ETC车载电子标签(OBU）的芯片和方案选型

OBU英文全称是On Board Unit，指的是车载电子标签(OBU)，市面上常见的名称是粤通卡ETC、ETC速通卡、ETC苏通卡等。车载电子标签(OBU)是ETC(Electronic Toll Control，不停车电子收费系统)的重要组成单元，存有车辆的识别信息，多安装于汽车的前挡风玻璃上，在收费站与RSU(Road Side Unit，路侧单元)通过专用短程微波通信(DSRC)进行通讯。当车辆靠近档杆，RSU识别到来自OBU的信号，就会自动打开档杆，在不需要司机停车的情况下自动完成收费处理全过程，提高车辆通行效率。

图1、ETC系统组成

RSU安置在ETC车道上作为路侧基站使用，主要由通信收发信机、RSU天线控制板、微带天线、RSU控制器控制板构成，以完成对信号和数据的收发、调制解调、编码解码，以及加密解码等功能。这里我们着重分析一下ETC系统内的车载电子标签(OBU)的芯片和方案选型。

常见的OBU采用如下方案架构：通过天线单元，车载电子标签(OBU)与车道龙门架RSU之间进行通信，采用5.8GHz无线频段。手机与车载单元OBU通过蓝牙连接，采用2.4GHz无线频段。读卡单元将用户卡与OBU连接，采用13.56MHz频段。

图2、OBU原理框图

车载电子标签(OBU)主要由MCU、射频通信芯片或模块(5.8GHz、2.4GHz和蓝牙芯片)、RFID芯片(13.56MHz读写器芯片)、安全芯片(ESAM芯片)、显示屏、太阳能光伏模块、电池等组成。

MCU的主要玩家有小华、新唐、上海博通和意法半导体，曾有业内人士预估的市场占有率情况：小华占40%左右、新唐占30%左右、上海博通占20%左右，意法半导体占10%左右。这里还有复微、紫光国芯、杰发、琪埔维、德州仪器、国民技术、莱琳斯、航芯、中科微等。通常集成了5.8GHz射频通信的SoC芯片性价比更高，上海博通就有推出集成射频通信芯片和安全芯片的高集成度SoC芯片。 射频通信芯片或模块的主要原厂有上海博通、斯凯瑞利、笙科、德州仪器、亚德诺、高通、微芯、钜芯集成、Nordic、易兆微、泰凌微、捷联微芯等。 RFID芯片的主要原厂有恩智浦、德州仪器、意法半导体、复微、中科微、华大、国民技术、中科微、维晟、上海飞聚、维霖通、科道芯国、捷联微芯等。 安全芯片的主要原厂有亚德诺、国民技术、宏思电子、航芯、紫光同芯等。 电池原厂主要有亿纬锂能、朗升、威特、山木、德力普、日月等。 接下来我们以实际案例做个说明，第一款是与非网拆解的ETC苏通卡。

图3、ETC苏通卡

 

品牌	型号	描述
上海博通(BEKEN)	BK5863N	1颗低功耗SoC芯片，内部集成ARM9处理器、非接触射频卡的读卡器、5.8GHz的射频收发器、太阳能充电管理电路、音频输出、温度传感器、Flash、UART、SPI、I2C、DES等
亿纬锂能(EVE)	ER14250	1颗一次性锂电池，3.6V，1200mAh
复来(RECOVERY)	IFR14200	1颗可充电电池，3.2V，100mAh
威特(VIMUN)	SC-4025-9B	1颗太阳能光伏模块
-	丝印SSESAM08	1颗ESAM安全芯片
-	-	1颗蜂鸣器和1块LCD屏
-	-	触点机械开关、阻容感、LED、连接器、接口、结构件和紧固件、高频陶瓷天线等等

 

表1、ETC苏通卡部分元器件 第二款是ETC速通卡的云星宇TUNA-C10。

图4、ETC速通卡

 

品牌	型号	描述
德州仪器(TI)	M430F5418A	1颗16位低功耗MCU
上海博通(BEKEN)	BK5863N	1颗5.8GHz射频收发芯片，内部集成了包括接收、发射和唤醒在内的全部射频功能的国标ETC收发器
威特(VIMUN)	SC-5520-9A	1颗弱光型非晶硅太阳能电池
复微(FMSH)	FM1702Q	1颗13.56MHz非接触式读卡芯片
晶科鑫(SJK)	-	2颗晶振，分别是32.768MHz、13.560MHz
德海威(MUP)	-	1颗卡座
-	丝印YGG ITSCOS V10	1颗ESAM安全芯片
-	丝印12832J 000097	1块128*32 LCD屏
-	丝印BAT 1601	1颗可充电电池
-	-	1颗一次性锂电池
-	-	1颗蜂鸣器
-	-	触点机械开关、阻容感、LED、连接器、接口、结构件和紧固件、高频陶瓷天线等等

 

表2、ETC速通卡部分元器件

图5、ETC速通卡原理框图

第三款是ETC粤通卡（成谷蓝牙互联网OBU Efsys T103）。

图6、Efsys T103

 

品牌	型号	描述
新唐(NUVOTON)	NANO100SD3BN	1颗32位低功耗MCU，NuMicro Nano100系列特色为超低功耗，低电压工作范围1.8V至3.6V，工作温度: - 40 ℃至85 ℃，内建12MHz高精度晶振 (1%准确度) 。备有丰富的外设，如定时器、看门狗定时器、RTC、PDMA、UART、SPI、I²C、I²S、PWM、12位ADC、12位DAC、ISO-7816等
上海博通(BEKEN)	BK5823	1颗5.8GHz射频收发芯片，内部集成了包括接收、发射和唤醒在内的全部射频功能的国标ETC收发器
山木(MOTTCELL)	IFR14500	1颗可充电电池，3.2V，400mAh
威特(VIMUN)	SC-4324-9	1颗弱光型非晶硅太阳能电池
易兆微(MUP)	YC1021	1颗多模蓝牙芯片
国民技术(NATIONS)	Z32HCD2S	1颗13.560MHz非接触式读卡芯片
国民技术(NATIONS)	Z8HM2	1颗ESAM安全芯片
合泰(HOLTEK)	HT7136-1	1颗电源管理芯片
普冉(PUYA)	P25Q40H	1颗Nor Flash
金彩(JINCAI)	-	1块LCD屏
晶科鑫(SJK)	-	3颗晶振，分别是32.768MHz、13.560MHz和4.096MHz
-	-	1颗蜂鸣器
-	-	触点机械开关、阻容感、LED、连接器、接口、结构件和紧固件、高频陶瓷天线等等

 

表3、Efsys T103部分元器件 总结3款车载电子标签(OBU)的拆解，产品都通过触点机械开关做了防拆设计，而且安全芯片是必选器件。涉及到读写银行非接触卡，可以把该产品看做POS机，金融级安全必不可少。 审核编辑：黄飞