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拆解汽车无线钥匙发现Silicon Labs 单芯片遥控IC

作者:angelazhang时间:2015-10-11浏览次数:2254

随着汽车电子业的发展,RKE(Remote Keyless Entry,无线遥控门禁)系统,已经成为汽车的一个标配,高性价比显得有为重要。

RKE系统由钥匙上的按键加密发送器和车内内置的遥控接收器两部分组成,如图1所示。使用时,钥匙上的发射器就会向安装在车内的接收器发射出一串短脉冲数字信号,经过解码的信号,再传到BCM上的微控制器控制传动机构,从而完成打开或者关闭车门或者是行李箱的动作。整个开门关门的过程中精确的信号发射和接受起着关键作用。

通过拆解发现,Silicon Labs射频发射器Si4010作为一款设计简单、成本低廉的单芯片遥控IC被工程师们广泛使用于无线钥匙射频发送系统中。Si4010采用了专利的无晶体振荡架构,其载波频率的精确度可以达到正负150ppm,它的精度比传统的(SAW)发射器高出两倍,且无需使用外部晶体振荡器。


图1:RKE系统运作原理图


一、发射器系统硬件部分

拆解发现Si4010射频发射器外围电路非常简单,仅需要一个旁路变容,一片设计了天线的印刷电路板,一颗电池和数个按键便能够构成一个完整的无线射频遥控器,硬件设计电路如图2所示。RKE无线发射系统是以Si4010为核心的,Si4010的两个通用输入输出口与按键直连,内部电路可以直接采集按键信息,芯片的差分信号输出端TXM和TXP分别于环形天线的两端连接,环形天线可以直接设计并印制在PCB板上,大大减小了发射系统的体积。Si4010内部的C2接口C2DATA C2CLK外加VDD GND组成了4端口的编程接口,能够实现方便快捷的在线Debug和烧录。Si4010带有1个LED驱动IO口,可以直接驱动发光LED作为按键指示灯,当有按键按下时,发光二极管点亮,当没有按键按下时,发光二极管熄灭。Si4010无线发射系统主要功能是在内部C8051内核单片机的控制下采集实时按键信息,实现数据加密和编码,再进行FSK/OOK调制,调制后信号经过放大调谐,由环形天线发射出去。Si4010芯片具备天线自动调协,该功能能够最大化发射距离,提供稳定的输出功率,减少对遥控器的干扰。

图2:基于Si4010的RKE原理图


二、发射器软件部分

Si4010的软件设计思路是模块化思路,系统内的主要功能均做成独立的功能函数,在主循环程序中按需调用。

Si4010是通过芯片上的C2接口实现内部集成的C8051内核MCU对无线模块进行控制而实现无线传输的,所有的功能函数,包括芯片初始化程序,键盘扫描程序,射频参数设置程序,原厂均已提供,用户只需要根据需求调用即可。

发射系统的软件流程如图3。当初始化完成后,程序进入主循环并监视按键操作,进行事件处理.依赖于哪一个按键被按下,程序决定做什么,并根据按键构建适合的数据包.然后,Si4010微调频率并发射数据包.一旦信息发射完成,Si4010完全关闭并转入超低功耗待机状态.在待机模式,芯片耗电少于10nA(25°C温度下),并能够从任意GPIO按键按下中唤醒,重新开始处理

图3:发射系统的软件运行流程



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