遠程防盜汽車PKE系統(tǒng)設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2．2 高頻發(fā)射模塊
高頻發(fā)射模塊南315 MHz的聲表面波振蕩電路和調制電路組成，振蕩電路的振蕩或停振受單片機輸出的PWM信號的控制。由于STC單片機無信號加密功能，所以在鑰匙模塊加裝Keeloq編碼加密芯片以實現(xiàn)信號加密。
3 車載模塊硬件設計
車載模塊MCU采用STC12C15204AD單片機，其具有4 kB的Flash用戶應用程序空間，可以用來解碼加密信號。該單片機與高頻接收模塊、低頻發(fā)射電路、振動報警模塊以及CSM通信模塊構成了系統(tǒng)的車載模塊。
3．1 低頻發(fā)射電路
低頻發(fā)射模塊采用專用芯片TC4422，其輸出阻抗僅為1．6 Ω，驅動電流可達9 A。單片機將信號送給TC4422的IN引腳，再由其驅動天線線圈發(fā)送出125 kHz的低頻信號。
3．2 高頻接收電路
高頻接收采用無線接收芯片RX3400，其具有較好的抗干擾特性，適合單片機數(shù)據(jù)傳輸。車載模塊在接收到鑰匙模塊發(fā)射的高頻幅移鍵控(Amplitude ShiftKeying，ASK)信號后，傳送至RX3400模塊進行處理，得到數(shù)據(jù)信號，再經(jīng)解碼后將其送入車載模塊MCU，觸發(fā)中斷產生，使微處理器執(zhí)行相應的處理程序?？紤]到成本等因素，系統(tǒng)采用軟件方法解碼。
3．3 振動報警電路
振動檢測用于在檢測到車身遭受碰撞時，系統(tǒng)及時做出報警處理。該功能模塊采用市面上常見的汽車振動傳感器，傳感器的輸出線與車載模塊MCU的IO口相連，同時上拉一個10～20 kΩ的電阻，使平時保持高電平，當振動產生的時候就被拉到低電平，從而單片機控制報警電路報警。
3．4 GSM通信模塊
GSM模塊采用西門子公司的TC35i模塊，可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號，通過接口連線器和天線連接器分別連接SIM(Subseriber Identity Modu le)卡讀卡器和天線，其數(shù)據(jù)接口通過AT指令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，支持text和pdu格式，可通過AT指令或關斷信號實現(xiàn)重啟和恢復故障。電路連接簡單，采用異步串行通信。報警短信息通過TC35i模塊發(fā)送到車主手機，收到報警后，車主可以向TC35i模塊發(fā)送短消息，TC35i提取短消息并譯碼后進行相應的操作啟動執(zhí)行模塊。GSM模塊與單片機的連接如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/196502.htm
4 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)的軟件設計部分主要包括滾動碼技術、系統(tǒng)的通信協(xié)議及車載模塊流程設計。
4．1 滾動碼技術
滾動碼(Keeloq)技術是一種非線性加密算法，其核心組成要素是：制造商代碼、序號、編碼密碼。其中，制造商代碼是由制造商決定的原始密碼，用來辨別不同制造商；序號用來區(qū)別不同的鑰匙，每個鑰匙都有自己的序號；編碼密碼用來產生滾動碼，儲存于加密芯片片內EEPROM中。由于Keeloq算法的復雜性和16位同步碼每次傳輸時都要更新，故每次傳輸代碼都和上次的代碼不同。只有在傳輸216次后才可能重復，因此在短時間內較難被破譯，保證了安全性。
車載模塊接收到該高頻加密信號后，先解調，再采用軟件方法解碼。解碼步驟為：
(1)車載模塊接收到66 bit加密資料后，首先檢查固定碼中的序號與存儲在EEPROM中的序號是否一致。
(2)運行解密算法，得到識別碼、同步計數(shù)值、功能鍵、溢位。
(3)單片機將解碼后的識別碼與固定碼中序號的低10位進行比較，其是否相等。
(4)比較解碼后的功能鍵數(shù)值與固定碼中的功能鍵數(shù)值。
(5)判斷解碼后的同步計數(shù)值與EEPROM中的舊的同步計數(shù)值是否合理增加。
如果以上步驟有一個出現(xiàn)錯誤，車載MCU則不執(zhí)行下一步動作，解碼過程如圖4所示。
4．2 通信協(xié)議
車載模塊的低頻發(fā)送器與ATA5283芯片之間采用低頻通信。在檢測到有效低頻信號之前，ATA5283處于待機模式。為防止嘈雜環(huán)境中電路誤操作，報頭檢測電路會檢查輸入信號。有效的輸入信號在192個無間斷載波周期后被計數(shù)器檢測到。在發(fā)現(xiàn)有效載波信號后，電路開啟自動增益控制，完整的報頭應該有至少704個載波周期。此后報頭結束，開始數(shù)據(jù)傳輸過程。
車載模塊與鑰匙模塊之間的高頻通信采用脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)編碼方式進行半雙工通信。1個邏輯數(shù)據(jù)由3個位元組成，位元周期Te的取值通常介于100～400μs之間。在接收PWM之前，車載模塊MCU通過前導資料的指引做接收數(shù)據(jù)的準備。同步導引之后，微控制器檢測到第一個上升沿時，等待1／2Te時間后立即取樣并檢測是否為高電平1，如果為0則接收資料失敗，然后延時一個Te時間后立即取樣作為資料位元，再延時一個Te時間取樣并判斷，如果為高電平1則接收資料失敗，最后等待下一個上升沿的到來，若等待時間超過一個Te則接收資料失敗。依此循環(huán)，直到全部資料接收完畢。
高頻碼元信息由3個部分組成：每次發(fā)碼的碼字以引導碼和頭標開始，然后是66位數(shù)據(jù)，即滾動碼和固定碼，最后是每次發(fā)送的保護時間。滾動碼為32 bit的加密數(shù)據(jù)；固定碼為34 bit。高頻數(shù)據(jù)發(fā)送格式如圖5所示。
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