一種用于ETC收費系統的低功耗通信單元及通信方法與流程

本發明涉及ETC收費系統，尤其涉及一種用于ETC收費系統的低功耗通信單元及通信方法。

背景技術：

目前，國內的正在大力建設ETC系統。作為ETC系統的重要環節，車載OBU通常采用帶電池的ETC卡機的形式實現，這個ETC卡機會搭載一個5.8G的無線模塊，對于無線模塊而言，其低功耗設計是非常重要的，無線模塊將直接影響ETC卡機的使用壽命，以及用戶的使用體驗。但是現有的通信方式下，ETC卡機是實時監聽的，其真正起到作用的階段是進入高速公路以后，而汽車多數情況下行駛于高速公路以外的區域，由于ETC卡機實時監聽，則導致其一直處于高功耗狀態，不僅浪費電能，而且影響ETC卡機的使用壽命。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種用于ETC收費系統，并且能降低ETC卡機的功耗，進而節省電能、提高ETC卡機使用壽命的低功耗通信單元及通信方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。

一種用于ETC收費系統的低功耗通信單元，包括有發卡機、收卡機和ETC卡機，所述發卡機和收卡機分別設于高速公路的入口處和出口處，所述ETC卡機安裝于汽車上，所述發卡機和收卡機分別包括有射頻讀頭設備，所述ETC卡機包括有射頻電子開關、主控芯片和無線收發模塊，其中：所述射頻電子開關用于：當其被發卡機的射頻讀頭設備讀取到時，向主控芯片發出中斷觸發指令；當其被收卡機的射頻讀頭設備讀取到時，向主控芯片發出休眠指令；所述主控芯片用于：當其接收到中斷觸發指令時，啟動無線收發模塊，并利用所述無線收發模塊與發卡機進行數據交互；當其接收到休眠指令時，先利用所述無線收發模塊與收卡機進行數據交互，再關閉無線收發模塊，之后進入低功耗休眠狀態。

優選地，所述射頻讀頭設備為13.56MHz射頻讀頭，所述射頻電子開關為13.56MHz射頻電子開關。

優選地，所述無線收發模塊為5.8GHz通信模塊。

優選地，所述發卡機和收卡機之間設有中途5.8GHz讀頭設備，所述中途5.8GHz讀頭設備用于與所述無線收發模塊交互通信，以監聽ETC卡機在行車過程中的數據。

一種用于ETC收費系統的低功耗通信方法，該方法基于一通信單元實現，所述通信單元包括有發卡機、收卡機和ETC卡機，所述發卡機和收卡機分別設于高速公路的入口處和出口處，所述ETC卡機安裝于汽車上，所述發卡機和收卡機分別包括有射頻讀頭設備，所述ETC卡機包括有射頻電子開關、主控芯片和無線收發模塊，所述方法包括如下步驟：步驟S1，當所述射頻電子開關被發卡機的射頻讀頭設備讀取到時，向主控芯片發出中斷觸發指令；步驟S2，所述主控芯片接收到中斷觸發指令后，啟動無線收發模塊，并利用所述無線收發模塊與發卡機進行數據交互；步驟S3，當所述射頻電子開關被收卡機的射頻讀頭設備讀取到時，向主控芯片發出休眠指令；步驟S4，所述主控芯片接收到休眠指令后，先利用所述無線收發模塊與收卡機進行數據交互，再關閉無線收發模塊，之后進入低功耗休眠狀態。

優選地，所述射頻讀頭設備與射頻電子開關基于ISO14443-typeA協議通信。

優選地，所述發卡機和收卡機之間設有中途5.8GHz讀頭設備，所述無線收發模塊為5.8GHz通信模塊，所述中途5.8GHz讀頭設備用于與所述無線收發模塊交互通信，以監聽ETC卡機在行車過程中的數據。

優選地，所述步驟S2中，所述主控芯片與發卡機完成數據交互之后，所述主控芯片進入休眠狀態，所述無線收發模塊進入監聽狀態，當所述無線收發模塊監聽到中途5.8GHz讀頭設備發出的5.8GHz信號時，向主控芯片發送喚醒指令，當所述主控芯片接收喚醒指令后，利用無線收發模塊與中途5.8GHz讀頭設備進行數據交互。

優選地，所述主控芯片與中途5.8GHz讀頭設備完成數據交互后，所述主控芯片進入休眠狀態，所述無線收發模塊進入監聽狀態。

本發明公開的用于ETC收費系統的低功耗通信單元及通信方法中，ETC卡機內置有射頻電子開關，當汽車行至高速公路的發卡機時，通過射頻讀頭設備發出開卡命令，射頻電子開關解析命令后發出中斷觸發指令至主控芯片，利用中斷喚醒主控芯片，使得無線收發模塊進入監聽狀態，并與發卡機進行數據交互，以令發卡機收集相關的行車數據。當汽車要駛離高速公路出口時，再通過射頻讀頭設備發出收卡、結算命令，無線收發模塊與收卡機先進行結算等數據交互，結算完成后關閉無線收發模塊，同時主控芯片進入低功耗休眠狀態，從而實現了在高速公路行車過程中啟動ETC卡機，在駛離高速公路后進入低功耗休眠狀態，進而節省電能、提高ETC卡機使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明通信單元的組成框圖。

圖2為本發明優選實施例中通信單元的應用狀態示意圖。

圖3為本發明通信方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作更加詳細的描述。

本發明公開了一種用于ETC收費系統的低功耗通信單元，結合圖1和圖2所示，該通信單元包括有發卡機1、收卡機2和ETC卡機3，所述發卡機1和收卡機2分別設于高速公路的入口處和出口處，所述ETC卡機3安裝于汽車上，所述發卡機1和收卡機2分別包括有射頻讀頭設備4，所述ETC卡機3包括有射頻電子開關5、主控芯片6和無線收發模塊7，其中：

所述射頻電子開關5用于：當其被發卡機1的射頻讀頭設備4讀取到時，向主控芯片6發出中斷觸發指令；當其被收卡機2的射頻讀頭設備4讀取到時，向主控芯片6發出休眠指令；

所述主控芯片6用于：當其接收到中斷觸發指令時，啟動無線收發模塊7，并利用所述無線收發模塊7與發卡機1進行數據交互；當其接收到休眠指令時，先利用所述無線收發模塊7與收卡機2進行數據交互，再關閉無線收發模塊7，之后進入低功耗休眠狀態。

上述通信單元中，為ETC卡機3內置一個射頻電子開關5，當汽車行至高速公路的發卡機1時，通過射頻讀頭設備4發出開卡命令，射頻電子開關5解析命令后發出中斷觸發指令至主控芯片6，利用中斷喚醒主控芯片6，使得無線收發模塊7進入監聽狀態，并與發卡機1進行數據交互，以令發卡機1收集相關的行車數據。當汽車要駛離高速公路出口時，再通過射頻讀頭設備4發出收卡、結算命令，無線收發模塊7與收卡機2先進行結算等數據交互，結算完成后關閉無線收發模塊7，同時主控芯片6進入低功耗休眠狀態，從而實現了在高速公路行車過程中啟動ETC卡機3，在駛離高速公路后進入低功耗休眠狀態，進而節省電能、提高ETC卡機使用壽命。

作為一種優選方式，所述射頻讀頭設備4為13.56MHz射頻讀頭，所述射頻電子開關5為13.56MHz射頻電子開關。

本實施例中，所述無線收發模塊7為5.8GHz通信模塊。進一步地，所述發卡機1和收卡機2之間設有中途5.8GHz讀頭設備8，所述中途5.8GHz讀頭設備8用于與所述無線收發模塊7交互通信，以監聽ETC卡機3在行車過程中的數據。

本發明還公開一種用于ETC收費系統的低功耗通信方法，結合圖1至圖3所示，該方法基于上述通信單元實現，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，當所述射頻電子開關5被發卡機1的射頻讀頭設備4讀取到時，向主控芯片6發出中斷觸發指令；

步驟S2，所述主控芯片6接收到中斷觸發指令后，啟動無線收發模塊7，并利用所述無線收發模塊7與發卡機1進行數據交互；

步驟S3，當所述射頻電子開關5被收卡機2的射頻讀頭設備4讀取到時，向主控芯片6發出休眠指令；

步驟S4，所述主控芯片6接收到休眠指令后，先利用所述無線收發模塊7與收卡機2進行數據交互，再關閉無線收發模塊7，之后進入低功耗休眠狀態。

此外，還包括中途監聽步驟，具體是指：所述發卡機1和收卡機2之間設有中途5.8GHz讀頭設備8，所述中途5.8GHz讀頭設備8用于與所述無線收發模塊7交互通信，以監聽ETC卡機3在行車過程中的數據。

本實施例中，所述射頻讀頭設備4與射頻電子開關5基于ISO14443-typeA協議通信。

本實施例中，所述發卡機1和收卡機2之間設有中途5.8GHz讀頭設備8，所述無線收發模塊7為5.8GHz通信模塊，所述中途5.8GHz讀頭設備8用于與所述無線收發模塊7交互通信，以監聽ETC卡機3在行車過程中的數據。

為了進一步降低主控芯片6的能耗，所述步驟S2中，所述主控芯片6與發卡機1完成數據交互之后，所述主控芯片6進入休眠狀態，所述無線收發模塊7進入監聽狀態，當所述無線收發模塊7監聽到中途5.8GHz讀頭設備8發出的5.8GHz信號時，向主控芯片6發送喚醒指令，當所述主控芯片6接收喚醒指令后，利用無線收發模塊7與中途5.8GHz讀頭設備8進行數據交互。在此基礎上，當所述主控芯片6與中途5.8GHz讀頭設備8完成數據交互后，所述主控芯片6進入休眠狀態，所述無線收發模塊7進入監聽狀態。

本發明公開的通信單元及通信方法在優選實施例中，在使用取卡時，通過13.56M讀頭發開卡命令，電子開關解析命令后開啟，輸出有效信號至MCU芯片，通過中斷喚醒MCU；MCU控制5.8G處于監聽狀態，收集行車數據，記錄行車路程。在回收卡片時，再用13.56M讀頭發關卡命令，電子開關解析命令后關閉，中斷信號撤銷，ETC卡片進入休眠。

以上所述只是本發明較佳的實施例，并不用于限制本發明，凡在本發明的技術范圍內所做的修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發明所保護的范圍內。