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[導讀]在全球半導體工業(yè)衰退期間,汽車電子市場卻表現強勁,尤其是車用遙控系統(tǒng)的應用越來越廣泛。目前,全球60%的汽車都配有遙控系統(tǒng),而按照GartnerDataquest在2003年3月的報告,遙控系統(tǒng)所消耗的半導體器件市場大約為5%

在全球半導體工業(yè)衰退期間,汽車電子市場卻表現強勁,尤其是車用遙控系統(tǒng)的應用越來越廣泛。目前,全球60%的汽車都配有遙控系統(tǒng),而按照GartnerDataquest在2003年3月的報告,遙控系統(tǒng)所消耗的半導體器件市場大約為5%,達10.75億美元。

基于RF的遙控器件的成本在逐年下降,使電子式遙控開鎖系統(tǒng)比機械式開鎖系統(tǒng)更有成本優(yōu)勢,從而導致該市場的進一步擴張。新的應用也在不斷涌現,比如主動與被動遙控開鎖系統(tǒng)(PKE)、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等安全應用系統(tǒng),它們能夠滿足汽車制造商對安全和使用方便的需求。

主動與被動式遙控開鎖系統(tǒng)

多年來,主動式遙控開鎖系統(tǒng)從最初的發(fā)送和接收器的概念逐步發(fā)展。發(fā)射器向車上的接收控制器發(fā)送由數據組成的序列號,接收器在驗證這些序列號是否正確后,決定是否打開車門。早期的系統(tǒng)開發(fā)商并沒有過多的考慮安全問題,他們沒料到未經授權的人也可通過無線連接來接收數據。由于現有的大多數系統(tǒng)都工作于315或433MHz頻段,因此偷車賊可以發(fā)送各種可能的序列號來對車門解鎖,而不會損壞車門或被人懷疑。他們也可以在駕駛員開門的時候捕獲號碼,并在以后無人時重新發(fā)射這個號碼來解鎖。

為了防范風險、避免未經授權的系統(tǒng)入侵,新的無線遙控系統(tǒng)引入了跳碼技術(code-hopping),Keelog就是其中之一。這種跳碼技術在代碼發(fā)送前先對計數增加值進行加密,而在開車鎖前,接收器會對代碼解密,以保證計數值從以前存儲的值開始遞增。作為全球標準,Keelog跳碼技術為汽車提供了簡單、安全的遙控系統(tǒng)。開發(fā)商可用很少的管腳、很低的成本來實現一個很安全的系統(tǒng)。并且,Keelog基于專有的非線性加密算法,通過64位可編程密碼核來產生32位跳碼。正因為其可編程的性質,使這種密碼核對每個器件而言都是唯一的,因而減少了非法侵入的可能性。

被動式遙控開鎖系統(tǒng)與主動式遙控開鎖系統(tǒng)相似。這種系統(tǒng)采用了雙向無線通訊,系統(tǒng)能夠從車上對鑰匙產生一個質詢(challenge)信號,鑰匙把信號加密后對車做出回應。因此,當駕駛員靠近汽車時,放在口袋內的鑰匙就會被自動探測到。隨后,當駕駛員碰到門把手時,若鑰匙被驗證為合法,門就會解鎖。這種方式對汽車用戶很具吸引力。

輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)

近年來,公眾對輪胎壓力也有了更深的認識。適當的正確的輪胎壓力即可節(jié)省燃油,又能提高輪胎的壽命和汽車的可操縱性。北美的立法機構已授權其高速公路交通安全部發(fā)布一個輪胎壓力監(jiān)測標準,以監(jiān)測在那里出售車輛的胎內溫度和實時壓力。隨著全球消費者對安全和燃油效率的需求逐步增長,相信這個標準會被廣泛認可和接收。

輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的核心是傳感器(壓力和溫度)和發(fā)射器件。系統(tǒng)工作時,傳感器會周期性地測量輪胎內部的壓力,溫度和電池狀態(tài),然后將檢測到的數據信息通過RF發(fā)送到接收器,從而使駕駛員對輪胎的狀況一目了然。

通常情況下,每輛車需要5個傳感器和發(fā)射器,每只輪胎和備用胎各有一個。并且每個發(fā)射單元有唯一的序列碼,使系統(tǒng)能對每只輪胎加以區(qū)分和識別。另外,傳感器和發(fā)射器會被放置在輪胎內部,因而在體積和重量方面都有嚴格的要求,一旦控制不好就會引起輪胎的失衡,從而使輪胎遭受異常磨損,甚至帶來不安全的因素。還值得注意的是,這些傳感器和發(fā)射器件需要用電池驅動,因此電池的壽命至少要10年以上。

為了協(xié)助系統(tǒng)進行電源管理,輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)商會使用低頻通訊來激活處于睡眠狀態(tài)中的傳感器和發(fā)射器,通常采用的是315-433MHz頻段。這些低功率的RF設計通常會使用聲表面諧振器(SAWresonators),從而可以用較少的元件實現低成本RF發(fā)射器。然而,由于在日本和歐州在RF發(fā)射方面有嚴格的規(guī)定,開發(fā)商越來越多的轉而使用鎖相環(huán)(PLL),從而得到更好的頻率穩(wěn)定性。在某些場合,開發(fā)商轉向868或915MHz頻段,以獲得更好的性能、飽和度和改善低頻干擾。

遙控系統(tǒng)開發(fā)商必須重視安全性問題

在輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等應用中,安全問題經常容易被忽視。一旦有安全漏洞,就存在遭受代碼捕獲和重發(fā)攻擊的危險。例如偷車賊可以識別一個目標,攔截一個壓力檢測發(fā)送信號,然后發(fā)送一個低壓故障信號,接收器因此會給駕駛顯示屏發(fā)一個故障信號。當駕駛員對此做出反應并停車時,小偷就有機會劫持車輛并可能傷害駕駛員。雙向通訊系統(tǒng)部分解決了這個安全隱患,因為接收器會知道何時應會從指定輪胎上產生一次檢測信號。而且由于電磁波通訊的距離有限,使偷車賊不足以可靠地探測到信號鏈路并進行截取。進一步而言,假如采用增強的安全技如keelog之類的加密方法,會使系統(tǒng)更加安全可靠,因為查詢輪胎狀況的時序是隨機產生的。另外,由于輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)長期工作于極惡劣的環(huán)境,更需要可靠的電子元件要能抗高溫、抗加速和長時間使用。例如,放置在汽車內部的天線可能會直接影響無線通訊鏈路的可靠性。

考慮到持續(xù)的成本壓力,可利用輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)和遙控開鎖系統(tǒng)的相似處來共享某些元件。例如,鑰匙的加密識別碼,以及輪胎壓力測量信號,都可發(fā)送到用一個RF接收器。用于產生磁場來激活壓力傳感器的天線線圈,同樣也可用來激活被動式遙控開鎖系統(tǒng)的鑰匙。

隨著遙控系統(tǒng)的不斷發(fā)展,新的需求也將不斷出現。因此,基于閃存的MCU將會成為開發(fā)商完成軟硬件解決方案的關鍵工具。在降低成本和功耗的同時,集成其它安全系統(tǒng)也是十分必要的。因為在消費者做出購買決定時,安全性是他們考慮的首要因素。

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