遙控器工作原理.doc

汽車遙控器原理及經(jīng)常用到的芯片型號實(shí)例 最近發(fā)現(xiàn)做汽車遙控器這塊的客戶比較多，我們手里也有幾個方案在做，之前也有幾個墨西哥的客戶拿了一系列的方案讓我們幫忙來做，目前都已經(jīng)進(jìn)入了批量生產(chǎn)階段，而且據(jù)說銷量非常大。截止目前，憑借我們對汽車電子逆向研究的優(yōu)勢已經(jīng)成功為不下十位客戶提供了包括寶馬，日產(chǎn)，別克在內(nèi)的諸多汽車的遙控器逆向研究，其中主要是幫助客戶進(jìn)行芯片的反向研究。作為汽車電子方面非常重要的部分，汽車遙控器涉及到汽車的安全防盜以及汽車的中控，后備箱以及燈光和車窗的控制，為了讓更多的客戶對汽車遙控有更進(jìn)一步的了解，我們將遙控的原理以及經(jīng)常使用的芯片用實(shí)例來說明下。 在汽車遙控上常用到得芯片有FREESCALE（飛思卡爾）的MC9S08QG8 ，TI的MSP430F2121，NXP的PCF7961、PCF7936等，還有MICROCHIP的HCS300系列，PIC系列，以及NEC的芯片都經(jīng)常用到了汽車遙控上。一、汽車遙控的原理 為紀(jì)念遙控信號發(fā)生器的發(fā)明者P.Lipchutz先生，雷諾公司把遙控信號發(fā)生器一律統(tǒng)稱為PLIP，不論是紅外遙控信號發(fā)生器（IR），還是無線電遙控信號發(fā)生器（RF）。1. Espace(J637)使用的是V1防盜系統(tǒng),該系統(tǒng)紅外遙控信號發(fā)生器發(fā)出的信號包含A、B、C三部分。A. 為基本密碼，用來換算傳給噴射電腦的密碼。B. 為鑰匙辨認(rèn)碼，用來區(qū)分兩個遙控器。C. 為滾動密碼，每次按壓遙控器時，它都會滾動變化例：1000100110022 系統(tǒng)功能：2.1 發(fā)動機(jī)防啟動2.2鎖上或打開車門2.3 激活或關(guān)上報警器2.4管理頂棚上的禮儀燈在一個車門打開時點(diǎn)亮禮儀燈用遙控器打開車門后點(diǎn)亮禮儀燈15秒閉合點(diǎn)火開關(guān)并且鎖上所有車門或者用遙控器鎖上車門時，滅掉禮儀燈。3. 系統(tǒng)操作3.1 紅外遙控信號發(fā)生器PLIP發(fā)生的含有A、B、B三部分的紅外信號經(jīng)接收放大器放大后進(jìn)入解碼器，解碼器中有對應(yīng)的三個區(qū)域來儲存、接收、比較密碼。一個區(qū)域用來儲存基本密碼，當(dāng)解碼器接收到一個信號時，它會將信號中的A部分和此區(qū)域中的A比較。如果兩個A相同，解碼器繼續(xù)比較辨認(rèn)碼B；如果兩個A不同，解碼器將不再比較鑰匙辨認(rèn)碼B，并使系統(tǒng)繼續(xù)保持在發(fā)動機(jī)防啟動狀態(tài)。一個區(qū)域用來存儲鑰匙辨認(rèn)碼，當(dāng)信號中的A部分得到確認(rèn)后，解碼器將信號中的B部分和此區(qū)中的鑰匙辨認(rèn)碼比較，以判斷此遙控器是否為該車使用的兩個遙控器之一。并判定是哪一個遙控器（P或V）。如果B部分也得到確認(rèn)，解碼器繼續(xù)比較信號中的C部分。如果B部分不被認(rèn)可，系統(tǒng)會繼續(xù)保持在發(fā)動機(jī)防啟動狀態(tài)。一個區(qū)域用來存儲滾動密碼，此區(qū)域被作“接納”窗口。解碼器中有兩個接納窗口，每個窗口對應(yīng)一個遙控器。當(dāng)信號中A、B兩部分已得到認(rèn)可并通過B部分已確定此信號來自哪個遙控器后，解碼器會將信號中的C部分和對應(yīng)的窗口中的密碼相比較，如果C在認(rèn)可范圍內(nèi)，即意味著信號中的A、B、C三部分都被認(rèn)可。系統(tǒng)會解除并用信號中的A部分換算出一個給噴射電腦的密碼，（10分鐘內(nèi)）合上點(diǎn)火開關(guān)后，此密碼將會通過密碼線傳給噴射電腦。若密碼與噴射電腦存儲器中的參考密碼相同。噴射電腦會解開噴射和點(diǎn)火鎖止系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)可以起動。如果信號中的C部分不在認(rèn)可范圍內(nèi)，系統(tǒng)會仍然保持在發(fā)動機(jī)防起動狀態(tài)。 注意：此系統(tǒng)不能同時使用兩個以上的遙控器。因?yàn)榇私獯a器只有兩個接納窗口。下面我們來看滾動密碼（信號中的C部分）的認(rèn)可范圍：當(dāng)一個接納窗口中的密碼為XXXX時，那么該窗口的認(rèn)可范圍為從XXXX+1到XXXX+1001，例如某窗口的密碼為1234，那么信號中的C部分只要是從1235到2235中的任何一個數(shù)字都將被認(rèn)可，同時這一得到認(rèn)可的密碼將替換窗口中的原有密碼。當(dāng)某遙控器在接收器的范圍之外被按壓超過1000次時，它將不再被認(rèn)可，此時需進(jìn)行一個同步程序以使遙控器得到認(rèn)可。3.2 用PLIP 鎖上車門 當(dāng)用遙控器鎖上車門時，解碼器會設(shè)定報警器，并禁止解碼器在點(diǎn)火開關(guān)合上后向噴射電腦傳送密碼，噴射電腦將鎖止噴射系統(tǒng)，在這種情況下合上點(diǎn)火開關(guān)，噴射故障燈會一直閃爍不停，發(fā)動機(jī)不能起動。3.3 自動進(jìn)入防起動狀態(tài) 如果所有的門是關(guān)好的，系統(tǒng)將會在斷開點(diǎn)火開關(guān)30分鐘后進(jìn)入發(fā)動機(jī)防起動狀態(tài)；如果有一個前門是打開的，這個時間將會縮短到10分鐘。用遙控器而又不合上點(diǎn)火開關(guān)。10分鐘后系統(tǒng)自動進(jìn)入防起動狀態(tài)。對電瓶拆裝后重新接上時，系統(tǒng)也會自動進(jìn)入發(fā)動機(jī)防起動狀態(tài)。如果電瓶電壓過低，起動機(jī)工作時也會重新激活發(fā)動機(jī)防起動功能，因此電瓶電壓過低時，即使采用推車的辦法也不能起動發(fā)動機(jī)。4.應(yīng)急修理4.1 遙控器失效時 利用中央門鎖集控開關(guān)手動輸入應(yīng)急密碼。程序如下：A. 用遙控器辨認(rèn)碼（P或V的7位數(shù)字或字母）向雷諾公司查詢應(yīng)急密碼。B. 合上點(diǎn)火開關(guān)，儀表盤上的噴射警告燈和頂棚上的起動紅色指示燈會閃爍不停。C. 按下中央集控門鎖開關(guān)，紅色防起動指示燈會間歇點(diǎn)亮。（1次/1.5秒）D. 保持按壓中央集控門鎖開關(guān)，并對紅色防起動指示燈的點(diǎn)亮次數(shù)進(jìn)行記數(shù)。使其與應(yīng)急密碼的第一位數(shù)相等。然后松開中央集控門鎖開關(guān)。E. 重復(fù)步驟C、D以輸入剩下的3位密碼。F. 斷開點(diǎn)火開關(guān)。G. 再合上點(diǎn)火開關(guān)，紅色的防起動指示燈會點(diǎn)亮3秒鐘然后熄滅3秒鐘。然后再點(diǎn)亮30秒鐘。以提醒用戶車輛以失去防起動保護(hù)。可以起動發(fā)動機(jī)。如果密碼不正確，紅色指示燈會快速閃爍，發(fā)動機(jī)不能起動。注意：操作者有3次機(jī)會輸入密碼，如果3次輸入都不正確，則需在合上點(diǎn)火開關(guān)的情況下等待15分鐘。警告：此程序并沒有對噴射電腦清碼，只負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)的臨時起動。在關(guān)掉點(diǎn)火開關(guān)10分鐘后或10分鐘內(nèi)電瓶拆線重新接上后，系統(tǒng)會自動重新進(jìn)入發(fā)動機(jī)防起動狀態(tài)。必須再次進(jìn)行以上程序才能起動發(fā)動機(jī)。因此，當(dāng)用戶的遙控器失效時，必須將應(yīng)急密碼和此程序一并交給用戶。4.2 解碼器失效時 當(dāng)解碼器失效時，則必須利用密碼線輸入應(yīng)急密碼，程序如下：A. 關(guān)掉點(diǎn)火開關(guān)，拆下解碼器，將一根長約1米的導(dǎo)線一端接在密碼線上B. 合上點(diǎn)火開關(guān)，噴射警告燈閃爍不停。將加速踏板踩到底，噴射警告燈會熄滅。C. 將密碼線接地，噴射警告燈會點(diǎn)亮，使密碼線接地的次數(shù)與應(yīng)急密碼的第一位數(shù)相等。然后松開踏板。D. 依次輸入剩下的3位密碼，即可起動發(fā)動機(jī)。執(zhí)行此程序后，車輛將失去防起動保護(hù)，可以隨時起動發(fā)動機(jī)，應(yīng)及時修復(fù)。二、ATMEL的汽車遙控芯片實(shí)例 愛特梅爾(Atmel)相繼推出了從防盜鎖到一系列汽車門鎖的專用全雙工收發(fā)器解決方案，非常適用于汽車防盜功能。愛特梅爾的汽車安全產(chǎn)品組合也包含有防盜性極強(qiáng)的無鑰匙自動識別門鎖 (PEG)解決方案。愛特梅爾提供設(shè)計完整的汽車門鎖系統(tǒng)解決方案所需的全部器件。客戶可以靈活地利用愛特梅爾的低功耗發(fā)射器 IC 系列、接收器 IC 系列和微控制器系列創(chuàng)建其專用產(chǎn)品設(shè)計。單向系統(tǒng) 單向R F頻段無線通訊用于遙控開關(guān)車門功能。防盜鎖止系統(tǒng) (ImmobilizerSystem) 內(nèi)建有采用 AUT64 加密算法可實(shí)現(xiàn)雙向LF頻段無線通訊認(rèn)證。 用于無鑰匙自動識別車門鎖控系統(tǒng)PEG解決方案雙向RF頻段通訊用于無鑰匙自動識別車門鎖控系統(tǒng)（PEG）中，確保門控更安全；LF頻段通訊實(shí)現(xiàn)PEG系統(tǒng)中的喚醒功能，以及用于防盜鎖止功能和啟動RF頻段通信功能。汽車門鎖系統(tǒng)器件三、Microchip公司的HCS系列芯片實(shí)例 Microchip公司以Keeloq技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)了滾動編碼系列芯片，HCS301只是其中一款。 2滾動碼與固定碼芯片比較 傳統(tǒng)的固定編碼芯片是基于單向傳輸?shù)陌踩到y(tǒng)。只能提供有限的保護(hù)，因?yàn)檫@種系統(tǒng)的保密性是靠提高代碼的長度來實(shí)現(xiàn)的，而代碼的長度是有限的，因而只能得到有限的代碼組合，用空中捕捉和掃描跟蹤的辦法就很容易得到代碼，這樣就被非法用戶擅自使用。而如果采用Keeloq滾動碼技術(shù)，由于在傳輸代碼之前用滾動碼加密算法對原始代碼進(jìn)行非線性加密，從而產(chǎn)生高度保密的滾動碼，使得每次傳輸?shù)拇a都是唯一的，絕不重復(fù)，從而使捕捉和掃描跟蹤的手段都難以湊效。 3HCS301的管腳功能 HCS301為8腳的PDIP和SOIC二種封裝，其管腳定義如圖1： 14腳：按鍵輸入接口，內(nèi)部帶有下拉電阻；5腳：地；6腳：PWM脈寬調(diào)制輸出；7腳：LED驅(qū)動；8腳：電源。 4HCS301外圍電路 圖2為HCS301四鍵應(yīng)用電路。 5片內(nèi)EEPROM HCS301內(nèi)部有一個192位(共16Bit12Word)的E2PROM，在使用之前必須對它進(jìn)行編程，192位的數(shù)據(jù)主要包括了：64Bit的加密鑰匙，28Bit的系列碼，16Bit的同步碼，用戶可通過簡單的串行I2C接口對E2PROM編程。為保密，只有在寫E2PROM之后的限定時間內(nèi)才能讀回數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。 6HCS301加密鑰匙的產(chǎn)生 在HCS301使用之前，必須先產(chǎn)生一個唯一對應(yīng)的加密鑰匙，其產(chǎn)生過程如下：廠家代碼和系統(tǒng)碼一起經(jīng)加密鑰匙產(chǎn)生算法形成唯一的加密鑰匙，然后寫入E2PROM。廠家代碼為64位，可稱為系統(tǒng)碼或超級用戶碼，對于整個Keeloq系統(tǒng)它的碼是唯一的。系列碼為28位，對應(yīng)于每一個編碼器，可當(dāng)作一般用戶碼。加密鑰匙的重復(fù)概率為1/(26428)，幾乎是不可能重復(fù)。 7HCS301的編程過程 HCS301的編碼過程如下：原始代碼、加密鑰匙及同步碼經(jīng)Keeloq算法加密后，產(chǎn)生32Bit高度保密的滾動碼，由于Keeloq算法的復(fù)雜性及16Bit同步碼每次傳輸時都更新，故每次傳輸?shù)拇a完全不同。在傳輸216次后傳輸代碼才有可能重復(fù)，我們以每天傳輸10次代碼來算，這段時間間隔為18年