当今70%的汽车商选用RKE系统,或将其作为一个标准。RKE系统主要由按键加密发送器和车内内置接收器组成。它们主要用在汽车门控制、无线传感器、汽车无线胎压监测TPMS等方面,使用的频率是315 MHz、433.92 Hz。
当今70%的汽车商选用RKE系统,或将其作为一个标准。RKE系统主要由按键加密发送器和车内内置接收器组成,结构框图如图1所示。它们主要用在汽车门控制、无线传感器、汽车无线胎压监测TPMS等方面,使用的频率是315 MHz、433.92 Hz。欧洲同时开放了868 MHz频率来适应RKE系统的增长需求。
图1 RKE系统结构框图
RKE系统的用户可以通过钥匙链发送数据来打开和关闭汽车门。图1中,用户可以按下按键开关来发起与接收机的通信,通过一串64~128位长度的数据流进行发送器和接收器的会话。该数据流包括前引导码、命令码和一串加密滚动码。通信速率通常选用2~20 kHz之间,采用ASK调制方式,主要为了延长发送部分钥匙链中电池的使用寿命。
功率设计
设计中主要考虑的是低电流消耗情况下的高可靠性、系统的成本以及发送器和接收器的寿命。对于发送器,电池寿命在3~5年是可以满足要求的。电池寿命对于接收器件也很重要,因为接收器件必须总是在线侦听发送端数据,典型的电流要求不超过1 mA。一个设计方法是,在一定时间内,接收端保证能够检测到有效的发送信号;为了最大限度地节约电量,接收器在其他的时间睡眠。
安全性设计
系统的安全性也是一项主要考虑的因素。通过采用Microchip公司专为RKE系统设计的使用DES算法的安全密钥芯片HCS300来实现系统数据的安全加密,防止发送的数据被恶意盗取拷贝;同时在接收端使用MC9RS08KA2进行解密和继电器控制。HCS300的操作电压为2.0~6.3 V,是一个可编程28位串行码、64位加密键值、66位发送长度、32位跳频码、4位按键码、2位状态码,具有键值读保护措施的芯片。
DES编码、解码图如图2和图3所示。
16位的同步计算器,在每次发送代码后都要发生改变。它随按键的次数而增加。根据DES算法加密,在每次发送的代码中,由于同步计数器的变化而使得每次发送的代码有大于50%的部分不一样。图2说明在编码过程中如何使用HCS300的内部可编程EEPROM,一旦编码器检测有按键按下,它就立即读键值,同时刷新同步计数器。按键和同步计数器经过加密算法处理,输出数据是32位的加密信息。携带按键信息的32位代码和串行码组成了整个发送码,将被接收部分接收到。
解码部分必须先学习发送端的数据码,学习包括计算发送端的键值、解密32位的加密信息和可编程阵列中的串行码、同步计数器以及键值。在正常的操作模式中,每次接收到的有效格式的信息都被计算。串行码用于表示发送码是否被学习过。如果发送码被学习过,那么它的信息被解密和同步计数器值校验,最后接收系统执行按键操作请求。图3表示了接收部分接收到的信息和它的可编程EEPROM(设计中使用AT24C02)中存储信息的关系。