汽车车门控制电路的设计

摘要滚动码技术是一种使数据传输具有极高保密性加解密技术，且每次传输的代码都是唯一的。

本文详细分析了滚动码技术的编解码原理及发码格式。

并利用HCS301滚动码编码器和解码芯片TDH6301设计了一种可靠性和安全性较高的汽车车门控制电路系统。

文中给出了该设计方法详细的原理说明和具体的设计电路。

该设计的电路和控制方法适用于一般的简单的遥控系统设计，硬件设计也有一定的实用性和通用性。

关键词：滚动码技术；Keeloq；编码器；解码器AbstractThe hopping code technology is an encryption an decryption technique that data transfer is of high security，and the hopping code mechanism makes each transmission unique．This paper particularly introduces hopping code theory and sending code format．The paper developes a reliable and security system of auto guarding against theft by using HCS301 encoder and TDH6301 decode.The paper gives details of the design method and the principle that specific design circuit. The design of the circuit and control methods applicable to the general simple remote control system design, hardware design has some practical and versatile.Keywords：hopping code；Keeloq；encoder；decode目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章绪论 (4)1.1 汽车车门控制电路的现状 (4)1.1.1 固定码加密技术 (4)1.1.2 学习码加密技术 (4)1.1.3滚动码加密技术 (5)1.2 课题研究的意义 (5)第二章方案论证与比较 (7)2.1汽车车门控制电路系统的总体结构 (7)2.2方案的选择及比较 (7)2.2.1滚动码技术实现方式的选择 (7)2.2.2滚动码芯片的选择 (8)2.2.3无线发射、接收模块的选择 (8)2.2.4驱动电路的方案选择 (8)第三章主要选用芯片的介绍 (9)3.2编码芯片HCS301 (9)3.1.2HCS301编码原理 (9)3.1.3HCS301的编码过程 (10)3.1.4 片内EEPR0M (10)3.1.5 HCS301发码格式 (10)3.2滚动码解码芯片TDH6301 (11)3.2.1 TDH6301跳码译码器的管脚及其功能 (11)3.2.2解码原理 (12)3.2.3同步值识别 (13)第四章电路的设计 (14)4.1无线发射系统电路的设计 (14)4.2接收系统电路的设计 (14)4.3驱动电路的设计 (16)第五章系统的性能分析 (17)5.1系统调试方法 (17)5.1.1发射电路的调试 (17)5.1.2接收电路的调试 (17)5.1.3驱动电路的调试 (17)5.2系统可靠性测试 (17)5.3系统的授权控制测试 (18)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录一：电路图 (22)附录二：元器件清单 (23)第一章绪论1.1 汽车车门控制电路的现状汽车车门控制电路，即是在控制端把控制指令以某种编码方式形成易于传输的信号，通过无线传输，在受控端经解码等处理形成相应的控制操作,实现汽车车门的开与关。

无线控制方式多种多样，可以根据不同的应用需要采用适宜的方式。

各种遥控方式的不同，主要在于信息的编码处理方式和信息的传输方式。

所传信息的形式以及信息量的大小决定采用何种信息编码和处理方式。

在编码方式上，目前在简单信息的遥控中常采用的是PCM方式和DTMF方式。

这两种方式均具有实现简单、可靠性高的优点。

对于复杂以及大量信息的遥控，可以采用相应的信号处理方式，经过适当的信源信道编码以及数字调制等处理来生成易于传输的信号。

对于这些编码处理方式，可以根据系统功能需要进行灵活选择。

无线遥控编解码技术根据所使用的编解码芯片类型的划分，主要有固定编码、学习码、滚动码加密技术三大类。

1.1.1 固定码加密技术固定码加密无线遥控识别技术是采用专门的编码／解码芯片，通过改变编码芯片和与之配对的解码芯片地址位的不同状态，即：将地址位通过选择悬空、搭铁、接电源正(三态编码芯片) 的不同组合，来获得不同的钥匙量，只有编码芯片的地址位与解码芯片的地址位状态完全一致，解码芯片才能输出信号。

发射和接收的多位地址数据密码是确认用户合法性的关键. 由固定型编解码芯片组成的遥控装置，缺点是线路复杂，保密性较差。

这些芯片用于加密的地址码是通过地址线的连接来设置的，只要打开遥控装置的外壳，根据线路板的连线即可读出地址码。

同时，6～12条地址线所能形成的地址编码总数也不够大，如果使用一种被称为“编码扫描器”的设备，通过单片机自动将全部的编码依次编出，并通过无线电发射出去，一直到接收电路响应为止，对于PT2262所形成的编码，破解的时间不会超过2小时。

1.1.2 学习码加密技术为了克服固定码技术的缺点，近年来研发了学习型编解码芯片，采用软件编码的方式，电路简单，地址编码总数也有明显的提高，价格与固定编码型芯片差不多，因此有人认为可以成为固定型编解码芯片的替代产品。

与固定编码解码芯片相比，使用学习型编解码芯片有以下好处。

（1）由固定码芯片组成的遥控装置，需要在线路板上手工编码，编解码地址设置要一一对应，费时费力。

采用学习码芯片时则不存在这些问题，因为密码是厂家通过软件设置的，不同密码的发射电路在线路板焊接上并无差别，因此可以自动焊接。

（2）同样多的数据位，滚动码芯片编码总组数大大高于固定编码芯片。

（3）对于滚动码芯片编码，既可以采用专用芯片解码（称为硬件解码），也可以通过单片机解码（称为软件解码）。

由于有上述优点，学习型编解码组成的遥控电路特别适用于保密性要求较高的场合，例如卷帘门遥控、汽车车门遥控、家庭门禁、电子锁等。

但学习型编解码方式仍有明显的缺点，这就是使用时，其密码容易从空中被截获，只要在发射芯片附近（一般为十几米范围内）安置一个具有存储功能的无线接收装置，盗窃者即可轻易地获得密码，使用这一密码就能顺利打开车门、电子锁等。

1.1.3滚动码加密技术进一步提高保密性的编解码技术是滚动码技术.滚动码加密又称跳码技术，是目前最先进的编解码技术。

它是采用一种非线性加密算法对原代码进行随机加密，从而产生长度为66位的高保密度的密码控制信号(典型应用于提供4路数据三态(瞬态、锁存、双稳态信号)，并且每次所发射的密码都是惟一的，不重复。

系统具有钥匙学习记忆功能，若遥控器丢失，系统可以重新学习新的遥控器，而原来的遥控器即被擦除，即使他人使用原来的遥控器，系统也会拒绝读取。

滚动码解码电路由微处理器(单片机CPU)、外接电可擦存储器(EEPROM) 及相应的软件程序组成。

1.2课题研究的意义随着人们生活水平的提高，汽车已逐渐进入人们的生活，但是经常发生汽车被盗窃事件，究其原因密码容易被截获破译，盗窃者使用这一密码即可轻易打开车门。

传统编译码芯片如VD5026，VD5027，MCI45026，MCI45027等已经在防盗、安全等系统得到广泛的应用，这些芯片简单易用，但具有很大的缺陷：编码量少而极易重码；密码长度短（一般为8-12位，最多不超过16位），因而数据极易被扫描和破译，不能满足高安全场合的需要。

因此，研究开发一种能进一步提高保密性、密码不易被破译的汽车车门控制电路，有着非常现实的意义。

基于KEELOQ技术的滚动码芯片则克服了以上两个缺陷，较好地解决了密码的防盗问题。

滚动码又称跳码，是一种复杂的非线性加密算法，使数据传输具有极高的保密性．每次传输的代码都是唯一的、不规则的、且不重复．使得任何通过非法捕捉和扫描跟踪等破译手段都难以奏效。

滚动码芯片的使用十分简便，只要在第一次使用前，编译码器进行一次"学习"，使编译码器的密码同步，通常一个译码器可以支持多个编码器，再加上其电压使用范围宽，功率消耗极小，因此成为传统编译码器的理想升级换代产品。

目前．基于滚动密码的无线遥控技术已经发展的很成熟了．将该技术融人汽车车门的控制电路，是汽车防盗系统最有潜力的发展方向。

第二章方案论证与比较2.1汽车车门控制电路系统的总体结构系统总体框图如图2-1本系统主要由无线发射、接收电路和驱动电路三部分组成，基于滚动码加密技术来设计高性能遥控的汽车车门控制电路。

遥控器是这个系统的控制端，遥控器在这个系统中起着控制功能。

当系统正常工作时，无线接收电路接收到信息后，将信息传输给滚动码解码器，解码器对数据进行鉴别、提取和相应的处理，驱动执行电路，从而实现对汽车车门的无线控制。

即可以通过操作遥控器的键来控制汽车的中控门锁．实现汽车车门的自动开和关的功能。

2.2方案的选择及比较2.2.1滚动码技术实现方式的选择本项目的研究关键在于滚动码技术的实现.本质而言，滚动码技术就是一种复杂的协议。

其实现有硬件方式和软件方式两种。

前者有诸多显著优点，同时亦存在不足之处：成本较高，需单片机MCU控制，大批量时尤为突出；Keeloq技术对按键指令编码只停留于检错层面，未作纠错层面编码；按键指令只有4种功能，即使采用组合方式最多亦只有l5种功能。

既不方便，功能扩展亦困难；某特定型号芯片的序列和同步计数器长度均固定，系统建成后，无法以软件方式升级、扩容、提高系统性能；灵活性较差，特别是核心技术受制于人。

后者核心是Keeloq算法的软件实现，优点主要表现为：灵活性强，可按需要进行设计；序列号、加密钥匙、同步计数器长度可根据需要选择，其升级、修改均较容易；按键指令进行纠错编码，用加密钥匙对发送信息编码时可有重点地选择较复杂的变换处理；节约成本，系统设计较少依赖硬件。

虽然如此，考虑到技术成熟性，特别是应用系统的稳定性、可靠性等，所以本项目研究主要采用硬件方式来实现。

2.2.2滚动码芯片的选择方案中编码解码电路选用编码芯片HCS301与解码芯片TDH6301相配对的一组滚动码芯片．当两芯片的地址相同时，才能正常接发收编码。