远程无钥匙系统（RKE）的方案设计

　　当今70%的汽车商选用RKE(Remote Keyless Entry,远程无钥匙进入)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(Tire Pressure Monitor System)等方面，使用的频率是315 MHz(美国和日本地区)、433.92 Hz(欧洲地区)。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。

　　1 系统设计

　　1.1 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。

　　1.2 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。

　　图2 DES编码图

　　图3 DES解码图

　　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。