远程防盗汽车PKE系统设计

摘要 针对目前汽车PKE系统无远程防盗功能的问题，提出了一种基于STC单片机的具有远程防盗功能的汽车PKE系统设计方案。设计了钥匙模块的高频发射与低频唤醒接收电路，车载模块的高频接收与低频发射电路，以及车载模块与GSM模块的通信连接。分析了滚动码加解密过程以及钥匙模块与车载模块之间的通信协议。此设计方案完善了PKE防盗功能，能够满足实际应用中的防盗和通信要求。
关键词 远程防盗；滚动码；GSM模块；低频唤醒

20世纪90年代以来，电子信息技术普遍应用于汽车防盗系统，促进了汽车防盗技术的智能化和功能多样化。免开启门禁系统(Passive Keyless Entry，PKE)正迅速成为汽车门禁系统应用的主流，并成为新型汽车的普遍选择。
文中提出的远程防盗汽车PKE系统设计方案融合了网络技术、高低频双向通信等相关技术。携带钥匙的车主只需靠近车门，车门将自动打开。另外，在传统的PKE功能基础上，应用了全球移动通信系统(G1obal System for Mobile Communications，GSM)模块，弥补了现有汽车PKE系统不能实现远程防盗功能的缺陷。在国外，PKE系统已成为高档车型的主流配置，同时应用于中、低档车型上。目前该系统仍被国外的企业垄断，然而国内在此方面的研究才刚起步。随着国内汽车市场的迅速扩大，研究设计具有网络防盗功能的汽车PKE系统具有较大的实用价值。

1 PKE系统框架
整个系统由钥匙模块和车载模块两部分组成。车载模块MCU(Micro Control Unit)每间隔一定时间通过编程自动发射125 kHz低频信号，当钥匙模块的低频唤醒芯片探测到该有效低频信号时，就唤醒钥匙模块MCU去控制高频发射模块将加密信号以315 MHz高频发送出去；车载模块接收到该315 MHz高频信息后，将其传输给车载MCU，由其负责对数据进行接收、解码、判别和相应处理，完成相应动作。当车主离开车后，只要车身的振动传感器检测到振动，就发出报警，同时车载MCU控制GSM模块发送短信到车主手机。系统的结构框图如图1所示。

2 钥匙模块硬件设计
钥匙模块MCU选用STC12C5201AD低功耗单片机，配合低频唤醒接收电路和高频发射电路构成钥匙模块。该单片机一般处于超低功耗接收模式，采用中断方式工作。只有当检测到有效的低频信号输入或有键按下时，钥匙模块MCU才被唤醒，以降低系统功耗。
2．1 低频唤醒模块
低频接收芯片采用ATA5283芯片，其具有唤醒功能的125 kHz超低功耗接收器。其输入端将从天线接收到的信号包放大及处理后转换为数据输出给单片机。当接收到125 kHz信号时，ATA5283便激活其N_WAKEUP(唤醒输出脚)和N_DATA(数据输出脚)。空闲时ATA5283和单片机处于待机状态，当谐振电路收到125 kHz有效信号时，N_WAKEUP唤醒单片机开始工作，然后单片机给ATA5283的RESET脚一个高电平使其复位再进入待机模式。ATA5283与单片机连接如图2所示。