汽車安全與防盜 -- 無鑰匙系統(tǒng)篇

無鑰匙系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖三所示，左側(cè)為汽車端，包括主控制器（Body Control Unit），車門把手和后備箱把手觸發(fā)模塊，引擎一鍵啟動模塊，引擎防盜基站模塊(IMMO Basestation），低頻發(fā)射模塊和射頻接收模塊。其中三個綠色的模塊主要是用來觸發(fā)整個系統(tǒng)，當車主拉動車門或按下一鍵啟動按鈕，相應(yīng)的模塊會發(fā)送中斷信號來喚醒主控MCU，開始整個通訊過程。常見的無鑰匙系統(tǒng)工作模式分兩大類：觸發(fā)模式和掃描模式(polling)，其中觸發(fā)模式分為機械觸發(fā)和電子感應(yīng)觸發(fā)，這里需要綜合考慮系統(tǒng)成本和系統(tǒng)性能，例如整個系統(tǒng)的響應(yīng)時間。引擎防盜基站模塊是低頻通訊模塊(125KHz)，用來實現(xiàn)跟鑰匙的近距離通訊，發(fā)動引擎，這一功能是備用方案，又稱“無電模式”，只有在鑰匙電池耗盡或者有意外干擾無鑰匙系統(tǒng)導(dǎo)致無法正常工作時才會采用。這種情況下，用戶只需要手持鑰匙放在固定位置(例如凹槽)，鑰匙就可以跟基站建立通訊，進行身份認證來啟動引擎。NXP的無鑰匙系統(tǒng)PCF7952和 PCF7953的一大特色就是芯片本身集成了引擎防盜功能，完全兼容NXP的所有Transponder產(chǎn)品，包含PCF7936。這極大的提高了系統(tǒng)的可靠性而且不需要額外增加成本，具體細節(jié)后續(xù)還會提到。

圖三

低頻發(fā)射模塊和射頻接收模塊是無鑰匙系統(tǒng)的基本通訊鏈路，低頻發(fā)射采用125KHz，為上行鏈路（up-link），由車子端發(fā)送至鑰匙端；射頻接收采用315MHz或434MHz，為下行鏈路（down-link），由鑰匙端發(fā)送至車子端。之所以采用125KHz，一方面是為了兼容引擎防盜的相關(guān)技術(shù)，更為重要的是125KHz的信號對距離敏感，可以實現(xiàn)精確的距離檢測，起到關(guān)鍵的定位作用。射頻則采用傳統(tǒng)RKE的頻段，一方面兼容遙控鑰匙的基本功能，更利用了其通訊速度快的優(yōu)勢，這里需要著重聲明的是，所謂的通訊速度是指鑰匙跟車子間用于認證加密的數(shù)據(jù)傳輸，為保證在較短時間內(nèi)完成無鑰匙開門或點火的過程，需要采用較高的波特率（一般為8～20kbps），通常不建議采用低端的SAW發(fā)射模塊（1kbps左右），而采用基于鎖相環(huán)技術(shù)的發(fā)射芯片來實現(xiàn)，例如NXP的PCF7900，其在FSK的模式下最高波特率可達到20kbps。同樣是為了這個目的，射頻頻段也有采用更高頻的868MHz或915MHz的趨勢。如圖所示，低頻發(fā)射模塊包括多個低頻天線，安裝于車門把手內(nèi)用來實現(xiàn)無鑰匙進入（Keyless Entry），安裝于車身內(nèi)部的用來實現(xiàn)無鑰匙啟動（一鍵啟動Keyless Start）。