聊聊身边的嵌入式:神秘装置如何悄悄拿走你的钱?

原创 TopSemic嵌入式 2025-03-27 08:23


隔空取物,曾经是玄玄乎乎的江湖传说,谁要是说他能办这事儿,十成会被归为骗子之类,隔空取别人钱财,更是只有武侠小说里才出现的绝技。但现实生活中,这种没接触就被人把钱拿走的事情,如今已经不再是离奇故事,而是每天都在发生着,甚至我们都已经习以为常,比如扫个支付码,刷个NFC。但今天我们要说的是ETC(Electronic Toll Collection)。开车过收费站,不用摇车窗、不用掏现金,甚至不用和收费员‘深情对视’,钱就‘嗖’地飞走了,不禁让人想起个词—雁过拔毛。

当然,ETC的“隔空神功”可不是靠内力,而是靠一堆硬核元件的无缝配合。下面就来扒一扒这些“幕后高手”的独门绝技。

1. ETC系统组成与工作原理

ETC系统由车载单元OBU(On Board Unit)、路边单元RSU(Road Side Unit)及后台管理系统构成。OBU存储车辆信息,RSU通过短距通信与OBU交互,完成身份验证与扣费。后台系统则处理交易数据并管理用户账户。我们拆解一个OBU看一下,哪位同学认识路政,我们以后有机会拆一下RSU。

(ETC车载单元OBU)

这个东西在屋子里放了一两年了,居然还有电,低功耗做的还是不错的。

另一面是贴到车辆前车窗上的,黑色的是太阳能电池,中间粘胶面中间有一个防拆按键,从车窗上拆下来时,会产生一个触发事件。

拆开后可以看到右边有两个圆柱形物体,一个是可充电电池,一个是超级电容,这个电容可以在射频电路工作的瞬间,提供大电流放电,减缓电池的老化。

2. 关键元件功能解析

我们看一下电路板的另一面:

2.1 非接触式读卡芯片:FM1702Q

复旦微电子的FM1702Q芯片作为RSU的核心组件,支持13.56MHz RFID/NFC通信,兼容ISO/IEC 14443 Type A标准(如MIFARE Classic标签)。其多接口设计(SPI/I²C/UART)可灵活适配不同控制器,实现高速、精准的车辆身份识别。通过动态调整射频功耗,该芯片进一步优化了OBU的能效表现。FM17520具备三种功耗类型,同时也允许用户关闭射频功能来进一步降低功耗。

2.2 安全认证模块:YGG ITSCOS V10 ESAM芯片

交易安全是ETC系统的核心需求。ESAM芯片通过硬件加密算法保护数据传输,防止中间人攻击或数据篡改。其嵌入式设计可直接集成于OBU中,为每笔交易生成唯一密钥,确保扣费过程的安全性与不可抵赖性。

网上流传有一些视频,就是有人拿个POS机,靠近车子前窗内的ETC,然后轻松刷走卡内的100元钱。这段视频引起很多人的恐慌,那这是ESAM出问题了吗?这还真不能怪ESAM安全芯片。据专家分析,这种情况是因为现在有的ETC卡和银行联名,具有金融功能,如果开通了小额免密支付,则存在被盗刷的风险。砖家的话,你相信呢,还是相信呢?

2.3 低功耗主控制:M430F5418A

德州仪器的MSP430微控制器以超低功耗特性著称,适合部署于需长期运行的OBU设备。其高性能处理能力可同时管理通信模块(如BK5822)、安全芯片及外围传感器,并通过动态电源管理策略延长设备寿命。

2.4 供电方案:弱光太阳能电池与储能设备

威特SC-5520弱光型非晶硅太阳能电池可在阴雨或夜间环境高效蓄能,为偏OBU提供稳定电力。结合可充电电池与超级电容,系统可在光照不足时无缝切换至储能供电,超级电容的快速充放电特性还可应对瞬时高功率需求(如通信模块启动)。

2.5 防拆按键

嵌入OBU外壳,若设备被非法拆卸,立即触发报警并冻结交易功能,防止恶意破坏或数据窃取。

  1. BK5822通信芯片:

博通(BEKEN)的BK5822支持高速无线通信,确保OBU与RSU间数据的实时传输,减少通行延迟。确保车辆以60km/h及以上速度通过时仍可精准识别。

3. 未来展望

3.1 市场规模

政府通过取消省界收费站、ETC通行费优惠等措施推动普及。2025年,中国ETC市场规模预计达到千亿级别,较2020年增长近两倍,其中高速公路领域占据主导地位。全球ETC市场同样呈现增长态势,预计2029年规模将达882亿元(年复合增长率约6.5%)。中国作为全球最大ETC应用国,2023年用户数已突破2.7亿(覆盖率86%),2024年预计用户达3.2亿,覆盖超90%汽车保有量。

3.2 技术趋势

智能化与多功能集成

ETC设备逐步支持移动支付(如支付宝、微信)、车联网服务(实时路况、智能导航)及OBD(车载诊断系统)集成,2025年多功能设备市场份额或达30%。同时ETC方案进一步集成,向SOC方向发展,由后装向前装过度。

小型化与安全性提升

超薄型ETC标签(厚度减少50%)逐渐普及,2025年市场份额预计超50%。技术安全挑战加剧,需应对黑客攻击(如账户盗用事件),企业加大加密技术研发投入。

3.3 竞争格局

中国ETC市场由头部企业主导,金溢科技、聚利科技、万集科技等占据70%以上OBU和RSU设备份额,通行宝等企业在高速公路覆盖率超80%。传统车企与科技公司,如博世、阿里巴巴通过智能ETC设备(集成大数据分析)抢占市场,互联网企业市场份额快速增长。



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