?????? 1 引言

　　本文將對汽車無線遙控開門系統的新型設計方案與應用發展作分析介紹。汽車安全應用所使用的典型無線遙控開門系統-遙控鑰匙（RKE）系統，如圖1所示。該系統組成包括一個安裝在汽車上的控制器（或稱接收器）和一個由用戶攜帶的收發器（或發射器），即無線遙控車門鑰匙。收發器一般包括一個微控制器、RF器件以及按鈕和LED等人機接口器件。微控制器可用DS89C440或PIC16F639，RF器件可用MAX7044或MAX1479或TRF6901。收發器通常關閉，只在按下按鈕或需要發送數據時才工作。收發器用來向控制器發送數據，因此是單向通信。然而，這一情況正在改變。新型智能收發器即可發送數據，也可接收數據，因此是雙向通信。在雙向通信系統中，控制器（安裝在汽車上）和收發器（即車鑰匙）可以實現自動通信，不需要人機接口。

　　2 設計思想

　　從上述無線遙控開門系統組成可看出，系統方案的設計思想是基于用微控制器構建發射器（遙控鑰匙）與接收器。

　　眾所周知，MAXQ系列是采用低噪聲設計并為配合模擬電路工作而進行了優化的16位RISC微控制器，能夠與RF接收器器件整合到一起構建模擬電路的最佳方案。

　　2.1 遙控鑰匙（發射器或收發器）與接收器（車上控制器）

　　遙控鑰匙可選用DS89C450-KIT和MAX7044或兩個評估板（EV KIT），即DS89C450-KIT和MAX7044EVKIT （EVht）構成發射器。可以安裝在一個殼體內，充電電池位于下方。如使用天線，發送距離超出標準鑰匙鏈幾個數量級。

　　接收器（車上控制器）可由并排安裝在一起的MAXQ3212 16位微控制器和MAXl473接收器組成。其連線接到汽車的車體控制模塊（BCM）上。若是在作調試或演示，可使用一個專門的MAXQ3212端口引腳以9600bps發送異步串行數據。

　　在此之所以采用MAXQ3212 16位微控制器，是因為MAXQ系列是采用低噪聲設計并為配合模擬電路工作而進行了優化的16位RISC微控制器，除數字元件外還集成了高精密的模擬功能，因而應用方案需要的芯片數更少，能夠與RF接收器器件MAXl473整合到一起構建模擬電路的最佳方案，而且基本不會干擾RF信號。其優異的功耗特性與強大的功能組合使產品的設計和構建更加簡單，可縮短產品上市時間。

　　而RF接收器器件MAXl473是最新的300MHz至450MHzASK（振幅變換調制）射頻接收器平均靈敏度為-114dBm，正常工作僅消耗5.5mA（典型值）的電流。內置鏡頻抑制，無需通常使用的前端SAW濾波器。睡眠模式時，MAXl473可在小于250ps的時間內啟動并發送數據，保證了更深的睡眠周期和更長的電池壽命。MAXl473可工作于3V至5V的電源電壓。該300MHz至450MHz發送器和接收器的最大優點是能將RKE系統有效距離擴大一倍，可理想應用子電池供電設備，包括鑰匙，汽車報警和胎壓檢測。

　　2.2 關于模擬信號強度測量

　　MAXl473接收器提供一個模擬接收信號強度指示器（RSSl），可對此信號進行測量。MAXQ3212內置一個模擬比較器，以比較VREF和CMPI輸入，并可以在定時器輸出引腳上產生脈寬調制信號（PWM）。圖2示出了由比較器和PWM構建ADC的方法。將RSSI信號送到MAXQ3212比較器的VREF引腳端。然后將定時器編程為PWM模式，如果對該PWM進行適當濾波，就可產生DAC輸出到T2PB引腳端，并將輸出（即DAC）連接到比較器的另一個輸入CMPI引腳端。比較器隨后比較信號電平，如果信號匹配，可在沒有專用硬件ADC的情況下成功進行了模數轉換。

　　軟件中沒有采用逐次逼近法，而是采用斜率ADC。從一個合理的最小值開始，DAC輸出緩慢增加，直到比較器指示匹配狀態。

　　2.3 RF信號如何解碼

　　MAXl473接收器提供一路數字信號輸出（DATAOUT）。由于RF噪聲一直存在，無論鑰匙鏈實際上是否在發送數據，該引腳都將連續轉換狀態。為將該噪聲與信號區分開來，MAXQ微控制器必須采用一個小型軟件狀態機，測量上升沿和下降沿信號之間的時間，以識別前同步碼。

　　而測量邊沿間隔的最有效方法是使用中斷觸發技術。MAXQ可編程為上升沿或下降沿觸發中斷。將中斷設置為“上升沿”觸發，即開始測量。一旦探測到上升沿，復位并重啟定時器，同時將中斷觸發邊沿設置為“下降”沿。到下降沿時，中斷處理程序讀取定時器的值。這可用一小段程序以示一個代碼段，該代碼段讀取和復位定時器，然后轉換中斷觸發信號的極性。如果邊沿間隔與8400bps數據率（加／減一個合理的容限）匹配，并檢測到協議所指定的同步脈沖數，則微控制器軟件狀態機切換到接收模式，開始解析余下的數據包。

2.4 關于數據流--曼徹斯特編碼的使用

　　由于制造商、型號以及出廠時間的不同，圖1中所示的發射器（遙控鑰匙）數據流（脈沖串）的協議的差異極大。而對這種售后的市場項目來說，使用可編程微控制器恰到好處。在此隨意選用了8400bps曼徹斯特編碼的數字數據流，并采用ASK（振幅變換調制）方式以433MHz進行發射。若要使用FSK（頻率變換調制）或不同的發射頻率，必須用不同的接收器芯片替換MAXl473。

　　（1） 曼徹斯特編碼基本概念

　　每個數據位至少由一個信號跳變來表示，從而實現數據流自同步。圖3（a）給出了0和1的表示符號，這里選擇下降沿為0，上升沿為1。串形數據通常先發送LSB。如圖3（b）所示，ASCⅡ字符“A”（41h，0100.000lb）以1000.0010b的形式發送。編碼可以通過連接0和1的符號形成。圖3（b）通過連接0和1的符號形成ASCII“A”的編碼。

　　（2） 數據流與軟件

　　當按下鑰匙鏈上的按鈕時，將發送前同步碼，隨后依次是發送ID、計數值以及鑰匙數據，見圖4所示。按鈕釋放前，發送器一直重復該序列過程，同時還需要一個軟件去抖程序。在該實例代碼中，是簡單地通過短暫關閉接收器實現的。

　　實際的系統還會將部分數據加密，防止車輛被盜。一般由車體控制模塊（BCM）進行解密。接收器軟件測量接收信號強度、等待和同步至前同步碼、解碼數據流并通過串口傳輸數據。

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