无钥匙门禁系统演示方案.doc

引言
汽车市场主要的防盗方式包括发动机防盗锁止系统(IMMO)、遥控门锁(RKE)、无钥匙门禁(PKE)、双向智能钥匙、红外线侦测、气流侦测和GPS卫星定位等，其中以IMMO和RKE的应用最为广泛。无钥匙门禁系统(PKE)在RKE基础之上发展起来，作为新一代防盗技术正在逐步发展壮大，目前已经从高档车市场逐步进入中档车市场。
资源介绍
μPD78F0503和μPD78F0881是NEC电子ALLFLASH的78K0系列的汽车级产品，采用NEC电子第三代Flash技术，降低功耗的同时，也降低了Flash的工作电压，仅为2V。
这两款单片机不仅包括UART接口、8/16位定时器、CSI接口、多路10位A/D等通用模块，同时集成了8MHz内部高速时钟和240kHz内部低速时钟。当时钟达到20MHz时，指令最短执行时间仅为0.1μs。提供POC（上电清零电路）和LVI（低电压检测电路），这使得整个系统不需外加复位电路就能保证正常复位，LVI提供16个压差为0.15V的电压供选择。内部Flash具有自编程功能，可作为模拟EEPROM。内置看门狗定时器、按键中断、乘法器/除法器、时钟输出/蜂鸣器输出电路等。
μPD78F0881是78K0/Fx2系列的产品，它是专用的车身控制器，内部集成10路定时器，包括4路16位定时器和6路8位定时器，此外还集成了CAN和LIN的模块，支持1通道CAN和1通道的LIN接口，用做车身接点的控制。
PKE工作原理
PKE工作原理为：当低频（LF）发射器检测到触发输入时，将发送一条编码的低频报文。该信号范围内的任何应答器均会接收这条报文，并对编码的数据字段进行验证。如果发射器被识别，将发送一条RF加密编码报文。一个标准的RKE接收器对该数据包进行解码，如果被识别，将进行相应的操作。
PKE应用要求基站和应答器（钥匙）单元之间进行双向通讯。当驾驶员靠近PKE系统的感应区域时，只要触及车门把手或者按下把手上的某一按键，驾驶员携带的PKE系统的身份识别“钥匙”就会接收到基站发送的低频信号，如果这个信号与“钥匙”中保存的身份识别信息一致，“钥匙”将被唤醒。这个过程能够防止随机噪声或其他干扰信号唤醒“钥匙”，延长电池寿命。“钥匙”上的三维全向天线输入电路能够保证“钥匙”在任何方位都能检测到汽车发出的唤醒信号。如图1所示。
图1被动无钥匙门禁(PKE)框图“钥匙”被唤醒后将分析汽车发出的认证口令，并发送相应高频信号，为了提高安全性，这些信号都经过加密处理。汽车将接收到的信号和内部保存的信息相比较，如果验证通过，则打开车门锁。驾驶员进入车内，只需按一下启动键，汽车发动机就会启动。当然，驾驶员在按键的时候，PKE系统首先需要检测“钥匙”设备是否在车内，然后完成同样的认证过程后才会启动发动机。当驾驶员离开汽车，只需按一下车把手或者车把手上的某一按键，车门就会上锁，汽车在真正锁定之前，同样要检测驾驶员的位置，并需经过同样的验证过程。
系统设计
对应基站和钥匙的双向通信，PKE在RKE基础上增加了短距离的LF通信。
在目前的设计中，RF发射频率采用433.92MHz，LF的发射频率采用19kHz。本设计的钥匙端和基站端的框图如图2和图3所示。
图2PKEDemo钥匙端框图图3PKEDemo基站端框图钥匙端使用NEC电子78k0系列8位单片机μPD78F0503微控制器，来完成用户按键的数据编码、加密组帧，再通过SAW声表谐振器电路发射至UHF频段；当它接收到19kHz的LF信号时，利用三个正交放置的线圈作为低频接收天线，由低功耗低频唤醒芯片AS3931解调后，再将数据传送给单片机进行数据判断，如果数据正确，则发送一条RF加密报文。
在低频天线的设计中，由于应答器(钥匙)体积较小，且放置在用户的口袋或手提包中时，因此天线指向具有随机性，即应答器天线正对基站天线方向的机会最高只有33%，因此，应答器中的低频天线必须采用小尺寸的全向天线。
在实际应用中，应答器（钥匙）连续等待并检测输入信号，这会减少电池使用寿命。因此，为减小工作电流，在AS3931搜寻有效输入信号的同时，数字MCU部分可以处于待机模式。只有当AS3931检测到有效输入信号并输出有效唤醒信号（WAKE低有效）时，数字MCU部分才被唤醒。MCU可以设置唤醒信号的格式，只有在输入信号达到要求时，器件才将检测到的输出有效沿传送到MCU。
基站端RF使用UHF射频接收芯片RX3400完成信号解调，再将数据传送到车身主控芯片μPD78F0881进行数据解密和指令执行；当低频（LF）发射器检测到触发输入（触摸按键）时，将由串联的LC形成低频发射端，发送一条编码的低频报文。由于19kHz信号的传播能力不强，因此双向通信的距离通常在2m以内。
加密算法采用DES算法，也可以使用用户提供的算