遠(yuǎn)程防盜汽車(chē)PKE系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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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(diào)制電路組成，振蕩電路的振蕩或停振受單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)的控制。由于STC單片機(jī)無(wú)信號(hào)加密功能，所以在鑰匙模塊加裝Keeloq編碼加密芯片以實(shí)現(xiàn)信號(hào)加密。
3 車(chē)載模塊硬件設(shè)計(jì)
車(chē)載模塊MCU采用STC12C15204AD單片機(jī)，其具有4 kB的Flash用戶(hù)應(yīng)用程序空間，可以用來(lái)解碼加密信號(hào)。該單片機(jī)與高頻接收模塊、低頻發(fā)射電路、振動(dòng)報(bào)警模塊以及CSM通信模塊構(gòu)成了系統(tǒng)的車(chē)載模塊。
3．1 低頻發(fā)射電路
低頻發(fā)射模塊采用專(zhuān)用芯片TC4422，其輸出阻抗僅為1．6 Ω，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)9 A。單片機(jī)將信號(hào)送給TC4422的IN引腳，再由其驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)線(xiàn)圈發(fā)送出125 kHz的低頻信號(hào)。
3．2 高頻接收電路
高頻接收采用無(wú)線(xiàn)接收芯片RX3400，其具有較好的抗干擾特性，適合單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸。車(chē)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(hào)后，傳送至RX3400模塊進(jìn)行處理，得到數(shù)據(jù)信號(hào)，再經(jīng)解碼后將其送入車(chē)載模塊MCU，觸發(fā)中斷產(chǎn)生，使微處理器執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。考慮到成本等因素，系統(tǒng)采用軟件方法解碼。
3．3 振動(dòng)報(bào)警電路
振動(dòng)檢測(cè)用于在檢測(cè)到車(chē)身遭受碰撞時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)做出報(bào)警處理。該功能模塊采用市面上常見(jiàn)的汽車(chē)振動(dòng)傳感器，傳感器的輸出線(xiàn)與車(chē)載模塊MCU的IO口相連，同時(shí)上拉一個(gè)10～20 kΩ的電阻，使平時(shí)保持高電平，當(dāng)振動(dòng)產(chǎn)生的時(shí)候就被拉到低電平，從而單片機(jī)控制報(bào)警電路報(bào)警。
3．4 GSM通信模塊
GSM模塊采用西門(mén)子公司的TC35i模塊，可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)接口連線(xiàn)器和天線(xiàn)連接器分別連接SIM(Subseriber Identity Modu le)卡讀卡器和天線(xiàn)，其數(shù)據(jù)接口通過(guò)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(guò)AT指令或關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)重啟和恢復(fù)故障。電路連接簡(jiǎn)單，采用異步串行通信。報(bào)警短信息通過(guò)TC35i模塊發(fā)送到車(chē)主手機(jī)，收到報(bào)警后，車(chē)主可以向TC35i模塊發(fā)送短消息，TC35i提取短消息并譯碼后進(jìn)行相應(yīng)的操作啟動(dòng)執(zhí)行模塊。GSM模塊與單片機(jī)的連接如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/196502.htm
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分主要包括滾動(dòng)碼技術(shù)、系統(tǒng)的通信協(xié)議及車(chē)載模塊流程設(shè)計(jì)。
4．1 滾動(dòng)碼技術(shù)
滾動(dòng)碼(Keeloq)技術(shù)是一種非線(xiàn)性加密算法，其核心組成要素是：制造商代碼、序號(hào)、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(lái)辨別不同制造商；序號(hào)用來(lái)區(qū)別不同的鑰匙，每個(gè)鑰匙都有自己的序號(hào)；編碼密碼用來(lái)產(chǎn)生滾動(dòng)碼，儲(chǔ)存于加密芯片片內(nèi)EEPROM中。由于Keeloq算法的復(fù)雜性和16位同步碼每次傳輸時(shí)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(fù)，因此在短時(shí)間內(nèi)較難被破譯，保證了安全性。
車(chē)載模塊接收到該高頻加密信號(hào)后，先解調(diào)，再采用軟件方法解碼。解碼步驟為：
(1)車(chē)載模塊接收到66 bit加密資料后，首先檢查固定碼中的序號(hào)與存儲(chǔ)在EEPROM中的序號(hào)是否一致。
(2)運(yùn)行解密算法，得到識(shí)別碼、同步計(jì)數(shù)值、功能鍵、溢位。
(3)單片機(jī)將解碼后的識(shí)別碼與固定碼中序號(hào)的低10位進(jìn)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(jì)數(shù)值與EEPROM中的舊的同步計(jì)數(shù)值是否合理增加。
如果以上步驟有一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤，車(chē)載MCU則不執(zhí)行下一步動(dòng)作，解碼過(guò)程如圖4所示。
4．2 通信協(xié)議
車(chē)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(cè)到有效低頻信號(hào)之前，ATA5283處于待機(jī)模式。為防止嘈雜環(huán)境中電路誤操作，報(bào)頭檢測(cè)電路會(huì)檢查輸入信號(hào)。有效的輸入信號(hào)在192個(gè)無(wú)間斷載波周期后被計(jì)數(shù)器檢測(cè)到。在發(fā)現(xiàn)有效載波信號(hào)后，電路開(kāi)啟自動(dòng)增益控制，完整的報(bào)頭應(yīng)該有至少704個(gè)載波周期。此后報(bào)頭結(jié)束，開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。
車(chē)載模塊與鑰匙模塊之間的高頻通信采用脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)編碼方式進(jìn)行半雙工通信。1個(gè)邏輯數(shù)據(jù)由3個(gè)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(chē)載模塊MCU通過(guò)前導(dǎo)資料的指引做接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。同步導(dǎo)引之后，微控制器檢測(cè)到第一個(gè)上升沿時(shí)，等待1／2Te時(shí)間后立即取樣并檢測(cè)是否為高電平1，如果為0則接收資料失敗，然后延時(shí)一個(gè)Te時(shí)間后立即取樣作為資料位元，再延時(shí)一個(gè)Te時(shí)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(gè)上升沿的到來(lái)，若等待時(shí)間超過(guò)一個(gè)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(gè)部分組成：每次發(fā)碼的碼字以引導(dǎo)碼和頭標(biāo)開(kāi)始，然后是66位數(shù)據(jù)，即滾動(dòng)碼和固定碼，最后是每次發(fā)送的保護(hù)時(shí)間。滾動(dòng)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。
評(píng)論