多路低頻驅動(dòng)ATA5279在PKE系統中的應用設計

前言

汽車(chē)市場(chǎng)主要的防盜方式包括發(fā)動(dòng)機防盜鎖止系統(IMMO)、遙控門(mén)鎖(RKE)、無(wú)鑰匙門(mén)禁(PKE)、電子轉向柱鎖、雙向智能鑰匙和GPS衛星定位等，其中以IMMO和RKE的應用最為廣泛。無(wú)鑰匙進(jìn)入系統（PKE）技術(shù)是在相當成熟的RKE基礎上發(fā)展起來(lái)，集成了IMMO和RKE功能。PKE作為新一代防盜技術(shù)正在逐步發(fā)展壯大，目前已經(jīng)從奔馳、寶馬等高端車(chē)市場(chǎng)逐步進(jìn)入如像福特蒙迪歐、日產(chǎn)的天籟的部分車(chē)型等中檔車(chē)市場(chǎng)。車(chē)內區域檢測精度和系統安全是衡量PKE系統性能的重要指標，本文采用Atmel公司的六路低頻驅動(dòng)芯片ATA5279發(fā)射低頻信號，采用三維全向天線(xiàn)接收的方法實(shí)現車(chē)內區域精確定位。

PKE系統工作原理

PKE系統主要包括三個(gè)部分：車(chē)身基站、低頻天線(xiàn)和電子鑰匙。通過(guò)雙向交互認證來(lái)驗證電子鑰匙的身份。車(chē)身基站采用主動(dòng)式的工作方式，其行為不依賴(lài)于電子鑰匙的指令，結合車(chē)身微動(dòng)開(kāi)關(guān)的觸發(fā)激活系統認證和區域檢測，決定是否打開(kāi)車(chē)鎖或其他動(dòng)作。

低頻信號喚醒：用戶(hù)攜帶電子鑰匙處在低頻天線(xiàn)信號覆蓋范圍內并給予一個(gè)觸發(fā)信號如拉動(dòng)門(mén)把手時(shí)，車(chē)身主機通過(guò)低頻天線(xiàn)發(fā)送一條編碼的低頻報文。電子鑰匙通過(guò)三維天線(xiàn)接收低頻報文，并對該數據信息進(jìn)行驗證。如果與鑰匙內存儲的數據匹配，鑰匙則會(huì )被喚醒。

射頻信號驗證：鑰匙被識別喚醒后，將會(huì )分析車(chē)身主機發(fā)送的認證口令，使用HITAG2算法對數據進(jìn)行加密并通過(guò)射頻信號發(fā)送回主機。主機把收到的數據與內部計算的數據進(jìn)行比較，如果驗證匹配通過(guò)，就會(huì )打開(kāi)車(chē)門(mén)鎖。認證過(guò)程幾十毫秒即可完成，車(chē)主并不會(huì )感到有遲滯。

用戶(hù)進(jìn)入車(chē)內后，只需要按一下啟動(dòng)鍵，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機便會(huì )啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)驗證過(guò)程和開(kāi)門(mén)過(guò)程大致相同，但啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機時(shí)系統需要驗證攜帶鑰匙的人是否在主駕駛區域，以防止兒童誤觸發(fā)。

系統結構

系統總體設計

PKE系統結構如圖1所示。車(chē)身基站控制單元采用LQFP64封裝的8位HCS08-MC9S08DZ60，該MCU內嵌CAN控制器，具有2路SCI、1路SPI外設接口、外接TJA1040接口作為CAN Node；低頻通訊模塊采用Ateml ATA5279驅動(dòng)6路單獨的低頻線(xiàn)圈，發(fā)送125KHz低頻信號，用來(lái)實(shí)現跟鑰匙的近距離通訊；射頻接收模塊采用MC33596，快速接收鑰匙跟車(chē)身之間用加密認證的數據傳輸，點(diǎn)火鎖附近基站芯片采用PCF7991；車(chē)身基站單元采用12V電源和線(xiàn)性穩壓器TLE4275取得5V電源對系統供電。電子鑰匙端采用PCF7952通過(guò)三維天線(xiàn)接收來(lái)自車(chē)身的低頻信號，經(jīng)接收器控制邏輯分析是否喚醒系統，通過(guò)射頻發(fā)射單元PCF7900把加密后的數據發(fā)送給車(chē)身基站。

車(chē)身基站電路設計

車(chē)身硬件電路主要由電源電路、主控MCU電路、CAN節點(diǎn)、射頻電路、低頻電路與發(fā)動(dòng)機防盜鎖止電路等部分組成。

1. CAN總線(xiàn)電路

在CAN節點(diǎn)設計中采用的是Philips公司的高速CAN轉換芯片TJA1040，MC9S08DZ60內置CAN總線(xiàn)控制單元，CAN模塊的TXCAN和RXCAN分別與TJA1040的TXD和RXD連接，STB接I/O端口作為收發(fā)器控制信號。

2. 射頻接收電路

射頻電路接收部分采用的是Freescale公司的低功率射頻接收芯片MC33596。系統中MC33596采用FSK、曼徹斯特編碼方式接收電子鑰匙射頻信號。MC33596采用SPI方式與MC9S08DZ60通信，MC9S08DZ60內置串行外圍設備接口模塊，連接方便。用于接收電子鑰匙發(fā)送的射頻信號。

3. 低頻發(fā)送電路

低頻發(fā)送電路采用Atmel公司的ATA5279驅動(dòng)車(chē)身低頻天線(xiàn)，它具有優(yōu)異的EMC性能，對負載具有熱和電保護，具有非常低的關(guān)斷模式電流。ATA5279能同時(shí)驅動(dòng)六路天線(xiàn)線(xiàn)圈，通過(guò)SPI接口與控制器連接，主控芯片MC9S08DZ60通過(guò)模擬SPI接口與其通訊。在實(shí)現區域判斷時(shí)，ATA5279可以提供20段電源管理以供信號強度檢測。電路如圖2所示，六個(gè)低頻天線(xiàn)放置于車(chē)身的不同位置。