改革开放以后，中国经济得到了较大的发展，经济的增长为高速公路建设提供了充足的资金保障，使高速公路的里程数获得了突飞猛进的增长，这就大大方便了人民的生活。但是随着车辆的增加，传统的人工收费手段已经不能满足现有高速发展的需求，高速公路上的交通拥堵经常发生，因此，本文针对这种现实的状况，设计了一款应用于高速公路不停车收费系统（ETC）中的车载单元（OBU）。本文首先介绍了ETC的研究背景与意义以及国内外发展状况。其后对我国基于ETC系统应用所出台的DSRC协议进行了简单介绍。在对国标DSRC协议进行熟悉之后，又进行OBU系统功能需求分析，核心芯片的选型，并提出了OBU系统架构方案。本文采用两片式电子标签+双界面CPU卡的设计，考虑到系统交易的安全性要求，特别采用ESAM加密认证模块。另外，在芯片的选取中遵循既低功耗又能满足设计要求的方针，其中处理器选择了TI公司的MSP430F5418A，高频读卡芯片选用了NXP公司的RC522，5.8GHz射频收发芯片选用博通公司的BK5822。接着，根据所提出的系统构架，对OBU系统各个模块电路原理图和PCB版图以及所涉及的天线进行了设计与分析。同时对OBU系统进行了软件设计，包括主程序，各个模块的驱动程序，国标DSRC协议中数据链路层的设计与实现等。在完成硬件和软件设计后，本文对各个模块的性能进行了测试与验证。测试结果表明，本文所设计的OBU系统具有高性价比以及小体积的特点，符合预期设计思想。