明的電子車牌用于ETC識別機制的流程示意圖。
[0023]圖13是ETC系統(tǒng)中電子車牌/[目息寫入流程不意圖。
【具體實施方式】
[0024]低頻(125KHZ,134.2KHZ)、高頻(13.56MHZ)、超高頻(433MHZ, 840MHZ ?960MHZ)電子標簽芯片由射頻模擬前端、數(shù)字處理控制模塊以及雙存儲器組成，射頻前端將射頻能量轉(zhuǎn)化為電路可用的直流能量，同時將射頻信號解調(diào)，恢復出讀寫器發(fā)送的包絡信號，并將數(shù)字處理控制模塊返回的數(shù)字信號調(diào)制輸出。
[0025]參見圖1。數(shù)字處理控制模塊用于處理射頻模擬前端電路解調(diào)后得到的數(shù)字基帶信號，控制與雙存儲器進行通信，同時根據(jù)閱讀器發(fā)送的命令，返回相應的信號。其主要包括了時鐘同步模塊、解碼模塊、編碼模塊、、控制單元和存儲器接口處理等幾個主要組成部分。
[0026]雙存儲器由XLPM存儲器和EEPROM組成，用于存儲芯片的ID號、法定信息和其它特征信息等相關信息。[0027]微波段(2.4GHZ)的RFID電子標簽芯片架構如圖1，由射頻模擬前端、數(shù)字處理控制模塊、雙存儲器以及電源管理模塊組成。電源管理模塊用于接收外部輸入電源并對芯片進行低功耗控制。
[0028]參見圖2。射頻模擬前端由匹配網(wǎng)路、整流器、穩(wěn)壓器、振蕩器、電壓參考電路、解調(diào)器及方向散射電路組成。匹配網(wǎng)絡實現(xiàn)標簽芯片的輸入阻抗與天線之間的阻抗匹配，從而滿足最大功率傳輸條件。
[0029]整流器將天線接收到的交流信號轉(zhuǎn)換為直流電壓，產(chǎn)生標簽芯片所需的電源，而穩(wěn)壓器則是為整流器所產(chǎn)生的直流電壓提供泄流支路，產(chǎn)生穩(wěn)定的電源電壓，從而對電源電壓起到限幅以及保護芯片的作用。
[0030]電壓參考電路產(chǎn)生穩(wěn)定的、與溫度和電源電壓無關的基準電壓，并為其他模塊提供電壓電流偏置。
[0031 ] 振蕩器為邏輯控制電路提供穩(wěn)定的時鐘信號，并由此產(chǎn)生上電復位信號。
[0032]解調(diào)器對閱讀器接收到的包絡信號進行解調(diào)，獲得所需的數(shù)字基帶信號，將其提供給數(shù)字處理控制模塊，并最終將控數(shù)字處理控制模塊返回的信號經(jīng)反向散射電路，返回給閱讀器。
[0033]參見圖3。數(shù)字處理控制模塊由數(shù)字解碼器、命令譯碼器、控制器、返回模塊、CRC(循環(huán)冗余校驗碼)及存儲器接口電路組成。
[0034]數(shù)字解碼器將模擬電路發(fā)送給數(shù)字電路的信號譯碼為數(shù)字信號，送給CRC模塊進行CRC校驗，同時也送給命令譯碼器解碼命令。
[0035]命令譯碼器將數(shù)字解碼器送來的數(shù)字信號解碼，并存儲命令參數(shù)。
[0036]CRC (循環(huán)冗余校驗碼)電路在接收數(shù)據(jù)時，對數(shù)字解碼器發(fā)送來的數(shù)字信號進行CRC校驗，并判斷校驗是否通過，在數(shù)字電路發(fā)送數(shù)據(jù)時，對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行CRC運算。
[0037]控制器在CRC校驗正確后，執(zhí)行各條命令，并控制數(shù)字電路整個狀態(tài)機的轉(zhuǎn)換。在命令執(zhí)行完成后需要操作存儲器時，控制存儲器的讀寫，并在命令需要返回數(shù)據(jù)時控制返回的數(shù)據(jù)。
[0038]存儲器接口電路在控制器或返回模塊的控制下執(zhí)行對存儲器的讀寫。
[0039]返回模塊在命令執(zhí)行完以后，由控制器控制需要返回的數(shù)據(jù)，如果需要返回存儲器中的數(shù)據(jù)，則控制存儲器接口模塊執(zhí)行對存儲器數(shù)據(jù)的讀取。同時，如果返回的數(shù)據(jù)需要CRC運算，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到CRC模塊執(zhí)行運算，并將運算后的數(shù)據(jù)返回。
[0040]參見圖4。雙存儲器由4個模塊組成:信號選擇模塊、EEPROM存儲器、高壓產(chǎn)生電路、XLPM存儲器。
[0041]信號選擇模塊用來將輸入的控制信號，如read，write讀寫信號進行選擇，送至EEPROM或XLPM存儲器。使得EEPROM或XLPM存儲器其中一個被允許操作。而另外一個未被選擇的存儲器不能被操作。對于從EEPROM或者XLPM存儲器讀出的存儲內(nèi)容同樣可以加以選擇。
[0042]EEPROM用來存儲可以更改的內(nèi)容，即存儲的內(nèi)容可由外部的指令信號控制，進行多次的擦除和編程。
[0043]XLPM存儲器存入的內(nèi)容只能被寫入一次，即一旦內(nèi)容被寫入，將不能被擦除和編程。[0044]參見圖5。雙存儲器編程的高壓由高壓產(chǎn)生電路提供，此電路分為兩個部分，用以產(chǎn)生兩個高壓，分別提供給XLPM存儲器和EEPROM編程使用。第一部分為CPl (電荷泵1)，由1.5v的輸入產(chǎn)生8.5v的輸出。8.5v的高壓提供XLPM存儲器編程電壓。第二部分為CP2(電荷泵2)，CP2是在CPl輸出基礎上產(chǎn)生編程電壓，即以CPl輸出的8.5v作為CP2的輸入，產(chǎn)生15.5v的高壓。此高壓提供EEPROM存儲器編程電壓。
[0045]參見圖6。EEPROM存儲器包含:EEPR0M單元陣列，行解碼器，列解碼器，數(shù)據(jù)緩沖電路。
[0046]參見圖7。XLPM存儲器包含:XLPM存儲單元陣列，行解碼器，列解碼器，數(shù)據(jù)緩沖電路。
[0047]如圖8所示，將EEPROM和XLPM存儲器結(jié)合在一起的存儲器，數(shù)據(jù)及控制總線是共用的，這樣能降低使用的難度。
[0048]EEP_XLPM_SEL作為片選信號，選擇分別對XLPM存儲器或EEPROM讀寫操作。
[0049]在RFID芯片中運用雙存儲器，并對地址資源進行規(guī)劃，具體如圖9所示。按page(頁面)方式管理整個存儲器空間。PageO和page I是EEPR0M，page2和page3是XLPM存儲器。每個page有32個block,每個block由4個bytes (字節(jié))組成。
[0050]更具體的實施例參見圖10。本發(fā)明的帶有雙存儲器芯片的電子車牌包括模擬前端模塊、存儲器模塊以及與二者連接的數(shù)字處理控制模塊，其特征在于，所述存儲器模塊包括永久存儲單元和可擦寫存儲單元，所述永久存儲單元用于存儲車輛登記信息。所述車輛登記信息包括車牌號，還可以包括發(fā)動機號、車主信息等其他各項機動車登記信息。
[0051]所述永久存儲單元為XLPM存儲器。所述可擦寫存儲單元為EEPROM存儲器。車牌信息、車牌號及TID (Tag Identifier)保存在XLPM中，數(shù)據(jù)保存時間很長，可以有效保證數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)無法被篡改。
[0052]EEPROM存儲器用來保存用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)允許被改寫，可以將車輛收費記錄存在其中，收費記錄及進出高速路口等信息要求能夠反復改寫，EEPROM的反復可擦寫特征就能滿足靈活應用需要。
[0053]對車輛監(jiān)測時的流程參見圖11。電子車牌通過檢測裝置時，通過射頻傳輸，電子車牌的ID會上傳到計算機，經(jīng)數(shù)據(jù)分析比對可知其是否為合法電子車牌，正確的車輛被識別后，自動抬桿，如果信息不對，攝像機會抓拍取證并報警。
[0054]圖12-13為ETC系統(tǒng)中的電子車牌和ETC系統(tǒng)工作流程，包括:
[0055]Ca)首先判斷電子車牌是否正常有效，讀取XLPM中關鍵信息區(qū)，如果沒有設置訪問密鑰，可以被直接讀取。
[0056](b)如果需要訪問密鑰，ETC系統(tǒng)中的讀卡器將輸入正確密鑰，以正常訪問相關數(shù)據(jù)區(qū)。
[0057](c)讀電子車牌TID區(qū)的唯一標識，可用于密鑰的生成和數(shù)據(jù)的加密。
[0058]寫入流程:
[0059](I)寫入規(guī)劃好的EPC區(qū)的數(shù)據(jù)，可以用于車輛的分組、分類等。
[0060](2)寫入規(guī)劃好的USER區(qū)數(shù)據(jù)，包括車輛的電子檔案信息、繳費標志信息等。
[0061](3)采用單向散列生成標簽的訪問密鑰，寫入標簽的密碼區(qū)。
[0062](4)設置各個區(qū)域的讀寫權限，將密碼區(qū)永久鎖定，保證訪問密鑰不能被讀寫，其它區(qū)域根據(jù)具體的應用需求設置可逆鎖定還是永久鎖定。
[0063]說明書已經(jīng)充分說明本發(fā)明的原理和必要技術內(nèi)容，普通技術人員能夠依據(jù)說明書實施本發(fā)明，故不再贅述更加具體的技術細節(jié)。
【權利要求】
1.帶有雙存儲器芯片的電子車牌，包括模擬前端模塊、存儲器模塊以及與二者連接的數(shù)字處理控制模塊，其特征在于，所述存儲器模塊包括永久存儲單元和可擦寫存儲單元，所述永久存儲單元用于存儲車輛登記信息。
2.如權利要求1所述的帶有雙存儲器芯片的電子車牌，其特征在于，所述永久存儲單元為XLPM存儲器。
3.如權利要求2所述的帶有雙存儲器芯片的電子車牌，其特征在于，所述可擦寫存儲單元為EEPROM存儲器。
4.如權利要求1所述的帶有雙存儲器芯片的電子車牌，其特征在于，所述永久存儲單元還用于存儲電子車牌ID，所述可擦寫存儲單元用于存儲EPC碼和自定義用戶信息。
5.如權利要求1所述的帶有雙存儲器芯片的電子車牌，其特征在于，所述數(shù)字處理控制模塊包括數(shù)字解碼器、命令譯碼器、控制器、返回模塊、循環(huán)冗余校驗碼電路及存儲器接口電路，數(shù)字解碼器連接命令譯碼器和循環(huán)冗余校驗碼電路；控制器連接命令譯碼器和循環(huán)冗余校驗碼電路；返回模塊連接循環(huán)冗余校驗碼電路、控制器和存儲器接口電路，存儲器接口電路還與控制器連接； 數(shù)字解碼器用于將模擬電路發(fā)送給數(shù)字電路的信號譯碼為數(shù)字信號，送給CRC模塊進行CRC校驗，同時也送給命令譯碼器解碼命令； 命令譯碼器用于將數(shù)字解碼器送來的數(shù)字信號解碼，并存儲命令參數(shù)； 循環(huán)冗余校驗碼電路用于在接收數(shù)據(jù)時，對數(shù)字解碼器發(fā)送來的數(shù)字信號進行CRC校驗，并判斷校驗是否通過，在數(shù)字電路發(fā)送數(shù)據(jù)時，對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行CRC運算； 控制器用于在CRC校驗正確后執(zhí)行各條命令，并控制數(shù)字電路整個狀態(tài)機的轉(zhuǎn)換，在命令執(zhí)行完成后需要操作存儲器時，控制存儲器的讀寫，并在命令需要返回數(shù)據(jù)時控制返回的數(shù)據(jù)； 存儲器接口電路用于在控制器或返回模塊的控制下執(zhí)行對存儲器的讀寫； 返回模塊用于在命令執(zhí)行完以后，由控制器控制需要返回的數(shù)據(jù)，如果需要返回存儲器中的數(shù)據(jù)，則控制存儲器接口模塊執(zhí)行對存儲器數(shù)據(jù)的讀取，如果返回的數(shù)據(jù)需要CRC運算，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到CRC模塊執(zhí)行運算，并將運算后的數(shù)據(jù)返回。
6.如權利要求3所述的帶有雙存儲器芯片的電子車牌，其特征在于，所述存儲器模塊還包括信號選擇模塊、高壓產(chǎn)生電路； 信號選擇模塊連接EEPROM存儲器、XLPM存儲器，用于選擇輸入的控制信號，送至EEPROM存儲器或XLPM存儲器；以及選擇從EEPROM存儲器或者XLPM存儲器讀出的存儲內(nèi)容； EEPROM存儲器連接信號選擇模塊和高壓產(chǎn)生電路，用于存儲可以更改的內(nèi)容； XLPM存儲器連接信號選擇模塊和高壓產(chǎn)生電路。
7.如權利要求6所述的帶有雙存儲器芯片的電子車牌，其特征在于，所述高壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生支持XLPM存儲器的電壓和支持EEPROM存儲器的電壓。
8.如權利要求6所述的帶有雙存儲器芯片的電子車牌，其特征在于，所述EEPROM存儲器和XLPM存儲器共用數(shù)據(jù)總線和控制總線。
【文檔編號】G11C17/18GK103915116SQ201310258126
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年6月9日 優(yōu)先權日:2012年12月31日
【發(fā)明者】彭澤忠, 葉瓊, 向曉安, 王立泉, 劉俊偉, 毛軍華, 申剛 申請人:成都凱路威電子有限公司, 深圳鍵橋通訊技術股份有限公司