车门遥控开关的安全系统设计

　　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送给发射器的数据端DATA。DS80C323的P1．1控制发射器的唤醒。

　　(3)射频发射器MAX1472

　　MAXl472是VHF／UHF基于锁相环的ASK／00K发射器，工作在300～450 MHz频段，支持高达100 kbps的数据速率。当工作电压降至2．1 V时脱离单节锂电池工作，在待机模式仅消耗100 nA的电流；匹配于50Ω系统时，MAXl472的功率放大器能够提供+10 dBm的输出电平，并保持高于43％的效率。MAXl472发射机特别适合于低成本、高容量、体积是关键因素的应用。

　　一旦MAXl472的使能引脚电平有效，MAXl472仅需250μs便可使PLL和晶振稳定工作并发射数据。MAX1472使用基于晶体的PLL，避免了许多基于LC滤波或者SAW发送器的常见问题。内部固有的晶体频率精度需要更窄的接收机中频带宽，以改善系统灵敏度。使用MAXl473，可将中频带宽从600kHz减至50 kHz，获得9 dB的灵敏度改善。灵敏度的改善意味着RKE系统可实现更长距离传输和更高的传输可靠性。

　　2.2车内接收模块

　　车内接收模块由射频接收器、微控制器和汽车指令执行机构等组成。射频接收器将接收到的00K调制数据解调为原始数据；微控制器将原始数据解码去密得到有效的指令信息，并送给指令执行机构，由指令执行机构完成相应的动作。

　　考虑到车内接收模块要始终处于工作状态，微控制器仍使用快速低功耗的DS80C323，并由DS80C323控制接收器处于工作／休眠交替的间歇休眠状态。