防盗报警单元工作原理及其状态机的设计

作者：时间：2011-10-27来源：网络收藏

引言：

随着汽车保有量的增长，汽车安全防盗问题愈加重要。现在大部分车都实现了防盗报警（anti thief alarm,缩写ATA）功能，主要是通过超声波检测的方式判断是否存在非法进入【1】，然后启动声光报警。这种方式可以有效检测出非法进入，但也存在误报的可能，给周边环境带来很大的困扰。在笔者为某车型设计的集成式车身控制器中，通过检测解锁闭锁动作、点火状态、车身状态和防盗状态综合判断是否安全锁车、是否暴力进入以及是否非法点火，从而实现安全锁车和防盗报警功能，本文首先介绍防盗报警单元（以下简称ATA）的工作原理及其状态机的设计，然后介绍了声光警示、安全锁车的机制及其软件实现。

ATA工作原理：

一个有效的ATA单元需要正确触发报警警示动作，同时避免误触发报警给用户带来的不便，这是通过判断是否正常进入车内和正常点火实现的。

首先在进行锁车时，通过喇叭和转向灯提示用户安全锁车，只有当四门两盖状态（四个车门开关、发动机盖开关、行李箱开关）全部为关闭状态且点火信号无效时才能安全锁车。安全锁车后进入防盗状态，对四门两盖状态及点火信号进行监测【2】，如果未经解锁动作而检测到车门或行李箱或发动机盖被打开，则认为是非法进入，如果检测到点火信号有效，则认为是非法点火，这时通过喇叭和转向灯启动声光报警，进行解锁动作或者在5秒中内检测到点火钥匙ON/OFF切换两次，停止报警回到正常状态。ATA结构如图1所示：

图1：ATA结构示意图

Figure 1:ATA Structure Schematic

ATA单元在钥匙锁车和解锁动作下进行门锁控制的同时，以状态机的形式实现防盗报警状态的跳转，同时伴随着一些警示动作向用户提示当前的车身状态，下面首先对防盗报警状态及其跳转进行分析，描述状态跳转的过程，然后描述车身状态警示动作的设计。

ATA状态机设计：

根据汽车使用方式和安全防盗的需要，设计以下几个状态：正常状态NORMAL、防盗状态SECURITY、等待退出防盗状态QUIT_SECURITY、报警状态ALARM，正常状态对应汽车被正常使用的状态，防盗状态对应安全锁车后的状态，等待退出防盗状态是个中间暂态，对应在防盗状态中，用户解锁车门而不打开的情况，报警状态对应非法进入或非法点火的状态。下面以状态机的方式介绍下这四种ATA状态的跳转。状态图如图2所示：

图2 ATA状态图

Figure 2:ATA State diagram

在四门两盖全闭、点火信号无效的条件下，钥匙遥控闭锁或前门闭锁，ATA进入SECURITY状态，此时启动对车身状态和解锁动作的监测；在SECURITY状态下检测到四门两盖打开或点火信号有效，进入ALARM状态，这时启动声光报警，在SECURITY状态下解锁，进入QUIT_SECURITY状态；QUIT_SECURITY是一个中间暂态，它至多维持20s时间，超时则自动闭锁并再次进入SECURITY状态，这样可以防止用户误按遥控解锁键带来的安全性问题，如果在此期间车门打开，则进入NORMAL状态；在ALARM状态下，报警一个循环后检测到四门两盖全闭且点火信号无效，返回SECURITY状态，也可以通过解锁或者在5S内点火信号ON/OFF切换两次而进入正常状态。具体代码设计在此不再赘述。

ATA警示动作：

由ATA状态机可以看出，状态跳转的条件为解锁闭锁动作、四门两盖状态和点火信号，ATA需要在状态跳转的过程中根据这些条件进行相应的提示和警示【3】。

在锁车时，根据四门两盖状态以及点火信号，判断是否可以安全锁车，如果可以，则执行闭锁动作，同时转向灯闪烁一次、喇叭鸣响一次；如果四门两盖存在打开或微开的状况，不执行闭锁动作，同时转向灯闪烁三次、喇叭鸣响三次，提示车主检查某个未关上的车门或行李箱或发动机盖。解锁则比较简单，转向灯闪烁两次以示区别即可。

在安全锁车进入防盗状态后，BCM进入低功耗模式，同时使能四门两盖及点火信号的开关中断唤醒功能，当存在非法进入或非法点火的情况，会通过四门两盖或点火信号的开关状态体现出来，这时唤醒CPU，同时启动声光报警-转向灯闪烁、喇叭鸣叫40s，循环四次，退出报警状态则停止声光报警。

对于四种ATA状态，则通过一个功率非常小的报警LED灯的闪烁方式进行区分，NORMAL状态下LED熄灭，SECURITY状态和ALARM状态采取周期为4s、占空比为10%的PWM方式闪烁，在暂态QUIT_SECURITY状态下，LED以200ms为周期快速闪烁。[next]

下面给出喇叭警示相关的代码，其中喇叭控制DrivePort和时间计时部分的代码TimerStart和TimerStop【4】等在此不再赘述。

void HornTweet(HornOper mode)

{

if(SILENCE==mode){

if(SILENCE!=Alarm_spkr_cyout){

DrivePort(ALARM_SPKR_OUT,DRIVEOFF);

TimerStop(SPKR_FLASH_MS);

TimerStop(SPKR_PERIOD_3S);

TimerStop(SPKR_SHOUT_30MS);

Alarm_spkr_cyout=SILENCE;

}

}else if((TWEETONCE==mode)||(TWEETTWICE==mode)||(TWEET3TIMES==mode)){

if(mode!=Alarm_spkr_cyout){

DrivePort(ALARM_SPKR_OUT,DRIVEON);

if(TWEETONCE==mode){

TimerStart(SPKR_FLASH_MS,360,0,1);

}else if(TWEETTWICE==mode){

TimerStart(SPKR_FLASH_MS,360,0,3);

}else if(TWEET3TIMES==mode){

TimerStart(SPKR_FLASH_MS,360,0,5);

}

Alarm_spkr_cyout=mode;

}

安全锁车

安全锁车是ATA单元的一个重要组成部分，如图2所示，它也是进入防盗状态的关键触发条件。在四门两盖全闭、点火信号无效的条件下，按下遥控闭锁开关或转动前门钥匙孔可以触发安全锁车。为了避免误锁车，需要对前门钥匙闭锁开关和遥控闭锁开关进行一定的消抖和过滤，同样的情况也适用于解锁操作，误解锁对于汽车安全的影响不言而喻【5】。

对于ATA单元来说，前门钥匙闭锁开关是一个物理开关信号，遥控闭锁开关按下时每隔一定周期会发送相应的RF报文，在一定时间间隔内检测是否存在遥控闭锁开关按下的RF报文可以判断该开关是按下状态还是松开状态，把它们统一为开关信号，逻辑上对应以下三个变量：switch_state开关状态、swon_event无效到有效的变化、swoff_event有效到无效的变化【6】，需要闭锁开关维持150ms的按下时间，才认为是有效的闭锁信号，该部分的消抖程序原理是统计开关按下的维持时间是否超过150ms，程序如下所示：

CountOver=CountTimes(FRONTDOORKEY_LOCK_SWITCH,FRONTDRKEY_LOCK_150MS,Fdkey_lock150ms_validtimes);

if(1==CountOver){

CountOver=0;

if(1==Fdkey_lock150ms_validtimes){

Fdkeydrivdr_lk_signal=1;

}

Fdkey_lock150ms_validtimes=0;

}else{

;

}

CountTimes函数如下所示：

uchar CountTimes(SwId SwitchId,TimerId TmId,uchar* ValidTimes)