多路低頻驅(qū)動ATA5279在PKE系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計

前言

汽車市場主要的防盜方式包括發(fā)動機防盜鎖止系統(tǒng)(IMMO)、遙控門鎖(RKE)、無鑰匙門禁(PKE)、電子轉(zhuǎn)向柱鎖、雙向智能鑰匙和GPS衛(wèi)星定位等，其中以IMMO和RKE的應(yīng)用最為廣泛。無鑰匙進入系統(tǒng)（PKE）技術(shù)是在相當成熟的RKE基礎(chǔ)上發(fā)展起來，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、寶馬等高端車市場逐步進入如像福特蒙迪歐、日產(chǎn)的天籟的部分車型等中檔車市場。車內(nèi)區(qū)域檢測精度和系統(tǒng)安全是衡量PKE系統(tǒng)性能的重要指標，本文采用Atmel公司的六路低頻驅(qū)動芯片ATA5279發(fā)射低頻信號，采用三維全向天線接收的方法實現(xiàn)車內(nèi)區(qū)域精確定位。

PKE系統(tǒng)工作原理

PKE系統(tǒng)主要包括三個部分：車身基站、低頻天線和電子鑰匙。通過雙向交互認證來驗證電子鑰匙的身份。車身基站采用主動式的工作方式，其行為不依賴于電子鑰匙的指令，結(jié)合車身微動開關(guān)的觸發(fā)激活系統(tǒng)認證和區(qū)域檢測，決定是否打開車鎖或其他動作。

低頻信號喚醒：用戶攜帶電子鑰匙處在低頻天線信號覆蓋范圍內(nèi)并給予一個觸發(fā)信號如拉動門把手時，車身主機通過低頻天線發(fā)送一條編碼的低頻報文。電子鑰匙通過三維天線接收低頻報文，并對該數(shù)據(jù)信息進行驗證。如果與鑰匙內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)匹配，鑰匙則會被喚醒。

射頻信號驗證：鑰匙被識別喚醒后，將會分析車身主機發(fā)送的認證口令，使用HITAG2算法對數(shù)據(jù)進行加密并通過射頻信號發(fā)送回主機。主機把收到的數(shù)據(jù)與內(nèi)部計算的數(shù)據(jù)進行比較，如果驗證匹配通過，就會打開車門鎖。認證過程幾十毫秒即可完成，車主并不會感到有遲滯。

用戶進入車內(nèi)后，只需要按一下啟動鍵，汽車發(fā)動機便會啟動。啟動時驗證過程和開門過程大致相同，但啟動發(fā)動機時系統(tǒng)需要驗證攜帶鑰匙的人是否在主駕駛區(qū)域，以防止兒童誤觸發(fā)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體設(shè)計

PKE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。車身基站控制單元采用LQFP64封裝的8位HCS08-MC9S08DZ60，該MCU內(nèi)嵌CAN控制器，具有2路SCI、1路SPI外設(shè)接口、外接TJA1040接口作為CAN Node；低頻通訊模塊采用Ateml ATA5279驅(qū)動6路單獨的低頻線圈，發(fā)送125KHz低頻信號，用來實現(xiàn)跟鑰匙的近距離通訊；射頻接收模塊采用MC33596，快速接收鑰匙跟車身之間用加密認證的數(shù)據(jù)傳輸，點火鎖附近基站芯片采用PCF7991；車身基站單元采用12V電源和線性穩(wěn)壓器TLE4275取得5V電源對系統(tǒng)供電。電子鑰匙端采用PCF7952通過三維天線接收來自車身的低頻信號，經(jīng)接收器控制邏輯分析是否喚醒系統(tǒng)，通過射頻發(fā)射單元PCF7900把加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送給車身基站。

車身基站電路設(shè)計

車身硬件電路主要由電源電路、主控MCU電路、CAN節(jié)點、射頻電路、低頻電路與發(fā)動機防盜鎖止電路等部分組成。

1. CAN總線電路

在CAN節(jié)點設(shè)計中采用的是Philips公司的高速CAN轉(zhuǎn)換芯片TJA1040，MC9S08DZ60內(nèi)置CAN總線控制單元，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(tǒng)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(nèi)置串行外圍設(shè)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(qū)動車身低頻天線，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能同時驅(qū)動六路天線線圈，通過SPI接口與控制器連接，主控芯片MC9S08DZ60通過模擬SPI接口與其通訊。在實現(xiàn)區(qū)域判斷時，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，六個低頻天線放置于車身的不同位置。