KeeLOQ三軸代碼轉(zhuǎn)換器HCS473及其應(yīng)用-新品速遞

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山東臨沂市電子工業(yè)公司毛興武山東清華同方魯穎電子公司袁紀(jì)烈

1概述HCS473是美國Microchip技術(shù)公司新推出的KeeLOQ代碼轉(zhuǎn)換器芯片。該芯片集KeeLOQ跳碼技術(shù)和安全脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器（transponder）于一體，從而解決了邏輯與物理入口的控制問題。當(dāng)與譯碼器一起使用時，HCS473的高安全學(xué)習(xí)機制可提供一個交鑰匙（turnkey）解決方案。所謂學(xué)習(xí)（Leaning），是指一個編碼器在譯碼器接收編碼器的有效編碼時，可以與該譯碼器相匹配。另外，HCS473中的三輸入脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器接口同時允許三個正交脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器與天線結(jié)合，從而消除了與傳統(tǒng)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)相聯(lián)系的方向性。當(dāng)HCS473作為跳碼編碼器件使用時，特別適用于無鍵入口系統(tǒng)，例如車輛和車庫門開門控制器等。HCS473在標(biāo)識驗明方面也可用作安全雙向脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器，是存取控制和識別應(yīng)用中的理想器件。在遙控?zé)o鍵入口（RKE）系統(tǒng)和固定與被動無線入口（PKE）中，HCS473可用作編碼器與脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器，這無疑將明顯減少發(fā)射器／脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器的成本。另外HCS473的具體應(yīng)用還包括汽車報警系統(tǒng)、家庭／辦公室／旅館的電子門鎖、其它防盜報警系統(tǒng)和貼近進入控制等方面。2內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)HCS473采用14腳PDIP／SOIC封裝，引腳排列如圖1所示。圖2為HCS473的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方塊圖。圖中，S0、S1、S2和S3／RFEN都是帶75kΩ下拉電阻的施密特觸發(fā)器開關(guān)輸入或RFEN輸出；LCX、LCY和LCZ是靈敏脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器輸入端（其中LCX也用于低電池備用（backup）模式）；DATA、LED分別為發(fā)送數(shù)據(jù)輸出和開路漏極LED驅(qū)動輸出；KCCOM是脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器偏置輸出。VDD是正電源電壓輸入端，VSS和VSST分別為電源和脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器接地端。

HCS473的主要參數(shù)典型值（或范圍）如下：●電源電壓VDD＝2．05～5．5V；●電源電流IDD≤2mA（Fosc＝4MHz，VDD＝3．5V時）；●輸入腳輸入低電平電壓：VIL1＝VSS～0．8V（帶TTL緩沖器），VIL2＝VSS～0．2VDD（帶施密特緩沖器）；輸入高電平：VIL1＝0．2V～VDD（帶TTL緩沖器），VIH2＝0．8VDD～VDD（帶施密特緩沖器）；●LED腳輸入低電平電壓VLED（IL）＝VSS～0．2VDD，輸入高電平電壓VLED（IH）＝0．8VDD～VDD；●輸出低電平電壓VOL≤0．6V（IOL＝8．5mA，VDD＝4．5V），輸出高電平電壓VOH≥VDD－0．7V（IOH＝－3mA，VDD＝4．5V）；●數(shù)據(jù)EEPROM擦除／寫入周期時間TDEW＝4ms（典型值）；●脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器載波頻率fc為125kHz，LC輸入箝位電壓VLCC為10V（ILC＜1mA），LC感生輸出電壓VDDTV為3．5V（典型值），LCCOM輸出電壓VLCC為600mV（ILCCOM＝0mA）；●工作環(huán)境溫度范圍為－40～＋125℃。3HCS473的主要特點3．1KeeLOQ代碼跳躍編碼器眾所周知，大多數(shù)無鍵入口系統(tǒng)在每次按下按鈕（開關(guān)）時，發(fā)射器總是發(fā)射相同的代碼。由于HCS473采用的是KeeLOQ代碼跳躍技術(shù)的加密（Encyption）算法，因此具有很高的安全性。因為代碼跳躍方法在每次發(fā)送開始后，從發(fā)射器發(fā)送到接收器的代碼是不同的。該方法與69位發(fā)送長度耦合，可免除代碼抓取或代碼掃描操作。同步計數(shù)器值是發(fā)射代碼變化和每當(dāng)一個代碼跳躍開始后代碼增量的基礎(chǔ)。由于使用的是Encryption算法，同步計數(shù)器值有1位發(fā)生變化，就會導(dǎo)致實際發(fā)射代碼出現(xiàn)較大的變化。因此，為了防止計數(shù)器值被破壞或丟失，應(yīng)設(shè)計冗余存儲且每次僅能修改一個字節(jié)。Encryp－tion算法一般在數(shù)據(jù)公開之前已利用Encryption密鑰進行了亂碼或加密，因此數(shù)據(jù)只能利用解密（Decryption）算法及相同的Encryption密鑰才能解密或譯碼。HCS473編碼器的操作與安全特點如下：●可用四個開關(guān)輸入15個功能碼；●采用PWM或曼徹斯特（Manchester）調(diào)制；●波特率從416bps到5000bps可選擇；●按鈕排隊發(fā)射；●帶有鎖相環(huán)路（PLL）接口；●具有69位發(fā)送長度；●讀被64位編碼器密鑰保護；●可編程32位序列號；●帶有非易性16／20位同步計數(shù)器。3．2KeeLOQ安全脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器HCS473提供有三個脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器輸入，因而允許三個正交脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器天線組合。其靈敏的輸入結(jié)構(gòu)能增加脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器的通信距離，容易履行被動無鍵入口（PKE）系統(tǒng)。HCS473利用KEELOQEncryption算法執(zhí)行32位IFF。同時，還可為用戶E2PROM、集成抗沖突尋址方案、輸入／RF輸出操作和兩車輛操作等提供讀／寫存取功能。另外，利用命令結(jié)構(gòu)和協(xié)議設(shè)計可對感應(yīng)通信通路和快速反應(yīng)時間提供支持。4應(yīng)用簡介HCS473的應(yīng)用電路如圖3所示。該電路是遙控?zé)o鍵入口（RKE／PKE）應(yīng)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了感應(yīng)IFF，IC的腳LCX、LCY和LCE外部分別連接有LC（LxCx、LyCy和LzCz）諧振電路。HCS473的LED輸出可直接驅(qū)動外部LED，其串聯(lián)電阻R1用于設(shè)定LED的導(dǎo)通電流和亮度。腳DATA上的數(shù)據(jù)輸出直接連接到射頻（RF）發(fā)射電路。由于HCS473內(nèi)置喚醒控制電路，因而很適合于電池供電系統(tǒng)。

當(dāng)電路的開關(guān)輸入代碼跳躍（CH）模式被啟動后，電路將工作在單向存取（Access）控制。CH模式優(yōu)先于脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器模式。這意味著在按下按鈕開關(guān)使開關(guān)輸入拉至高電平時，IC將進入CH模式，即使在一個感應(yīng)場出現(xiàn)時也是如此。當(dāng)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器模式通過一個感應(yīng)場被激活后，它將被用于雙向驗證并訪問用戶的EEPROM。HCS473內(nèi)部的EEPROM用來存儲用戶的可編程選擇、用戶區(qū)64位和同步計數(shù)。器件的配置選擇在制造時已被編程，并含有編碼器密鑰、序列號、車輛ID和鑒別值等與安全有關(guān)的信息。HCS473在系統(tǒng)中應(yīng)用時，需要一個相容的譯碼器，可選用一個帶低頻線圈天線和無線電頻率接收器的微控制器。為使譯碼器與編碼器匹配，譯碼器必須首先進入學(xué)習(xí)（發(fā)射器）時序，即：進入學(xué)習(xí)模式→有效碼與種籽（seed）接收等待→產(chǎn)生密鑰→比較鑒別值與固定值→若相等則等待接收第二個有效碼（若不等表示學(xué)習(xí)不成功）→計數(shù)器連續(xù)（不連續(xù)意味著學(xué)習(xí)失?。鷮W(xué)習(xí)成功存儲（序列號、編碼密鑰和同步計數(shù)器）→出口。在譯碼器學(xué)習(xí)成功之后，則進入操作模式。譯碼器側(cè)密鑰的產(chǎn)生通過取走序列號并結(jié)合制造者代碼產(chǎn)生與發(fā)射器使用相同的保密密鑰來完成。一旦獲得密鑰，發(fā)送的剩余部分則可被解密。如果是一個所學(xué)習(xí)的發(fā)射器，譯碼器則等待發(fā)射并立刻檢驗序列號，并利用存儲密鑰解密發(fā)送的加密部分。解密是否有效可通過鑒別位去確認(rèn)。HCS473脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器與基站之間的通信可通過二者線圈之間的磁耦合來實現(xiàn)（其中基站線圈是RLC串聯(lián)電