遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)的安全系統設計方案

　　RKE系統對于提高汽車(chē)的防盜性、控制性有重要意義。大多數RKE系統具有汽車(chē)防盜、報警功能以及用于汽車(chē)、行李箱的門(mén)禁控制,其中一些系統還包括遙控啟動(dòng)汽車(chē)和汽車(chē)尋找的功能。新一代RKE有望采用雙向通信,安裝在汽車(chē)內遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)PKE(Remote Keyless Entry)方案對于汽車(chē)的配置來(lái)說(shuō),已經(jīng)作為一種標準配置,成為汽車(chē)不可或缺的部分。RKE系統對于提高汽車(chē)的防盜性、控制性有重要意義。大多數RKE系統具有汽車(chē)防盜、報警功能以及用于汽車(chē)、行李箱的門(mén)禁控制,其中一些系統還包括遙控啟動(dòng)汽車(chē)和汽車(chē)尋找的功能。新一代RKE有望采用雙向通信,安裝在汽車(chē)內的接收裝置會(huì )發(fā)送數據,為司機提供油量和輪胎壓力等信息。

　　RKE系統設計中的最大挑戰是在RKE發(fā)射機和接收機中實(shí)現低功耗,同時(shí)實(shí)現遠距離通信與高可靠性;特別作為一種開(kāi)關(guān)門(mén)禁系統,有關(guān)安全性方面的問(wèn)題也是至關(guān)重要的。本設計提出一種高安全性RKE系統的實(shí)現方案,詳細介紹了系統的硬件原理電路、軟件流程設計以及實(shí)現編碼解碼的原理。

　　1　系統總體設計

　　1．1 RKE系統的工作原理

　　RKE系統由類(lèi)似鑰匙扣的發(fā)射機和安裝在車(chē)內的接收機構成。通常工作在315～450 MHz的IsM頻段。在歐洲開(kāi)放了868 MHz頻段,以滿(mǎn)足遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)系統日益增長(cháng)的需求。

　　圖l為RKE系統的簡(jiǎn)單框圖。由框圖可以看出,用戶(hù)按下鑰匙扣上的按鈕開(kāi)關(guān)即可觸發(fā)系統工作,喚醒RKE鑰匙扣內部的CPU,CPU則發(fā)送數據流到射頻(RF)發(fā)射機。數據流通常是64～128位長(cháng),包括1個(gè)前置位、1個(gè)命令碼和1個(gè)滾動(dòng)碼,采用2～20 kHz的發(fā)送速率。在車(chē)內的RKE射頻接收機捕捉射頻信號并解調,傳送數據流給cPu,由cPu對數據進(jìn)行譯碼并發(fā)送指令到指令模塊。調制方式為幅度鍵控(AsK),主要目的是延長(cháng)鑰匙扣的電池壽命。



　　1．2 RKE系統的設計要求

　　RKE系統設計的關(guān)鍵是在低電流消耗下實(shí)現具有穩定性、可靠性和保密性的低成本系統。因此系統對功耗、收發(fā)距離、可靠性和保密性的設計要求是至關(guān)重要的。

　　(1)功耗管理

　　對于發(fā)射機,電池需要3～5年的壽命;對于接收機,電池壽命同樣重要。因為接收機必須始終保持工作狀態(tài),監聽(tīng)用戶(hù)數據的傳輸。典型指標要求,平均電流不超過(guò)1 mA。解決這個(gè)問(wèn)題的方法之一就是,讓接收機在一段重要時(shí)間內保持工作狀態(tài),保證這段時(shí)問(wèn)足夠長(cháng)以判定是否存在合法的傳輸;而接收機在剩余的時(shí)間里休眠,同時(shí)接收機必須具有快速喚醒的能力,以最大化利用已存儲的能量。

　　(2)收發(fā)距離與可靠性

　　RKE應用需要好的收發(fā)距離和可靠的傳輸。提高接收機的靈敏度和發(fā)射機的功率(電流消耗沒(méi)有顯著(zhù)增加)直接影響到收發(fā)距離與可靠性。顯而易見(jiàn),低成本是一個(gè)要求,因為需要安裝百萬(wàn)個(gè)這樣的系統。

　　(3)安全性

　　RKE系統的通信數據應該具有保密性,不易被他人竊取。早期使用固定密碼方式,容易被破解;近來(lái)的RKE系統逐漸采用具有跳變編碼功能的集成電路實(shí)現,大大提高了安全性。

　　2　 硬件電路設計

　　RKE系統是由鑰匙扣發(fā)射模塊和車(chē)內接收模塊組成的。

　　2．1鑰匙扣發(fā)射模塊

　　鑰匙扣發(fā)射模塊由按鈕開(kāi)關(guān)、CPU、射頻發(fā)射器和鈕扣電池組成,電路原理如圖2所示。模塊采用3 V的鈕扣電池供電。表1為50 Ω輸出時(shí),不同頻率下元件參數值,其數值受PCB布局的影響。



　　(1)按鈕掃描

　　發(fā)射模塊接入3個(gè)按鈕,分別作為上鎖、解鎖、尋車(chē)功能,分別與微控制器DS80C323的3個(gè)外部中斷INTO、INTl和INT3相接。按下任一按鈕是將DS80C323喚醒,并進(jìn)入相應的中斷處理程序中。處理完畢后,重新進(jìn)入待機模式。3個(gè)LED分別顯示3個(gè)按鈕的狀態(tài)。有按鈕按下時(shí),相應的LED會(huì )被點(diǎn)亮。

　　(2)微控制器DSSOC323

　　DS80C323是Maxim公司出品的一款低功耗快速單片機,其在外部電路的接法以及操作指令方面完全兼容80C51系列。DS80C323具有6個(gè)外部中斷,并具有電源故障管理功能,工作電壓范圍為2．7～5．5 V。

　　DS80C323的功能是利用其外部中斷對按鈕進(jìn)行掃描,并將掃描的結果加密編碼,通過(guò)P1．O送給發(fā)射器的數據端DATA。DS80C323的P1．1控制發(fā)射器的喚醒。

　　(3)射頻發(fā)射器MAX1472

　　MAXl472是VHF／UHF基于鎖相環(huán)的ASK／00K發(fā)射器,工作在300～450 MHz頻段,支持高達100 kbps的數據速率。當工作電壓降至2．1 V時(shí)脫離單節鋰電池工作,在待機模式僅消耗100 nA的電流;匹配于50Ω系統時(shí),MAXl472的功率放大器能夠提供+10 dBm的輸出電平,并保持高于43％的效率。MAXl472發(fā)射機特別適合于低成本、高容量、體積是關(guān)鍵因素的應用。