PKE智能鑰匙系統設計

1.3 基站（車(chē)身）模塊設計
基站模塊由微控制器、高頻接收電路、低頻發(fā)射電路、液晶顯示電路及總線(xiàn)傳輸電路組成?；灸K的微控制器采用微芯公司的PIC18F4680，工作頻率為40 MHz。該芯片擁有64 KB的Flash存儲器，1 KB的EEPROM存儲器及3.3 KB的SRAM存儲器；還擁有1個(gè)SPI接口、1個(gè)I2C接口、1個(gè)LIN接口及1個(gè)ECAN接口，完全可以滿(mǎn)足與汽車(chē)控制器進(jìn)行信息交換的要求，同時(shí)該芯片具有豐富的I/O資源，為配置液晶屏提供了可能，讓車(chē)主能夠及時(shí)了解基站模塊的工作情況。本文著(zhù)重介紹高頻接收電路和低頻發(fā)射電路的設計，其電路如圖4、圖5所示。

高頻接收電路采用安陽(yáng)市新世紀電子研究所的一款超再生接收模塊J04V。J04V是一款低功耗、小體積接收模塊，采用SMT工藝，性能穩定，具有較好的靈敏度及性?xún)r(jià)比，可以廣泛應用于需要長(cháng)期處于接收狀態(tài)的遙控報警及單片機數據傳輸系統。J04V的接收頻率為433.92 MHz；工作電壓為3 V，工作電流只有0.2 mA，功率極低；外形尺寸為10 mm×23 mm，并且不需要外接天線(xiàn)，能夠滿(mǎn)足本系統的設計要求。超再生模塊J04V集成度高，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，接收到的高頻數字信號通過(guò)OUT引腳直接傳送到PIC18F4680的RB4引腳,觸發(fā)中斷，中斷程序進(jìn)行解碼操作，將編碼信號還原成原始數據，從而通過(guò)總線(xiàn)控制相關(guān)指令執行機構動(dòng)作。
低頻發(fā)射電路由一個(gè)TC4422功率放大器和一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路組成。在PKE系統中，低頻信號的發(fā)射和接收通過(guò)電磁感應進(jìn)行通信，當低頻功放驅動(dòng)器的電流為500 mA左右時(shí)可以獲得較好的傳送距離，而為了提高輸出回路品質(zhì)因數Q，低頻功放驅動(dòng)器的輸出阻抗必須在10 Ω以下，因此選用TC4422功率放大器。該電路可以產(chǎn)生一個(gè)基于PWM輸出的載波信號。TC4422放大來(lái)自微控制器的125 kHz低頻信號的功率，通過(guò)由天線(xiàn)L1、電容C2、C3、C4組成的LC串聯(lián)諧振電路后，低頻方波脈沖將變成正弦波[3]。當LC串聯(lián)諧振電路的諧振頻率與PWM信號的頻率一致時(shí)，通過(guò)L1的負載電流最大，從而產(chǎn)生很強的磁場(chǎng)，此時(shí)發(fā)送信號強度最大。
2 系統軟件設計
2.1 Keeloq編碼的實(shí)現
Keeloq實(shí)際上是一個(gè)“ASIC”的特別設計，內含加密及解密技術(shù)，適用于遙控或命令辨別的應用場(chǎng)合，如安全鎖、車(chē)庫門(mén)遙控、秘密通信、軟件保護等。Keeloq加密算法其實(shí)是一種非線(xiàn)性的數學(xué)推算公式，當輸入數據經(jīng)過(guò)該算法加密后，輸出數據對輸入數據而言就是唯一的。Keeloq核心組成元件分別為制造商代碼、序號、編碼密碼。制造商代碼為由制造商決定的不可泄露的原始密碼，用來(lái)辨別不同制造商之間的產(chǎn)品，并且應答器與基站的制造商代碼必須相同才能互相識別。序號的作用是區別不同的應答器，每個(gè)應答器都有自己的一個(gè)序號。在標準加密模式下，編碼密碼是由制造商代碼與序號利用解碼算法共同產(chǎn)生的，用于產(chǎn)生跳碼，儲存于微控制器的EEPROM中。Keeloq編碼過(guò)程如圖6所示。

每當應答器的按鍵按下時(shí)，PIC16F639便將一組66 bit的加密資料以PWM編碼的方式通過(guò)高頻發(fā)射器傳送出去。這66 bit的加密資料包含34 bit的固定碼與32 bit的跳碼。其中34 bit的固定碼包括28 bit的序號、4 bit的功能鍵以及2 bit的狀態(tài)位。4 bit功能鍵表明了應答器中哪一個(gè)按鍵已被車(chē)主按下，而基站必須根據不同的功能鍵數值執行相應的命令。另外，Keeloq編碼加密算法利用64 bit編碼密碼、16 bit同步計數值、10 bit識別碼、4 bit功能鍵、2 bit溢位指示通過(guò)非線(xiàn)性數學(xué)推算公式生成32 bit的跳碼[4]，而同步計數值在每一次按鍵按下以后將自動(dòng)加1并存入EEPROM中，這將使下次編碼加密時(shí)形成一組新的跳碼，大大提高了安全性。