KeeLOQ三軸代碼轉換器HCS473及其應用

hcs473是美國microchip技術公司新推出的keeloq代碼轉換器芯片。該芯片集keeloq跳碼技術和安全脈沖轉發器（transponder）于一體,從而解決了邏輯與物理入口的控制問題。當與譯碼器一起使用時,hcs473的高安全學習機制可提供一個交鑰匙（turn key）解決方案。所謂學習（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中的三輸入脈沖轉發器接口同時允許三個正交脈沖轉發器與天線結合,從而消除了與傳統脈沖轉發器系統相聯系的方向性。

當hcs473作為跳碼編碼器件使用時,特別適用于無鍵入口系統,例如車輛和車庫門開門控制器等。hcs473在標識驗明方面也可用作安全雙向脈沖轉發器,是存取控制和識別應用中的理想器件。在遙控無鍵入口（rke）系統和固定與被動無線入口（pke）中,hcs473可用作編碼器與脈沖轉發器,這無疑將明顯減少發射器／脈沖轉發器的成本。另外hcs473的具體應用還包括汽車報警系統、家庭／辦公室／旅館的電子門鎖、其它防盜報警系統和貼近進入控制等方面。

2內部結構及主要參數

hcs473采用14腳pdip／soic封裝,引腳排列如圖1所示。

圖2為hcs473的內部結構方塊圖。圖中,s0、s1、s2和s3／rfen都是帶75kω下拉電阻的施密特觸發器開關輸入或rfen輸出;lcx、lcy和lcz是靈敏脈沖轉發器輸入端（其中lcx也用于低電池備用（backup）模式）;data、led分別為發送數據輸出和開路漏極led驅動輸出;kccom是脈沖轉發器偏置輸出。vdd是正電源電壓輸入端,vss和vsst分別為電源和脈沖轉發器接地端。

hcs473的主要參數典型值（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）;
●數據eeprom擦除／寫入周期時間tdew＝4ms（典型值）;
●脈沖轉發器載波頻率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）;
●工作環境溫度范圍為－40～＋125℃。

3 hcs473的主要特點

3．1 keeloq代碼跳躍編碼器

眾所周知,大多數無鍵入口系統在每次按下按鈕（開關）時,發射器總是發射相同的代碼。由于hcs473采用的是keeloq代碼跳躍技術的加密（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送開始后,從發射器發送到接收器的代碼是不同的。該方法與69位發送長度耦合,可免除代碼抓取或代碼掃描操作。同步計數器值是發射代碼變化和每當一個代碼跳躍開始后代碼增量的基礎。由于使用的是encryption算法,同步計數器值有1位發生變化,就會導致實際發射代碼出現較大的變化。因此,為了防止計數器值被破壞或丟失,應設計冗余存儲且每次僅能修改一個字節。encryp－tion算法一般在數據公開之前已利用encryption密鑰進行了亂碼或加密,因此數據只能利用解密（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：

●可用四個開關輸入15個功能碼;
●采用pwm或曼徹斯特（manchester）調制;
●波特率從416bps到5000bps可選擇;
●按鈕排隊發射;
●帶有鎖相環路（pll）接口;
●具有69位發送長度;
●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位同步計數器。

3．2 keeloq安全脈沖轉發器

hcs473提供有三個脈沖轉發器輸入,因而允許三個正交脈沖轉發器天線組合。其靈敏的輸入結構能增加脈沖轉發器的通信距離,容易履行被動無鍵入口（pke）系統。hcs473利用keeloqencryption算法執行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,利用命令結構和協議設計可對感應通信通路和快速反應時間提供支持。

4應用簡介

hcs473的應用電路如圖3所示。該電路是遙控無鍵入口（rke／pke）應用的拓撲結構。為了感應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輸出可直接驅動外部led,其串聯電阻r1用于設定led的導通電流和亮度。腳data上的數據輸出直接連接到射頻（rf）發射電路。由于hcs473內置喚醒控制電路,因而很適合于電池供電系統。

當電路的開關輸入代碼跳躍（ch）模式被啟動后,電路將工作在單向存取（access）控制。ch模式優先于脈沖轉發器模式。這意味著在按下按鈕開關使開關輸入拉至高電平時,ic將進入ch模式,即使在一個感應場出現時也是如此。當脈沖轉發器模式通過一個感應場被激活后,它將被用于雙向驗證并訪問用戶的eeprom。hcs473內部的eeprom用來存儲用戶的可編程選擇、用戶區64位和同步計數。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的信息。

hcs473在系統中應用時,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習（發射器）時序,即：進入學習模式→有效碼與種籽（seed）接收等待→產生密鑰→比較鑒別值與固定值→若相等則等待接收第二個有效碼（若不等表示學習不成功）→計數器連續（不連續意味著學習失敗）→學習成功存儲（序列號、編碼密鑰和同步計數器）→出口。在譯碼器學習成功之后,則進入操作模式。

譯碼器側密鑰的產生通過取走序列號并結合制造者代碼產生與發射器使用相同的保密密鑰來完 成。一旦獲得密鑰,發送的剩余部分則可被解密。如果是一個所學習的發射器,譯碼器則等待發射并立刻檢驗序列號,并利用存儲密鑰解密發送的加密部分。解密是否有效可通過鑒別位去確認。

hcs473脈沖轉發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（其中基站線圈是rlc串聯電路的一個組成部分）。hcs473外部的三個線圈與三個電容組成的諧振電路可用于為hcs473提供125khz的三路代碼輸入,借助于lc并聯電路可使keeloq脈沖轉發器與基站取得聯系。基站am調制器在提取脈沖轉發器的數據后,可利用基站軟件進一步進行處理。