公共自行车租赁系统混合锁桩设计与实现

….
0X7D
0X7E
0X7E …. 0X7D 0X5E ….
0X7D 0X5D 0X7E
17
M1卡扇区划分
信息重要性
历史租还车记录
数
据
加
密
当前租还车信息
等
级
用户基本信息
18
块0 卡号+厂商信息（已固化）
块1 预留 扇区0 块2 预留
块3 密码A
存取控制
块0 用户租车信息
块1 用户还车信息
块2 用户租车信息
工作温度
（-10±5 ~ -40±5）℃
静态功耗
<6W （24V×0.25A）
高低温测试
（-30±2）℃，2h（低温存储） （-70±2）℃，2h（高温存储）
湿度测试
（40±2）℃，90%-96%，48h（恒定湿热）
锁桩数量（同一站点）
≤100个
锁桩供电功率（同一站点） ≤800W
锁桩主控机械尺寸
100mm×100mm
3
充电锁桩硬件设计
4
混合锁桩软件设计
5
测试及总结
8
充电锁桩硬件总体设计
电
充电管理
量
检
Flash存储模 测
GPIO
块
STM32F103
UART
TX RX SPI JTAG
GPIO GPIO GPIO
PSAM卡
SPI
UART
程序下载接口
主车锁控制
STM32F107
读卡模块
副车锁控制
GPIO
UART
CAN总线模块
同时租车数
20
混合锁桩整体设计
模块设计
普
普
普
普
通
通
通
通
桩
桩
桩
桩
充
充
充
电
电
电
桩
桩
桩
锁桩
硬件
天 锁具
通信 模块
线
读
充电模块
卡 器 模
显示 模块
最小 系 统
引 导 程
块
语音 模块
序
天
线 锁具
电源模块
站点
软件 应用 程序 通信 协议 驱动 函数
升级改造
7
论文主要内容
1 课题背景及研究意义
2 混合锁桩总体设计
CAN帧头
净荷(8个字节)
CAN帧尾
……
CAN帧头
净荷(8个字节)
CAN帧尾
15
串行总线帧格式设计
帧头 （首字节）
帧起始
0X7E
数据 （变长）
命令体
校验字 （2字节）
校验字
帧尾 （尾字节）
帧结束
0X7E
命令头（3字节）
帧净荷（变长）
16
串行总线帧格式设计
定义转译字符
命令体
+
校验字
0X7E ….
0X7E
Status：响应消息时有效 0：失败 1：成功
Pro ：协议类型
BIT7
BIT6 BIT5-0
Dire
Status
Pro
SDU帧头（1字节）
Split ：指示SDU帧分裂包 0：SDU帧未分裂 （完整SDU帧） 1：SDU帧分裂 （部分SDU帧）
Eof ：在Split=1时有效 表示此包是否为分裂
后台管理系统
通
信
数 据 库
CAN总线
锁桩
站点
5
CAN总线 锁桩
站点
混合锁桩需求分析
功能需求 正常租还车 调度上下架 锁桩停启用 音量调节 故障处理
6
性能需求
系统性能指标
指标参数
租还车感应时间
≤600ms
用户卡读卡距离
≥10mm
工作电压
锁桩供电电压：+24V ±5% 自行车充电电压：+36V ±5%
✓浅丘陵地势 ✓普通自行车 ✓调度难题
3
✓电动助力车 ✓省时省力
论文主要内容
1 课题背景及研究意义
2 混合锁桩总体设计
3 充电锁桩硬件设计
4
混合锁桩软件设计
5
测试及总结
4
公共自行车租赁系统
文
实
件
时
服
通
务
信
器
防 火 墙
防 火 墙
WEB 服 务 器
网络
视
频
服
务 器
监控中心
运维
通信服务器
交换设备
移 动
读卡器电路
10
滤波电路 天线电路
语音模块电路
增益放大控制电路
11
论文主要内容
1 课题背景及研究意义
2 混合锁桩总体设计
3
充电锁桩硬件设计
4
混合锁桩软件设计
5
测试及总结
12
锁桩软件总体设计
锁桩软件结构
底层驱动移植
通信接口
F L A S H 存 储 模
读 卡 模 块
安 全 管 理 模 块
C A N 总 线
其他扇区
保留
银行卡读写设计
C骑双PU行向卡目认读录证写
骑行主目录
PSAM卡
开始
密钥认证
PSAM卡
电子现金应用目录
小额支付扩展应用目录
锁桩寻卡
银行卡
PSAM卡
选择应用目录
锁桩
发送随机数
产生、保存随机数
产生、保存随机数
银行卡
发送随机数
计算随机数密文 防冲解撞密密文、比对随机数 选卡
内部认证
发送交骑易信息 行 应
验证交用易结果 密 结钥束 文 件
解密骑密文、比对P随SA机M数卡
计算随机数密文
行
循
应
环
用 PSAM卡记
专
录
用 外部文认证
文
件
件
19
远程升级设计
FLASH扇区划分
CAN总线与IAP技术
双映像文件烧写原理
双映像文件
0x08003000 0x08022000
0x08012000
0x08002000 0x08000000
块3 密码A
存取控制
扇区5-11 块0 用户还车信息
块1 用户租车信息
块2 用户还车信息
块3 密码A
存取控制
…
…
块0 当前租车信息
扇区12
块1 当前还车信息 块2 预留
块3 密码A
存取控制
块0 用户余额（钱包）
扇区13
块1 基本信息 块2 预留
块3 密码A
存取控制
密码B 密码B 密码B 密码B 密码B
SDU帧的最后一个包 Len ：表示SDU帧长度
BIT7
BIT6 BIT5-0
Split
Eof
Len
PDU帧头（1字节）
SDU帧头（1字节）
SDU帧净荷（0-59字节） SDU帧（0-60）
PDU帧头(1字节)
PDU帧净荷（7字节）
PDU帧(8个字节)
……
PDU帧头(1字节)
PDU帧净荷（7字节）
PDU帧(8个字节)
电源转换
PM66语音芯片
音
频 电
CD4051译码器
路
LM4871功放
显
UART
示 STM32F103
电
并口
路
LCD12864
站点
VIN 24V
VCC 12V
VCC 5V
VDD 3.3V
LM2596
LM2596
LM1117-3.3
9
处理能力 成本 存储容量 兼容性
RFID射频识别电路
射频载波
公共自行车租赁系统混合锁桩设计与实现
论文主要内容
1 课题背景及研究意义
2 混合锁桩总体设计 3 充电锁桩硬件设计 4 混合锁桩软件设计
5
测试及总结
2
1 课题来源及背景
课题来源：校企合作项目 ——“山西省XX市公共自行车租赁系统开发项目”
✓交通拥堵 ✓环境污染 ✓“最后一公里”难题
✓“零污染、零排放” ✓提高道路利用率 ✓适合短距离出行
串 行 总 线
块
IC卡信息安全
M1
C
卡
P
密
U
钥
卡
管
读
理
写
系
统 初 始 化 配
远 程 更 新
租 还 车 流 程
置
13
CΒιβλιοθήκη BaiduN总线特性
广播传输 3个接收FIFO 报文重传机制
标准帧
14
CAN总线设计
固定报文编号 锁桩物理编号 定义FIFO接收队列
自动重传 约定传输协议
CAN总线帧格式设计
Dire ：包请求（主叫）方向 0：站点到锁桩的请求 1：锁桩到站点的请求