基于無線通信的汽車安全應(yīng)用設(shè)計(jì)

目前，安全和保密在多個市場領(lǐng)域中都成為差異化應(yīng)用解決方案的重要部分。汽車行業(yè)也不例外。消費(fèi)者的快速接受進(jìn)一步促進(jìn)了汽車行業(yè)中許多新興熱點(diǎn)應(yīng)用的發(fā)展。安全和保密解決方案在消費(fèi)市場和汽車市場之間提供了一個協(xié)作的橋梁。許多分析師都預(yù)測到2008年全球汽車半導(dǎo)體市場將超過170億美元。隨著安全和保密應(yīng)用的快速發(fā)展，這一熱點(diǎn)應(yīng)用將有可能占未來四年時間里總有效市場（TAM）的近三分之一。

　　汽車安全應(yīng)用所使用的典型遙控開門系統(tǒng)包括一個安裝在汽車上的控制器和一個由用戶攜帶的收發(fā)器（或發(fā)射器，即無線遙控車門鑰匙）。收發(fā)器（或發(fā)射器）一般包括一個微控制器（MCU）、RF器件以及按鈕和LED等人機(jī)接口器件。收發(fā)器（或發(fā)射器）通常關(guān)閉，只在按下按鈕或需要發(fā)送數(shù)據(jù)時才工作。傳統(tǒng)的發(fā)射器用來向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)，因此是單向通信。然而，這一情況正在改變。新型智能收發(fā)器即可發(fā)送數(shù)據(jù)，也可接收數(shù)據(jù)，因此是雙向通信。在雙向通信系統(tǒng)中，控制器（安裝在汽車上）和收發(fā)器（即車鑰匙）可以實(shí)現(xiàn)自動通信，不需要人機(jī)接口。

　　利用兩個頻率可實(shí)現(xiàn)低成本雙向通信收發(fā)器，其中 125 kHz用于接收數(shù)據(jù)，UHF (315、 433、86
8或915 MHz)用于發(fā)射數(shù)據(jù)。由于125 kHz信號的傳播能力不強(qiáng)，因此雙向通信的范圍通常在三米以下。由于收發(fā)器本身仍然可以提供按鈕用于可選的其它操作，因此其單向(從收發(fā)器到控制器)發(fā)送按鈕信息的范圍可以更長。

　　在此類應(yīng)用中，控制器利用125kHz頻率發(fā)送命令，同時不斷搜索有效范圍內(nèi)UHF頻率的收發(fā)器響應(yīng)。智能收發(fā)器通常處于接收模式，等待有效的125kHz控制器命令。如果接收到有效的控制器命令，那么收發(fā)器將通過UHF頻率做出響應(yīng)。這就是通常所說的被動遙控開門（PKE）系統(tǒng)。傳統(tǒng)搖控開門系統(tǒng)中的發(fā)射器和新型被動遙控開門系統(tǒng)中的收發(fā)器之間最大的差別是后者擁有用于雙向通信的125kHz電路。利用包括數(shù)字和低頻前端電路的集成片上系統(tǒng)（SoC）智能MCU可以實(shí)現(xiàn)低成本PKE收發(fā)器。

　　由于PKE收發(fā)器的工作依賴于與控制器間的自動通信，不需要人機(jī)接口，因此系統(tǒng)工作的可靠性直接依賴于控制器和收發(fā)器之間的信號狀況。因此面臨的問題是，收發(fā)器能否像傳統(tǒng)的人機(jī)接口一樣可靠工作，收發(fā)器（即車鑰匙）的價格能不能做到與傳統(tǒng)解決方案差不多？

　　歐洲豪華汽車生產(chǎn)商早已經(jīng)采用了增強(qiáng)安全和保密特色功能，隨著大型亞洲OEM廠商（豐田、尼桑、現(xiàn)代、馬自達(dá)以及大伍等）也開始在他們的大眾市場汽車平臺中采用此類PKE系統(tǒng)，形勢正在迅速變化。這一趨勢所帶來的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)將會使得PKE系統(tǒng)的性能價格比對于最終客戶更具吸引力，從而保證價格能夠?yàn)橄M(fèi)者接受。

　　智能無線系統(tǒng)

表1 PKE智能收發(fā)器要求和解決方案

　　為了使PKE收發(fā)器可靠地工作并且成功地取代傳統(tǒng)RKE發(fā)射器，需要滿足一定的條件。表1概述了其中主要的一些要求和相應(yīng)的解決方案。盡管看起來PKE收發(fā)器似乎需要復(fù)雜的成本較高的電路才能實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，智能MCU集成了實(shí)現(xiàn)安全雙向通信所需要的所有功能，因此實(shí)際上利用相對簡單的低成本電路就可以實(shí)現(xiàn)。

圖1 傳統(tǒng)遙控開門（RKE）系統(tǒng)，數(shù)據(jù)從RKE發(fā)射器傳輸?shù)娇刂破?，因此是單向通?/P>

　　圖1給出的是一個傳統(tǒng)RKE系統(tǒng)。一旦按鈕被按下，RKE發(fā)射器就發(fā)射數(shù)據(jù)?？刂破鹘邮盏綌?shù)據(jù)后，如果數(shù)據(jù)正確就控制執(zhí)行元件打開車門。