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遥控车门开关的安全系统设计

发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:2883

        

    

    

    

    

    遥控车门开关pke(remote keyless entry)方案对于汽车的配置来说,已经作为一种标准配置,成为汽车不可或缺的部分。rke系统对于提高汽车的防盗性、控制性有重要意义。大多数rke系统具有汽车防盗、报警功能以及用于汽车、行李箱的门禁控制,其中一些系统还包括遥控启动汽车和汽车寻找的功能。新一代rke有望采用双向通信,安装在汽车内的接收装置会发送数据,为司机提供油量和轮胎压力等信息。

    rke系统设计中的最大挑战是在rke发射机和接收机中实现低功耗,同时实现远距离通信与高可靠性;特别作为一种开关门禁系统,有关安全性方面的问题也是至关重要的。本设计提出一种高安全性rke系统的实现方案,详细介绍了系统的硬件原理电路、软件流程设计以及实现编码解码的原理。

    

    1 系统总体设计

    1.1 rke系统的工作原理

    rke系统由类似钥匙扣的发射机和安装在车内的接收机构成。通常工作在315~450 mhz的ism频段。在欧洲开放了868 mhz频段,以满足遥控车门开关系统日益增长的需求。

    图l为rke系统的简单框图。由框图可以看出,用户按下钥匙扣上的按钮开关即可触发系统工作,唤醒rke钥匙扣内部的cpu,cpu则发送数据流到射频(rf)发射机。数据流通常是64~128位长,包括1个前置位、1个命令码和1个滚动码,采用2~20 khz的发送速率。在车内的rke射频接收机捕捉射频信号并解调,传送数据流给cpu,由cpu对数据进行译码并发送指令到指令模块。调制方式为幅度键控(ask),主要目的是延长钥匙扣的电池寿命。

    

    

    1.2 rke系统的设计要求

    rke系统设计的关键是在低电流消耗下实现具有稳定性、可靠性和保密性的低成本系统。因此系统对功耗、收发距离、可靠性和保密性的设计要求是至关重要的。

    (1)功耗管理

    对于发射机,电池需要3~5年的寿命;对于接收机,电池寿命同样重要。因为接收机必须始终保持工作状态,监听用户数据的传输。典型指标要求,平均电流不超过1 ma。解决这个问题的方法之一就是,让接收机在一段重要时间内保持工作状态,保证这段时问足够长以判定是否存在合法的传输;而接收机在剩余的时间里休眠,同时接收机必须具有快速唤醒的能力,以最大化利用已存储的能量。

    (2)收发距离与可靠性

    rke应用需要好的收发距离和可靠的传输。提高接收机的灵敏度和发射机的功率(电流消耗没有显著增加)直接影响到收发距离与可靠性。显而易见,低成本是一个要求,因为需要安装百万个这样的系统。

    (3)安全性

    rke系统的通信数据应该具有保密性,不易被他人窃取。早期使用固定密码方式,容易被破解;近来的rke系统逐渐采用具有跳变编码功能的集成电路实现,大大提高了安全性。

    

    2 硬件电路设计

    rke系统是由钥匙扣发射模块和车内接收模块组成的。

    2.1钥匙扣发射模块

    钥匙扣发射模块由按钮开关、cpu、射频发射器和钮扣电池组成,电路原理如图2所示。模块采用3 v的钮扣电池供电。表1为50 ω输出时,不同频率下元件参数值,其数值受pcb布局的影响。

    

    

    

    

    (1)按钮扫描

    发射模块接入3个按钮,分别作为上锁、解锁、寻车功能,分别与微控制器ds80c323的3个外部中断into、intl和int3相接。按下任一按钮是将ds80c323唤醒,并进入相应的中断处理程序中。处理完毕后,重新进入待机模式。3个led分别显示3个按钮的状态。有按钮按下时,相应的led会被点亮。

    (2)微控制器dssoc323

    ds80c323是maxim公司出品的一款低功耗快速单片机,其在外部电路的接法以及操作指令方面完全兼容80c51系列。ds80c323具有6个外部中断,并具有电源故障管理功能,工作电压范围为2.7~5.5 v。

    ds80c323的功能是利用其外部中断对按钮进行扫描,并将扫描的结果加密编码,通过p1.o送给发射

        

    

    

    

    

    遥控车门开关pke(remote keyless entry)方案对于汽车的配置来说,已经作为一种标准配置,成为汽车不可或缺的部分。rke系统对于提高汽车的防盗性、控制性有重要意义。大多数rke系统具有汽车防盗、报警功能以及用于汽车、行李箱的门禁控制,其中一些系统还包括遥控启动汽车和汽车寻找的功能。新一代rke有望采用双向通信,安装在汽车内的接收装置会发送数据,为司机提供油量和轮胎压力等信息。

    rke系统设计中的最大挑战是在rke发射机和接收机中实现低功耗,同时实现远距离通信与高可靠性;特别作为一种开关门禁系统,有关安全性方面的问题也是至关重要的。本设计提出一种高安全性rke系统的实现方案,详细介绍了系统的硬件原理电路、软件流程设计以及实现编码解码的原理。

    

    1 系统总体设计

    1.1 rke系统的工作原理

    rke系统由类似钥匙扣的发射机和安装在车内的接收机构成。通常工作在315~450 mhz的ism频段。在欧洲开放了868 mhz频段,以满足遥控车门开关系统日益增长的需求。

    图l为rke系统的简单框图。由框图可以看出,用户按下钥匙扣上的按钮开关即可触发系统工作,唤醒rke钥匙扣内部的cpu,cpu则发送数据流到射频(rf)发射机。数据流通常是64~128位长,包括1个前置位、1个命令码和1个滚动码,采用2~20 khz的发送速率。在车内的rke射频接收机捕捉射频信号并解调,传送数据流给cpu,由cpu对数据进行译码并发送指令到指令模块。调制方式为幅度键控(ask),主要目的是延长钥匙扣的电池寿命。

    

    

    1.2 rke系统的设计要求

    rke系统设计的关键是在低电流消耗下实现具有稳定性、可靠性和保密性的低成本系统。因此系统对功耗、收发距离、可靠性和保密性的设计要求是至关重要的。

    (1)功耗管理

    对于发射机,电池需要3~5年的寿命;对于接收机,电池寿命同样重要。因为接收机必须始终保持工作状态,监听用户数据的传输。典型指标要求,平均电流不超过1 ma。解决这个问题的方法之一就是,让接收机在一段重要时间内保持工作状态,保证这段时问足够长以判定是否存在合法的传输;而接收机在剩余的时间里休眠,同时接收机必须具有快速唤醒的能力,以最大化利用已存储的能量。

    (2)收发距离与可靠性

    rke应用需要好的收发距离和可靠的传输。提高接收机的灵敏度和发射机的功率(电流消耗没有显著增加)直接影响到收发距离与可靠性。显而易见,低成本是一个要求,因为需要安装百万个这样的系统。

    (3)安全性

    rke系统的通信数据应该具有保密性,不易被他人窃取。早期使用固定密码方式,容易被破解;近来的rke系统逐渐采用具有跳变编码功能的集成电路实现,大大提高了安全性。

    

    2 硬件电路设计

    rke系统是由钥匙扣发射模块和车内接收模块组成的。

    2.1钥匙扣发射模块

    钥匙扣发射模块由按钮开关、cpu、射频发射器和钮扣电池组成,电路原理如图2所示。模块采用3 v的钮扣电池供电。表1为50 ω输出时,不同频率下元件参数值,其数值受pcb布局的影响。

    

    

    

    

    (1)按钮扫描

    发射模块接入3个按钮,分别作为上锁、解锁、寻车功能,分别与微控制器ds80c323的3个外部中断into、intl和int3相接。按下任一按钮是将ds80c323唤醒,并进入相应的中断处理程序中。处理完毕后,重新进入待机模式。3个led分别显示3个按钮的状态。有按钮按下时,相应的led会被点亮。

    (2)微控制器dssoc323

    ds80c323是maxim公司出品的一款低功耗快速单片机,其在外部电路的接法以及操作指令方面完全兼容80c51系列。ds80c323具有6个外部中断,并具有电源故障管理功能,工作电压范围为2.7~5.5 v。

    ds80c323的功能是利用其外部中断对按钮进行扫描,并将扫描的结果加密编码,通过p1.o送给发射

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