本文介紹了對現(xiàn)有遙控無鑰門禁（RKE）應用的被動無鑰門禁（PKE）系統(tǒng)升級。鑰匙設計包括一片集成了三軸向模擬前端（Analog Front-End，AFE）的PIC16F639單片機，采用一片PIC18F2680單片機來實現(xiàn)低頻發(fā)射器。設計經過優(yōu)化，只需稍作修改便可集成到現(xiàn)有典型平臺中。

工作原理

當?shù)皖l（LF）發(fā)射器檢測到觸發(fā)輸入時，將發(fā)送一條編碼的125kHz報文。該信號范圍內的任何應答器均會接收這條報文，并對編碼的數(shù)據(jù)字段進行驗證。如果發(fā)射器被識別，將發(fā)送一條RF（433.92MHz）KEELOQ編碼報文。一個標準的RKE接收器對該數(shù)據(jù)包進行解碼，如果被識別，將進行相應的操作。

為降低電流消耗，LF發(fā)射器不會持續(xù)輪詢應答器。觸發(fā)事件將把發(fā)射器從休眠模式或掉電模式喚醒。觸發(fā)輸入的可能類型或來源如下：
(1) 通過網絡傳輸?shù)拿睿?BR>(2) 門把手上紅外信號；
(3) 簡易微動開關，由門把手裝置激活；
(4) 容性臨近探測器，該探測器可檢測手靠近門把手時的現(xiàn)場變化為簡化起見，本文的應用采用微動開關輸入。報文發(fā)送后，LF發(fā)射器將持續(xù)輪詢應答器，這有助于對方向和范圍進行估計。

應答器鑰匙以常規(guī)按鍵RKE鑰匙方式工作。當檢測到有效LF現(xiàn)場報文時，單片機將如同按下第六個虛擬按鍵一樣作出響應，并發(fā)送一個獨特的功能碼。RF接收器/解碼器組合包括一個KEELOQ安全IC。典型的解碼器為HCS500、HCS512或HCS515。本設計采用用戶可編程的PIC中檔單片機。

低頻發(fā)射器模塊

1、硬件

（1）單片機：LF控制器選擇PIC18F2680，該單片機具有豐富的外設。另外它還內置CAN控制器和兼容LIN的EAUSART，方便與車載網絡接口。器件的捕捉/比較/PWM模塊可產生用作LF載波的125kHz方波。

（2）可配置輸入：為觸發(fā)器提供了雙路可容許12V的輸入。可以對這兩個輸入電路重新配置以適應多種輸入類型。假如一個輸入為接地的瞬時開關，則電路板重新配置如下：用0Ω電阻代替R2，去除R3和D3，用30K電阻代替D2。

（3）LF發(fā)射器：由單片機的PWM輸出驅動大電流MOSFET驅動器（TC4422），進而驅動由TX線圈（L1）和電容C2組成的諧振電路。該輸出電路能產生一個電壓峰- 峰值高達320V的磁場。

（4）網絡接口：網絡連接由MCP201 LIN收發(fā)器和MCP2551 CAN收發(fā)器實現(xiàn)。

（5）電源：電源可從電源插座J1、CAN插頭J3或LIN連接器J4輸入。電壓范圍為8-18VDC。汽車級電壓調節(jié)器具有電池反向保護、瞬態(tài)保護和負載突降保護功能。為降低功耗，可以免接電源指示LED。

2、軟件

當檢測到觸發(fā)事件時發(fā)送LF報文。發(fā)送激勵報文后低頻發(fā)射器模塊將等待來自RF接收器模塊的響應長達50ms。這個通知通過LIN數(shù)據(jù)線發(fā)送。如果沒有接收到響應，模塊會再發(fā)送同一條報文兩次，之后進入掉電狀態(tài)，等待下一個觸發(fā)事件。LF激勵報文由一個125kHz載波組成，其調制方式如下：
（1）導通4ms以使接收AGC穩(wěn)定。
（2）關斷500μs。
（3）在導通2ms后再關斷2ms以使能接收器輸出濾波器。該方式取決于接收AFE的配置設置。
（4）模塊序列號的低16位（LSb），采用PWM編碼。
（5）關斷50ms，等待來自RF接收器接的有效響應。
報文的激勵代碼部分用于確保只招呼先前學習過的應答器。所有其他應答器都保持緘默狀態(tài)。通過修改固件增刪激勵代碼，可以滿足不同應用的要求。本設計使用16位激勵代碼應該足夠了。

PKE發(fā)射器-應答器

RKE鑰匙單元是在一個裝置內支持PKE應用和RKE應用的全面解決方案。電路板設計為可接受PIC16F636或PIC16F639單片機。稍作修改后，還可以支持PIC12F635單片機。

本設計具有以下一些特性：多達五個按鍵輸入；1或2個LED輸出；433.92MHz發(fā)射器；三軸向低頻接收器。

1、硬件

將PIC16F636單片機的引腳1與U1的引腳1對齊安裝PIC16F636單片機，將支持RKE應用。由于PIC16F636與PIC16F639上端的引腳配置完全相同，唯一沒有的功能是片內低頻模擬前端。

對于PKE應用，要安裝PIC16F639單片機和相關的低頻接收器線圈。發(fā)射器上的四個按鍵（S1-S4）與對應的單片機輸入引腳（S1-S4）相連接。用戶可通過激活編碼器的任意組合來發(fā)送15個可能功能碼中的任意一個代碼。發(fā)射器的演示版本沒有使用RFEN輸出選項，由于該功能的輸出與一個按鍵輸入共用一個引腳，因此應該禁止該輸出選項。如果RFEN選項使能的話，將會損失一個按鍵輸入。

按鍵S5與特定的功能碼位之間不存在直接關聯(lián)，它用來發(fā)送存儲在EEPROM存儲器中的用戶定義功能碼。

通過J1可對單片機的閃存程序存儲器和EEPROM數(shù)據(jù)存儲器進行編程。連接器的引腳配置與PICkit 1和PICkit 2編程器兼容。

RF振蕩器使用一個表面聲波（Surface Acoustic Wave，SAW）諧振器，工作頻率為433.92MHz。編程連接器（J1）用來使能在線串行編程（In-Circuit Serial Programming，ICSP）功能。因此，不需要去除板上的單片機便可以對發(fā)射器進行重新配置或再編程。

2、軟件

應答器固件在功能上基于Microchip HCS365 KEELOQ編碼器，提供了其他子程序來進行初始化，并與PIC16F639的內置低頻模擬前端接口。

當沒有被低頻發(fā)射器信號激勵時，應答器鑰匙以標準5按鍵RKE鑰匙方式工作。當檢測到并驗證了有效的LF現(xiàn)場報文時，單片機將如同按下第六個按鍵或虛擬按鍵一樣作出響應。

應答器通常處于低功耗休眠模式。當開關輸入為低電平或接收到LF激勵時，器件將被喚醒，并在20ms開關消抖延時后鎖存開關值。之后器件讀取配置選項，并根據(jù)配置選項確定發(fā)送時采取什么樣的數(shù)據(jù)和調制格式。發(fā)送由代碼字流組成。在按鍵被按下后只要按鍵保持為低電平或發(fā)生超時狀況時，代碼字將被發(fā)送。代碼字格式可以是跳碼格式或種子碼格式。

超時周期可以通過超時選擇（TSEL）配置選項進行選擇。該選項可禁止超時，或將超時周期設置為0.8s、3.2s或25.6s。當超時狀況發(fā)生時，器件將進入休眠模式，這樣可以保護電池不至于因按鍵“粘滯”而被耗盡。

在發(fā)送過程中如果檢測到新的按鍵，將取消當前代碼字的發(fā)送而發(fā)送新代碼字，超時計數(shù)器也將復位。如果所有的按鍵均被釋放，器件仍會發(fā)送最小數(shù)目的代碼字。使用最小數(shù)目代碼字（MTX）配置選項可以把最小數(shù)目代碼字數(shù)量設置為1、2、4或8。

如果發(fā)送最小數(shù)目代碼字的時間超出超時周期，器件將不會完成最小數(shù)目代碼字的發(fā)送。

遙控無鑰門禁系統(tǒng)接收器-解碼器模塊

遙控無鑰門禁接收器- 解碼器模塊用作RKE和PKE傳輸?shù)哪繕税�。包括功能碼的可視指示和車載網絡接口。模塊由UHF接收器、單片機、電源、LED指示燈和網絡物理接口組成。

1、硬件

（1）UHF接收器：RF輸入為調幅（AM）超再生小型混頻模塊，它用來捕捉來自AM發(fā)射器的未解碼數(shù)據(jù)。該模塊在較寬的工作溫度范圍內具有很高的穩(wěn)頻性能，并且能夠承受機械振動和手工操作。板載電感可由激光調整，無需使用任何可調節(jié)元件。電路板可提供433.92MHz或315MHz信號。CMOS/TTL輸出支持高達2000Hz的數(shù)據(jù)率。接收器模塊的這個輸入與單片機PORTA端口的INT引腳（RA2）相連接。

（2）單片機：可使用14引腳PIC單片機系列中的任意一款單片機，但通常使用PIC16F636或PIC16F688。PIC16F636片內具有KEELOQ編碼器/解碼器模塊，而PIC16F688內置支持局域部互聯(lián)網絡（LIN）和SAE J2602協(xié)議的增強型可尋址USART（EAUSART）。通過J2可對單片機的閃存程序存儲器和EEPROM數(shù)據(jù)存儲器進行編程。該連接器引腳配置與PICkit 1和PICkit 2編程器兼容。

（3）網絡接口：電路板的這一部分可能沒有安裝器件，這由最終應用決定。如果需要為這部分安裝器件的話，可獲得完整的物料清單。
物理從總線驅動器使用MCP201（或MCP202）LIN總線收發(fā)器來與LIN或兼容J2602的網絡進行通信。使用一個穩(wěn)壓二極管以保護LIN總線引腳免受瞬時電壓的破壞。為適應具體的網絡拓撲，應該調整接在LIN總線引腳和地之間的電容值。在FAULT/SLPS引腳接入一個大阻值的上拉電阻可以保證器件復位時具有標準的斜率控制性能。

（4）電源：電源可由板上的電源插座J3（5.5 x 2.5mm）或J1（AMP 770969）提供。電壓范圍為8-18VDC。汽車級電壓調節(jié)器具有電池反向保護、瞬態(tài)保護和負載突降保護功能。為降低功耗，可以免接電源指示LED。

2、軟件

固件最初是為PIC16CE624編寫的，但代碼已經移植到PIC16F6XX系列器件。程序實現(xiàn)了一個KEELOQ跳碼解碼器。軟件設計為一套幾乎完全獨立的模塊（標準匯編包含文件“*.INC”）。為便于理解和維護，每個模塊只包含一個簡單的函數(shù)，可以被替換掉以適應不同的行為和/或支持不同的外設（如存儲器和定時器等）。

了解完整參考設計文檔，請訪問http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21986a_cn.pdf。