遠程防盜汽車PKE系統設計

摘要 針對目前汽車PKE系統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系統設計方案。設計了鑰匙模塊的高頻發射與低頻喚醒接收電路，車載模塊的高頻接收與低頻發射電路，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，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(Passive Keyless Entry，PKE)正迅速成為汽車門禁系統應用的主流，并成為新型汽車的普遍選擇。
文中提出的遠程防盜汽車PKE系統設計方案融合了網絡技術、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，在傳統的PKE功能基礎上，應用了全球移動通信系統(G1obal System for Mobile Communications，GSM)模塊，彌補了現有汽車PKE系統不能實現遠程防盜功能的缺陷。在國外，PKE系統已成為高檔車型的主流配置，同時應用于中、低檔車型上。目前該系統仍被國外的企業壟斷，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，研究設計具有網絡防盜功能的汽車PKE系統具有較大的實用價值。

1 PKE系統框架
整個系統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去控制高頻發射模塊將加密信號以315 MHz高頻發送出去；車載模塊接收到該315 MHz高頻信息后，將其傳輸給車載MCU，由其負責對數據進行接收、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，就發出報警，同時車載MCU控制GSM模塊發送短信到車主手機。系統的結構框圖如圖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據輸出給單片機。當接收到125 kHz信號時，ATA5283便激活其N_WAKEUP(喚醒輸出腳)和N_DATA(數據輸出腳)。空閑時ATA5283和單片機處于待機狀態，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。