无钥匙进入系统〔PKE〕方案介绍

#1 楼主：楼主：PKE 方案汇总方案汇总 NXP，NEC，PIC 贴子发表于：2010/2/23 20:36:57 不断增加中，目前有方案： PIC 方案 NEC 方案 NXP 方案 文章由网上收集而来。 当我们经历过，我们就获得一份财富。当我们记录着每次经历，我们的财富将得到有效的利用。 【添加到收藏夹】 回复 编辑 引用 结贴 管理 论坛等级： E 币：8296 (E 币换礼) 访问访问 E 空间空间 #2 PIC 方案介绍方案介绍 贴子回复于：2010/2/23 20:37:38 智能无线通讯要求自动操作，即不需要使用者按任何按钮，系统可以自己检测或发送信号，100%独立，在 不同的环境下可以自学习和自适应，在有噪音的环境下可以排除噪音正常的工作。 上述智能无线通讯系统有很多的要求，第一个要求是体积小、成本低，解决方案用一个智能的单片机 来实现，单片机由数字和模拟前端组合成一个芯片；第二个要求是经济的双向通讯，基站命令用 125KHz 低频发送，高频响应，用低频发送成本逐渐降低；第三个要求是通讯距离在 2 米以上，其应答器有高度的 输入灵敏度，在 3 毫伏左右；工作在有噪声的环境下，因为在一般环境下有很多的噪音干扰，所以在设计 系统的时候要求有高度的灵敏度非常重要；此外就是消除天线的方向性，因为控制信号不可能一直从一个 方向发来， 特别是随身携带的单元， 发送的方向不可能控制， 所以在应答器板上使用三个方向的天线 XYZ， 不管信号从哪个方面来都可以接收到；再者是对电池寿命的要求，因为有一些电池是用来作汽车里面胎压 检测系统的，不可能每 6 个月打开换电池，所以采用唤醒滤波器以减少电流使用；最后是数据的安全性要 求，发送信号加密，收到信号时再解密，使用加密解密的算法有很多，Microchip 用 Keylock 算法。 图 1 所示是一个智能被动无匙门禁系统，图示系统和普遍使用的系统有相似的地方也有完全不同的地 方，左边基站由一个单片机和高频的发送器和低频发送器与接 收器组成，基站发出 125KHz 的低频命令，当右面的智能接收器收到信号时会处理信号，信号达到一定的 要求使用高频或低频作为响应。智能的接收器有 3 个接 收方向 XYZ，不管信号从哪个方向送来都可以接收到这个信号，而且使用者不需要任何的按钮。这样的智 能接收器可以自动的接收信号、发送信号和处理信号。 图 2 所示是 PKE 应答器原理图，图中的 PIC16F639 是由 PIC16F636 和 MCP2030 构成，其中 MCP203 2 是模拟前 端，PIC16F636 是另外一个单片机，使用 PIC16F636 和模拟前端组合在一起主要是因为 PIC16F636 有 Keyl ock 加密解密的功能，如 果使用者不需加密解密功能则可以使用 2030 模拟前端和其他的单片机组合。 应用示例应用示例 在汽车系统应用中有很多智能应答器的使用，如智能车辆出入系统、引擎防盗锁止系统(如图 3 所示) 和胎压监测系统（TPMS）。 智能 PKE 应答器不仅适用在汽车里面，也可以应用在其它地方，如车库开门关门、公共停车场，很多汽车 如果有智能应答器，汽车靠近停车场时门会自动打开。 胎压检测系统(如图 4 所示)的显示组主要由三个单位组成：一个在轮胎里面，图中左下角由智能单片 机、胎压传感器和高频发送器组成；右角上方是基站，主要 由一个单片机和一个高频的接收器组成；右方下角是低频触发器，一般放在靠近轮胎很近的车身部分，使 用时每 3 或 4 秒低频触发器会发出一个启动命令给轮胎单 位，轮胎里面的智能单片机收到的信号达到要求时，会告诉胎压传感器去测量轮胎的温度和胎压，然后再 由高频发送器把胎压的数据发给基站。 可编程数字唤醒可编程数字唤醒滤波器滤波器 使用唤醒滤波器的目的主要是减少工作电流，从而可以延长电池的寿命。一般情况下，数字部分一直 保持在睡眠状态，以达到最低的电流使用。而模拟前端不停地寻找输入信号，只有在达到预定的波形也即 输入信号达到要求时，模拟前端才会去唤醒滤波器。 智能被动无钥门禁（智能被动无钥门禁（PKE）系统设计）系统设计 图 5 所示为一个具有无电池和后备电池的应答器电路，有些情况下，如果电池接触不好系统会没有电， 可以用磁场来短暂的给供电，这样应答器在没有电池的情况下照样可以工作。 系统工作要求是，在应答器方面需要有低频的电线，高频发送器，以及一些系统可选后备电子的电路， 此外还要有一个智能的单片机和单片机的部件；基站系统要求有低频发送器、高频接收器、天线、单片机 和单片机的固件部分。 双向通讯距离有一些参数，应答器需要天线调谐及 Q，天线定位使用三维天线，接收灵敏度，输出信 号的调制深度；基站需要输出功率和接收的灵敏度。 天线设计低频普遍是采用 125KHz， 现在使用 LC 谐振电路； 天线类型使用空心线圈或者铁氧体的磁心， LC 的谐振频率和基站的载波频率相同，范围被动标 签在 1 米左右，主动标签在 5 米左右。高频率从 315MHz 到 960MHz，最常见的是 315MHz 和 433MHz， 使用偶极电线刻在 PCB 上，范围相对高 得多，被动标签大概在 5 米左右，主动标签在 100 米左右。 图 6 所示为一个磁通量和天线感应电压关系的公式，这里主要是说明在判断感应电压的时候看到很多的因 素：比如线圈的匝数、接触器线圈表面积、频率、接收电线和发送天线的角度都会影响到天线感应的电压。 图 7 所示为一个天线感应电压和距离的关系，大图上显示了基站和接收器靠的很近的时候，信号的电 压是 200V，小图则显示了距离到 3 米的时候，电压的信号只有达到 5 毫伏峰值，可以看出信号输入的灵敏 度在这里是非常关键的。 我们可以作一下总结，一个智能无线通讯系统需要可靠的自动操作，具体包括智能的双向通讯、低系 统成本、低频输入高灵敏度（这一点比较关键），低功耗以及安全的数据加密和解密，结论是用一个智能 的单片机构建系统可以达到所有要求，因此可以作为一个可靠的解决方案。 当我们经历过，我们就获得一份财富。当我们记录着每次经历，我们的财富将得到有效的利用。 回复 编辑 引用 管理 论坛等级： E 币：8296 (E 币换礼) 访问访问 E 空间空间 #3 NXP 方案介绍方案介绍 贴子回复于：2010/2/23 20:38:32 汽车安全与防盗最初的电子化开始于 1994 年的引擎防盗(IMMO)，恩智浦半导体(当时的飞利浦半导体)作 为第一家半导体公司把 RFID 的电子标签技术 成功的应用于汽车电子引擎锁：通过汽车与钥匙间的 125kHz 的无线通讯实现电子身份识别，来判断启动 汽车引擎。这一技术极大的提高了汽车的安全性，很快 就在欧洲以及北美地区广泛应用，并在短短几年时间内使欧洲的汽车失窃率大幅降低了 90%，因而成为整 个欧洲的汽车标准配置。 遥控钥匙 (RKE) 的出现为人们带来了很好的用户体验，满足了人们对便利性及舒适性的要求，但由于其射频单向通讯的技 术限制，在安全性上有其自身的不足。恩智浦半导体(以下 简称 NXP)适时推出的集成方案(Combi)把引擎防盗和遥控钥匙合二为一，用一颗芯片来实现，既提高了系 统的安全性，又降低了整个钥匙的成本，逐渐替 代独立的遥控钥匙成为欧美日市场上的主流方案。当然，在射频通讯上其依然保留单向通讯，安全性并没 有本质的提高。 图一 2003，NXP 推出了无钥匙系统(PKE 或称 PEPS)，彻底改变了汽车安防应用领域的发展前景，给用户带来了全新舒适与便利的体验：车主在整 个驾车过程中都完全不需要使用钥匙，只需要随身携 带。当车主进入车子附近的有效范围时，车子会自动检测钥匙并进行身份识别，如成功会相应的打开车门 或后备箱；当车主进入车内，只需要按引擎启动按钮，车子 会自动检测钥匙的位置，判断钥匙是否在车内，是否在主驾位置，如成功则发动引擎。千万不要小瞧这个 看似不起眼的改变，它在简化你的生活方面发挥着重大作 用。无钥匙系统绝不仅仅是带来了舒适与方便，其在安全性方面也有了本质的提高，通过低频和射频的双 向通讯，汽车与钥匙之间可以完成复杂的双向身份认证，在 安全性方面与引擎防盗类似， 要远好于传统的遥控钥匙。 从 2003 年少量高端车型成功量产无钥匙系统开始， 全球市场用了两到三年的时间推广普及这一技术，目 前，几乎全球每一个主流车厂都有应用 NXP 的无钥匙产品，覆盖中高端的车型，甚至是低端车型。 我们一起看一下这一技术到底是如何实现的。如 图二所示，无钥匙系统共需要检测判断三种区域：灰色的车外区域，淡粉色的车内区域以及灰白色的主驾 位置。其中灰色的阴影区包括三部分，分别表示主驾，副 驾，后备箱的车门控制的有效区域，当车主带着钥匙进入这一位置时，车子跟钥匙间就可以建立起有效通 讯，通过低频信号的场强检测，车子可以判断出钥匙的相应 位置，由此决定打开对应的车门。淡粉色的车内区域是整个 PKE 系统设计的难点，要精确的判断钥匙是否 在车内，来决定车门状态以及发动机是否可以启动。在一 些高端车型的设计中还会检测灰白色的主驾区域，钥匙是否有效，主驾位置是否有人，避免诸如儿童误操 作导致的引擎启动；另外还可能包括后备箱内区域的检测， 为防止钥匙被误锁入后备箱。综上所述，我们可以发现在无钥匙系统中，区域检测是一个非常重要且区别 于以往各种汽车安防产品的技术，因而区域检测的精度就成 为衡量一个无钥匙系统好坏的重要参数。目前市场上主要有两种相应技术，其一是通过调节低频信号灵敏 度强弱进而根据通讯是否稳定进行模糊判断，其精度有限但 实现方便；其二是基于接收低频信号的强度检测来判断，即 RSSI(Received Signal StrengthIndication)，根据低频信号的大小来计算钥匙与车内低频天线的相对距离，通过多根低频天线交叉 覆盖范围，精确定位钥匙的具体位 置。NXP 的产品全部采用第二种技术。为达到理想的性能参数，NXP 提供了最小 2.5mV 的三维低频接受 前端的信号灵敏度，而典型的灵敏度值可以达到 1mV。不同于其他解决方案的逐次逼近式(SuccessiveApproximation) ADC，NXP 采用 12 位的 Sigma-Delta (-)ADC， 通过多点采样平均来消除噪声干扰， 目前已经实现的最好的车内车外检测精度高达 2cm。 目 前 ， 车厂通常要求的车内车外检测精度为 510cm。 图二 无 钥匙系统的结构框图如图三所示，左侧为汽车端，包括主控制器(Body ControlUnit)， 车门把手和后备箱把手触发模块， 引擎一键启动模块， 引擎防盗基站模块(IMMOBasestation)， 低频发射模块和射频 接收模块。其中三个绿色的模块主要是用来触发整个系统，当车主拉动车门或按下一键启动按钮，相应的 模块会发送中断信号来唤醒主控 MCU，开始整个通讯过 程。常见的无钥匙系统工作模式分两大类：触发模式和扫描模式(polling)，其中触发模式分为机械触发和电 子感应触发，这里需要综合考虑系统成本和系 统性能，例如整个系统的响应时间。引擎防盗基站模块是低频通讯模块(125KHz)，用来实现跟钥匙的近距 离通讯，发动引擎，这一功能是备用方案，又称 “无电模式”，只有在钥匙电池耗尽或者有意外干扰无钥匙系统导致无法正常工作时才会采用。这种情况下， 用户只需要手持钥匙放在固定位置(例如凹槽)，钥匙 就可以跟基站建立通讯，进行身份认证来启动引擎。NXP 的无钥匙系统 PCF7952 和 PCF7953 的一大特色 就是芯片本身集成了引擎防盗功能，完全兼容 NXP 的所有 Transponder 产品，包含 PCF7936。这极大的提高了系统的可靠性而且不需要额外增加成本， 具体细节后续还会提到。 图3：无钥匙系统的结构框图。 低 频发射模块和射频接收模块是无钥匙系统的基本通讯链路，低频发射采用 125KHz，为上行链路，由车子端 发送至钥匙端；射频接收采用 315MHz 或 434MHz，为下行链路，由钥匙端发送至车子端。之所以采用 125KHz，一方面是为了兼容引擎防盗的相关 技术，更为重要的是 125KHz 的信号对距离 敏感，可以实现精确的距离检测，起到关键的定位作用。射频则采用传统 RKE 的频段，一方面兼容遥控钥 匙的基本功能，更利用了其通讯速度快的优势，这里需要 着重声明的是，所谓的通讯速度是指钥匙跟车子间用于认证加密的数据传输，为保证在较短时间内完成无 钥匙开门或点火的过程，需要采用较高的波特率(一般为 820kbps)，通常不建议采用低端的 SAW 发射模块(1kbps 左右)，而采用基于锁相环技术的发射芯片来实 现，例如 NXP 的 PCF7900，其在 FSK 的模式下最高波特率可达到 20kbps。同样是为了这个目的，射频频段也有采用更高频的 868MHz 或 9 15MHz 的趋势。如图所示，低频发射模块 包括多个低频天线，安装于车门把手内用来实现无钥匙进入(Keyless Entry)，安装于车身内部的用来实现无钥匙启动(一键启动 KeylessStart)。 钥匙端的具体框图如图四所示，主芯片是 NXP 的 PCF7952 或 PCF7953，射频发射芯片采用 NXP 的 PCF7900，相应的在车子端的射频接收芯片是 NXP 的 P QJ7910。 PCF7952/53 具有低频模拟前端(LF FrontEnd)，用来连接外围 3D 天线。在无钥匙系统中，钥匙端需要外置 3D 低频天线，可以接收检测外部空 间的 3D 能量场强，分别为 X，Y，Z 轴，通 过叠加 3 个方向上的能量，可以保证钥匙在任何角度都能检测到同样的场强。其中的一轴天线还被复用为 IMMO 的功能，实现无电模式下的引擎启动。通过上行和 下行链路，钥匙跟汽车可以建立起双向通讯，进行复杂的身份认证。最新的一代认证技术称为交互认证技 术(Mutual-Authentication)，不 仅仅需要汽车来认证钥匙，同时也需要钥匙来判断车子是否合法，任何错误都会导致整个通讯结束，以此 来保证系统的安全性。通讯距离是由低频上行链路 125KHz 决定，通常的 PKE 系统工作有效距离为 2.5m 左右，而实际有效开关门距离为 1.5m2m。除了车 内外检测精度以外，钥匙端的功耗也是衡量 一个无钥匙系统好坏的重要指标，PCF7952 自带的电源管理模块可以最大程度的降低整个系统功耗，一套 成熟的无钥匙系统方案，钥匙端在一颗 2032 的 3V 锂电池供电的情况下，电池寿命可以长达三年。 图4：钥匙端的模块框图。 在 无钥匙系统之后，汽车安全与防盗产品将会走向何方？NXP 已经给出了确切的答案：Keylink，即下一代的 汽车钥匙。它最大的突破在于，把车钥匙跟外围 的智能终端联系起来，使钥匙可以跟诸如手机，PDA 等设备实现近距离的无线连接，借助于手机等智能终 端的显示功能和强大的处理能力，一个无比广阔的应用空 间摆在了我们面前： - 随时查询车辆状态，门窗状态，油箱油量，车内温度手机屏幕上的显示应有尽有 - 寻找汽车，通过钥匙跟手机的配合，手机的 GPS 导航帮你轻松找到停车地点 - 轻松制定出行路线，在电脑前将选定的出行路线存入钥匙。进入汽车时，车载导航仪将自动导入出行信 息 - 车辆维护，车辆的出厂记录，维修记录，全部都存在钥匙中，便于维护。 类似以上的应用还有很多很多，下面这则新闻则是 Keylink 的又一新应用，可以让我们更近距离地了解这 一技术，也以此作为本文的结束： 2008 年 10 月 22 日宝马(BMW)技术研发部与恩智浦半导体(NXPSemiconductors，由飞利浦创建的独立半导 体公司)推出全球第一款多功能 车钥匙原型。这款产品原型具备非接触支付功能，个人进入控制以及先进的公共交通电子车票功能，以实 现更强的移动性体验。配备了恩智浦的 SmartMX 安全 芯片，这款产品原型首次实现了通过车钥匙让驾驶者进行快速、安全和便捷的电子支付，为未来的消费者 开创了激动人心的全新应用环境。 作者：周翔，恩智浦半导体汽车电子市场经理 当我们经历过，我们就获得一份财富。当我们记录着每次经历，我们的财富将得到有效的利用。 回复 编辑 引用 管理 论坛等级： E 币：8296 (E 币换礼) 访问访问 E 空间空间 #4 PIC16F639 详细方案详细方案 贴子回复于：2010/2/23 20:44:36 钥匙设计包括一片集成了三轴向模拟前端（Analog Front-End， AFE）的 PIC16F639 单片机 。 采用一片 PIC18F2680 单片机来实现低频发射器。 设计经过优化，只需稍作修改便可集成到现有典型平台中。从可由客户、经销商或工厂在生产线后端 进行编程的许多可扩展功能的整体概念来讲，操作灵活性是至关重要的。 图 1.PKE 原理框图 一.工作原理概述 当低频（LF）发射器检测到触发输入时，将发送一条编码的 125 kHz 报文。该信号范围内的任何应答器均会接收这条报文，并对编码的数据字段进行验证。如果发射器被识别， 将发送一条 RF （433.92 MHz） KEELOQ 编码报文。一个标准的 RKE 接收器对该数据包进行解码，如果被识别，将进行相应的操作。 为降低电流消耗， LF 发射器不会持续轮询应答器。触发事件将把发射器从休眠模式或掉电模式（参 见图 1-1）唤醒。触发输入的可能类型或来源如下： 通过网络传输的命令门把手上红外信号简易微动开关，由门把手装置激活容性临近探测器，该探测器可检 测手靠近门把手时的现场变化为简化起见，本文档所述的应用采用微动开关输入。报文发送后， LF 发射 器将持续轮询应答器。这有助于对方向和范围进行估计。 应答器钥匙以常规按键 RKE 钥匙方式工作。当检测到有效 LF 现场报文时，单片机将如同按下第六 个虚拟按键一样作出响应 ，并发送一个独特的功能码。 RF 接收器/ 解码器组合包括一个 KEELOQ 安全 IC。典型的解码器为 HCS500、HCS512 或 HCS515。本设 计采用用户可编程的 PIC 中档单片机。 图 2： 低频发射器原理图 图 3.使用 PIC16F639 单片机的应答器钥匙原理图 图 4.RF 接收器/ 解码器原理图 当我们经历过，我们就获得一份财富。当我们记录着每次经历，我们的财富将得到有效的利用。 回复 编辑 引用 管理 论坛等级： E 币：8296 (E 币换礼) 访问访问 E 空间空间 #5 NEC 单片机方案单片机方案 贴子回复于：2010/2/23 20:47:03 汽车市场主要的防盗方式包括发动机防盗锁止系统(IMMO)、遥控门锁(RKE)、无钥匙门禁(PKE)、双向智 能钥匙、红外线侦测、气流侦测和 GPS 卫星定位等，其中以 IMMO 和 RKE 的应用最为广泛。无钥匙门禁 系统(PKE)在 RKE 基础之上发展起来，作为新一代防盗技术正在逐步发展壮大，目前已经从高档车市场逐 步进入中档车市场。 资源介绍资源介绍 PD78F0503 和 PD78F0881 是 NEC 电子 ALL FLASH 的 78K0 系列的汽车级产品，采用 NEC 电子第 三代 Flash 技术，降低功耗的同时，也降低了 Flash 的工作电压，仅为 2V。 这两款单片机不仅包括 UART 接口、8/16 位定时器、CSI 接口、多路 10 位 A/D 等通用模块，同时集成了 8 MHz 内部高速时钟和 240kHz 内部低速 时钟。当时钟达到 20MHz 时，指令最短执行时间仅为 0.1s。提供 POC（上电清零电路）和 LVI（低电压 检测电路），这使得整个系统不需外加复位电 路就能保证正常复位，LVI 提供 16 个压差为 0.15V 的电压供选择。内部 Flash 具有自编程功能，可作为模 拟 EEPROM。内置看门狗定时器、按键中 断、乘法器/除法器、时钟输出/蜂鸣器输出电路等。 PD78F0881 是 78K0/Fx2 系列的产品，它是专用的车身控制器，内部集成 10 路定时器，包括 4 路 16 位定 时器和 6 路 8 位定时器，此外还集成了 CAN 和 LIN 的模块，支持 1 通道 CAN 和 1 通道的 LIN 接口，用做 车身接点的控制。 PKE 工作原理工作原理 PKE 工作原理为：当低频（LF）发射器检测到触发输入时，将发送一条编码的低频报文。该信号范围内的 任何应答器均会接收这条报文，并对编码的数据字段进 行验证。如果发射器被识别，将发送一条 RF 加密编码报文。一个标准的 RKE 接收器对该数据包进行解码， 如果被识别，将进行相应的操作。 PKE 应用要求基站和应答器（钥匙）单元之间进行双向通讯。当驾驶员靠近 PKE 系统的感应区域时，只要 触及车门把手或者按下把手上的某一按键，驾驶员携带 的 PKE 系统的身份识别“钥匙”就会接收到基站发送的低频信号，如果这个信号与“钥匙”中保存的身份识别 信息一致，“钥匙”将被唤醒。这个过程能够防止随 机噪声或其他干扰信号唤醒“钥匙”，延长电池寿命。“钥匙”上的三维全向天线输入电路能够保证“钥匙”在 任何方位都能检测到汽车发出的唤醒信号。如图 1 所 示。 “钥匙”被唤醒后将分析汽车发出的认证口令，并发送相应高频信号，为了提高安全性，这些信号都经过加 密处理。汽车将接收到的信号和内部保存的信息相比较， 如果验证通过，则打开车门锁。驾驶员进入车内，只需按一下启动键，汽车发动机就会启动。当然，驾驶 员在按键的时候，PKE 系统首先需要检测“钥匙”设备是 否在车内，然后完成同样的认证过程后才会启动发动机。当驾驶员离开汽车，只需按一下车把手或者车把 手上的某一按键，车门就会上锁，汽车在真正锁定之前，同 样要检测驾驶员的位置，并需经过同样的验证过程。 系统设计系统设计 对应基站和钥匙的双向通信，PKE 在 RKE 基础上增加了短距离的 LF 通信。 在目前的设计中，RF 发射频率采用 433.92MHz，LF 的发射频率采用 19kHz。本设计的钥匙端和基站 端的框图如图 2 和图 3 所示。 钥匙端使用 NEC 电子 78k0 系列 8 位单片机 PD78F0503 微控制器，来完成用户按键的数据编码、加密组 帧，再通过 SAW 声表谐振器电路发射至 UHF 频段；当它接收到 19kHz 的 LF 信号时，利用三个正交放置的线圈作为低频接收天线，由低功耗低频 唤醒芯片 AS3931 解调后，再将数据传送给单片 机进行数据判断，如果数据正确，则发送一条 RF 加密报文。 在低频天线的设计中，由于应答器(钥匙)体积较小，且放置在用户的口袋或手提包中时，因此天线指 向具有随机性，即应答器天线正对基站天线方向的机会最高只有 33%，因此，应答器中的低频天线必须采 用小尺寸的全向天线。 在实际应用中，应答器（钥匙）连续等待并检测输入信号，这会减少电池使用寿命。因此，为减小工作电 流，在 AS3931 搜寻有效输入信号的同时，数字 MCU 部分可以处于待机模式。只有当 AS3931 检测到有效输入信号并输出有效唤醒信号（WAKE 低有效）时， 数字 MCU 部分才被唤醒。MCU 可以设置唤醒信号 的格式，只有在输入信号达到要求时，器件才将检测到的输出有效沿传送到 MCU。 基站端 RF 使用 UHF 射频接收芯片 RX3400 完成信号解调，再将数据传送到车身主控芯片 PD78F0881 进 行数据解密和指令执行；当低频（LF）发 射器检测到触发输入（触摸按键）时，将由串联的 LC 形成低频发射端，发送一条编码的低频报文。由于 1 9kHz 信号的传播能力不强，因此双向通信的距离通常 在 2m 以内。 加密算法采用 DES 算法，也可以使用用户提供的算法。 部分模块介绍部分模块介绍 LF 发射电路 LF 发射电路原理图如图 4 所示，主要由驱动电路、LC 振荡电路和反馈电路组成。驱动电路提供发射 所需的功率，LC 振荡电路由 L 和 C 串联组成，LC 谐振电路的谐振频率由如下公式决定： f=1/2LC 其中 L 为环路电感，C 为环路电容，当工作于 9V 到 12V 直流电源时，天线能达到的最大峰峰值电压 大于 300V，所以本设计中选用电容的耐压值为 630V。反馈电路为了同步电压和电流的相位，增加发射功 率。 触摸按键触摸按键 触摸按键电路图如图 5，当有手指触摸时其电路图如图 6。如果手指没有触摸到焊盘，当有固定频率和占空 比 PWM 输入时，A/D 端口的电压为 Vo1。由于人体 等效成一个小电容 C1，所以触摸点的电压被电容 C1 分压，最终右端处输入电压将会降低，变为 Vo2。Vo 1 和 Vo2 的关系为：Vo1 Vo2。 经过调整一些参数，比如与右端输出端口相连的电阻，可调整端口输出电压 Vo 的大小，所以当（Vo 1 - Vo2）的结果大于某个值时，认为有按键按下。 数据结构数据结构 RF 加密数据帧格式如图 7 所示。 16bit 同步计数器：每当一个按键被按下时，同步计数器会自动加 1 并存储在内部 EEPROM 中，接收方 有 16bit 同步计数器与之相匹配，密文传送； 64bit 密钥：64bit 密钥会被烧录在内部的 EEPROM，用来产生跳码，遥控器的密钥必须与接收解码器 相同，不同的制造商拥有不同的密钥； 身份码：用来识别遥控器与接收器之间的关系，每一编码 IC 或控制器其身份码均不相同； 识别码：是身份码的低 12bit，用于校验传输中可能出现的错误； 密文传送功能码：遥控器按键状态或遥控器指令数据发射。 参数(身份码，同步计数器，密钥)安全保存 a)接收方数据有效性判断： 1、解密后的 2bit 功能码应与固定码中 2bit 功能码相等； 2、解密后的 12bit 识别码应为固定码中 30bit 身份码的低 12 位； 3、接收的身份码应与接收方保存的身份码一致。 b)接收方 16bit 同步计数器的判断： 1、(解密后的 16bit 同步计数器)-(接收方保存的 16bit 同步计数器)16，更新接收方 16bit 同步计数器， 执行相应操作； 2、16(解密后的 16bit 同步计数器)-(接收方保存的 16bit 同步计数器)32K，暂存收到的 16bit 同步计 数器，不执行操作； 3、(解密后的 16bit 同步计数器)-(接收方保存的 16bit 同步计数器)32K，不操作。 c)接收方学习功能 1、方便生产配对； 2、初始状态下接收方只有 64bit 密钥，通过学习获得遥控器身份码； 3、接收方进入学习状态，验证数据有效后保存得到的身份码。 可用可用 Flash 模拟模拟 EEPROM 因为每次发完码之后，都要存储 16bit 的同步计数器的值，所以在器件本身没有 EEPROM 的情况下，用 Fl ash 模拟 EEPROM。对于 1KB Flash 来说，如果按照最少可擦除次数 100 次来计算的话，可实现 51200 次的 16bit 同步计数值的重写，可 以满足要求。 LF 单、双数据唤醒格式分别见图 8 和图 9。其中 NPRE 为8 的偶数。数据的编码方式为 Manchester 编码。 由于 PKE 系统是是自动识别、自动应答，因此应答器必须处于常收状态，这样应答器的整体功耗就成为 其能否长久稳定工作的根本。在应答器电路中，只有接受到正确地引导码之后，钥匙端的数字部分电路才 会被唤醒，这样可以减少电池消耗。 总结总结 本方案采用的加密算法是 64bit DES 算法， 用户也可以根据其需要选择其他算法， 如 AES 或者自定义 的算法。本设计中低频所采用的频率是 19kHz，用户也可以选择 125kHz、134kHz，只需要配置相应的低频 收发电感和电容即可。 当我们经历过，我们就获得一份财富。当我们记录着每次经历，我们的财富将得到有效的利用。 安心过节安心过节 汽车防盗智能电子方案新招不断汽车防盗智能电子方案新招不断 相关专题： 汽车电子 时间：2010-09-27 17:29 来源： 电子工程世界 从目前市场上的主流车型来看，主要的防盗方式包括发动机防盗锁止系统 (IMMO)、遥控门锁(RKE)、无钥匙门禁(PKE)、双向智能钥匙、红外线侦测、气流 侦测和 GPS 卫星定位等，其中以 IMMO 和 RKE 的应用最为广泛。 发动机防盗锁止系统是在通用的 VATS 基础上发展起来的，在防盗原理上传承了 VATS 的思路，即利用钥匙中芯片的密码与起动电门中的密码进行匹配来控制发 动机的起动，以达到防盗的目的。“IMMO 主要通过引擎控制单元 ECU 来控制发 动机，整个方案包括低频收发器、MCU、稳压器和通信接口芯片(比如 CAN、LIN 收发器)。 ”恩智浦半导体公司汽车电子大中华区高级市场经理张建臣指出， “在 尺寸的限制下，如此多的元器件需要用一块专门的电路板来实现，为此我们推出 新一代的单芯片解决方案 ABIC2，包括了 LIN 收发器、稳压器及数字逻辑单元， 实现了单芯片的远程 ECU 通讯，只需要三根线(Power、GND 和 LIN)就可以实现 IMMO 功能。” 遥控门锁(RKE)技术在汽车领域的应用最为普遍，目前市场上从高档到低档的绝 大部分车型都具备了这一功能。 该技术的原理是通过车身控制模块 BCM 来控制车 门，只需按下钥匙上的按钮就能关闭或打开车门。随着技术发展，一些中高档车 型如凯迪拉克 STS、福特蒙迪欧、标致 307 等将这一功能与发动机防盗锁止系统 集成在一起。张建臣表示，为节约钥匙的成本和空间，恩智浦率先推出集成了 IMMO 和 RKE 的单芯片方案，“该芯片拥有 HITAG2车用遥控门锁应答器 (PCF7946)， 结合了现有 HITAG 器件(PCF7936)经过验证的防盗安全功能以及遥控 门锁的便利性，”他说道。 无钥匙门禁系统(PKE)在 RKE 基础之上发展起来，作为新一代防盗技术正在逐步 发展壮大，目前已经从高档车市场逐步进入中档车市场，不仅奔驰、宝马等高端 汽车制造商已经广泛采用了 PKE，像福特蒙迪欧、日产的天籁和新型马自达等中 型车型也纷纷采用这一技术。张建臣解释说，PKE 不是传统的钥匙，而是一个智 能钥匙，类似于智能卡。当驾驶者踏进指定范围时，该系统通过识别判断如果是 合法授权的驾驶者则进行自动开门。上车之后，驾驶者只需要按一个按钮即可启 动点火开