遠程防盜汽車PKE系統(tǒng)設計

摘要 針對目前汽車PKE系統(tǒng)無遠程防盜功能的問題，提出了一種基于STC單片機的具有遠程防盜功能的汽車PKE系統(tǒng)設計方案。設計了鑰匙模塊的高頻發(fā)射與低頻喚醒接收電路，車載模塊的高頻接收與低頻發(fā)射電路，以及車載模塊與GSM模塊的通信連接。分析了滾動碼加解密過程以及鑰匙模塊與車載模塊之間的通信協(xié)議。此設計方案完善了PKE防盜功能，能夠滿足實際應用中的防盜和通信要求。
關鍵詞 遠程防盜；滾動碼；GSM模塊；低頻喚醒

20世紀90年代以來，電子信息技術普遍應用于汽車防盜系統(tǒng)，促進了汽車防盜技術的智能化和功能多樣化。免開啟門禁系統(tǒng)(Passive Keyless Entry，PKE)正迅速成為汽車門禁系統(tǒng)應用的主流，并成為新型汽車的普遍選擇。
文中提出的遠程防盜汽車PKE系統(tǒng)設計方案融合了網(wǎng)絡技術、高低頻雙向通信等相關技術。攜帶鑰匙的車主只需靠近車門，車門將自動打開。另外，在傳統(tǒng)的PKE功能基礎上，應用了全球移動通信系統(tǒng)(G1obal System for Mobile Communications，GSM)模塊，彌補了現(xiàn)有汽車PKE系統(tǒng)不能實現(xiàn)遠程防盜功能的缺陷。在國外，PKE系統(tǒng)已成為高檔車型的主流配置，同時應用于中、低檔車型上。目前該系統(tǒng)仍被國外的企業(yè)壟斷，然而國內在此方面的研究才剛起步。隨著國內汽車市場的迅速擴大，研究設計具有網(wǎng)絡防盜功能的汽車PKE系統(tǒng)具有較大的實用價值。

1 PKE系統(tǒng)框架
整個系統(tǒng)由鑰匙模塊和車載模塊兩部分組成。車載模塊MCU(Micro Control Unit)每間隔一定時間通過編程自動發(fā)射125 kHz低頻信號，當鑰匙模塊的低頻喚醒芯片探測到該有效低頻信號時，就喚醒鑰匙模塊MCU去控制高頻發(fā)射模塊將加密信號以315 MHz高頻發(fā)送出去；車載模塊接收到該315 MHz高頻信息后，將其傳輸給車載MCU，由其負責對數(shù)據(jù)進行接收、解碼、判別和相應處理，完成相應動作。當車主離開車后，只要車身的振動傳感器檢測到振動，就發(fā)出報警，同時車載MCU控制GSM模塊發(fā)送短信到車主手機。系統(tǒng)的結構框圖如圖1所示。

2 鑰匙模塊硬件設計
鑰匙模塊MCU選用STC12C5201AD低功耗單片機，配合低頻喚醒接收電路和高頻發(fā)射電路構成鑰匙模塊。該單片機一般處于超低功耗接收模式，采用中斷方式工作。只有當檢測到有效的低頻信號輸入或有鍵按下時，鑰匙模塊MCU才被喚醒，以降低系統(tǒng)功耗。
2．1 低頻喚醒模塊
低頻接收芯片采用ATA5283芯片，其具有喚醒功能的125 kHz超低功耗接收器。其輸入端將從天線接收到的信號包放大及處理后轉換為數(shù)據(jù)輸出給單片機。當接收到125 kHz信號時，ATA5283便激活其N_WAKEUP(喚醒輸出腳)和N_DATA(數(shù)據(jù)輸出腳)。空閑時ATA5283和單片機處于待機狀態(tài)，當諧振電路收到125 kHz有效信號時，N_WAKEUP喚醒單片機開始工作，然后單片機給ATA5283的RESET腳一個高電平使其復位再進入待機模式。ATA5283與單片機連接如圖2所示。