车载单元中智能电源的设计

　　高性能和低功耗是电子系统发展的必然趋势，嵌入式系统的功耗越来越受到人们的关注，这一点对于电池供电的便携式嵌入式系统尤为明显，在大多数嵌入式系统设计中，性能的提高总是伴随着系统功耗的增加，解决好二者之间的矛盾，探索低功耗的电源管理技术，提供切实可行的解决方案，将是全球相关行业共同面临的机遇和挑战。本文以电子不停车收费系统为基础，对系统中车载单元提出了一种有效的智能电源管理解决方案。

　　智能交通系统(IntelligentTransportSystem,简称ITS) 研究领域，是未来交通系统的发展方向，其是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

　　1 ETC系统介绍

　　电子不停车收费(ElectronicTollCollection,ETC)设计成由路边读写设备(Road Side Unit,简称RSU)、车载单元(OnBoardUnit,简称OBU)、IC卡、计算机安全控管技术、网络及账务等几大部分组成。

　　其组成由图1.1 所示：

　　图1. 1 ETC系统组成图

　　OBU 中存有车辆的识别信息，如车牌号、汽车ID号，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，RSU安装于收费站旁边，环路感应器安装于车道地面下。中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息。当车辆通过收费站口时，环路感应器感知车辆，路边单元发出询问信号，车载单元做出响应。并进行双向通信和数据交换，中心管理系统获取车辆识别、车型等信息并和数据库中相应信息进行比较判断，根据不同情况来控制管理系统产生不同的动作。通过路边单元与车载单元进行相互通信和信息交换，以达到对车辆的自动识别，并自动从该用户的专用帐户中扣除通行费，从而实现自动收费。

　　因为OBU在整个ETC 系统中起着非常重要的作用，而电源模块的性能直接关系着OBU能否正常工作。现有的OBU供电方式一般有两种，但各有缺憾。据此，新的低功耗电源设计方法应该产生。

　　2 低功耗智能电源在电子不停车收费系统中应用设计方案

　　如OBU这种以嵌入式处理器为核心的系统，其功耗主要由处理器功耗和外围电路功耗组成。考虑实际的运行情况，汽车在公路上行驶的整个过程中，经过收费站的时间是非常短的，OBU只需要在汽车经过收费站时工作，而且工作时间不到一秒钟，其他绝大部分时间都不需要工作。OBU智能电源管理采用电池供电的方法，控制OBU 工作在两种模式，睡眠模式和激活模式;当车进入收费站时，OBU被激活，开始工作，处于激活模式;当交易完成，车离开收费站后，OBU马上停止工作进入睡眠模式。根据这种特点，对电源采用分级管理的策略，即分为待机电源与工作电源，如图2.1。

　　图2. 1 OBU电源管理分级模块结构图

　　同时，为实现进一步的分时供电控制，工作电源模块又按功能模块划分独立电源回路，各个模块电源独立可控，由主控制器统一协调。

　　激活的MCU,使用中断编写方式，对各个I/O 进行判断后分时控制，输出各个耗电模块的DC/DC使能高电平信号，分时为射频接收、射频发送、基带电路、IC卡读写、账户管理及人机接口供电;在任一时刻，系统除主控制器外最多只为2 个模块供电，大大减少了系统的功耗。