深入解析HCS365 KEELOQ? 跳碼編碼器

在電子安全領域，遠程無鑰匙進入（RKE）系統和安全遙控系統對安全性和可靠性有著極高的要求。HCS365 KEELOQ? 跳碼編碼器憑借其卓越的性能和先進的技術，成為了這些系統的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這款編碼器。

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一、HCS365概述

HCS365是一款專為安全的遠程無鑰匙進入（RKE）和安全遙控系統設計的跳碼編碼器。它采用了KEELOQ? 跳碼技術，結合了高安全性、小封裝尺寸和低成本的優勢，是單向認證系統和訪問控制系統的完美解決方案。

1.1 安全特性

• 可編程參數：具備兩個可編程的32位序列號、兩個可編程的64位加密密鑰和兩個可編程的60位種子值。這些參數的可編程性為系統提供了高度的靈活性和安全性。
• 唯一傳輸：每次傳輸的代碼都是唯一的，傳輸代碼長度為67/69位，其中包含32位跳碼。這種設計有效避免了代碼掃描和代碼抓取等攻擊手段。
• 加密密鑰保護：加密密鑰具有讀取保護功能，存儲在EEPROM陣列中，無法通過外部連接訪問，只有在自動擦除和編程操作后才能驗證數據，防止密鑰被獲取或同步值被篡改。

1.2 操作特性

• 寬電壓范圍：工作電壓范圍為2.05 - 5.5V，適應多種電源環境。
• 多按鈕輸入：提供四個按鈕輸入，可實現15種功能。
• 可選波特率：支持四種可選波特率，方便根據不同的應用場景進行調整。
• 代碼字完成設置：可選擇最小代碼字完成數量，確保傳輸的完整性。
• 電池低信號傳輸：能夠將電池低信號傳輸給接收器，提醒用戶及時更換電池。
• 非易失性同步數據：同步數據具有非易失性，保證系統在斷電后仍能正常工作。
• 多種調制方式：支持PWM、VPWM、PPM和Manchester調制方式，滿足不同的通信需求。
• 按鈕隊列信息傳輸：可以傳輸按鈕隊列信息，增強系統的交互性。
• 雙編碼器功能：支持雙編碼器功能，允許兩個制造商使用同一設備，而無需在每個編碼器中使用相同的制造商代碼。

1.3 其他特性

• 片上EEPROM：用于存儲用戶可編程數據和同步計數器，確保數據的安全性和可靠性。
• 片上調諧振蕩器：精度為±10%（在電壓和溫度變化范圍內），提供穩定的時鐘信號。
• 內部下拉電阻：按鈕輸入具有內部下拉電阻，簡化了外部電路設計。
• LED輸出：提供LED輸出，方便用戶進行狀態指示。
• PLL控制：支持ASK和FSK的PLL控制，提高通信的穩定性。
• 低外部組件數量：所需的外部組件數量較少，降低了系統成本和復雜度。

二、典型應用

HCS365適用于多種遠程無鑰匙進入（RKE）應用，包括：

• 汽車RKE系統：實現汽車的遠程開鎖、關鎖等功能。
• 汽車報警系統：增強汽車的安全性，防止車輛被盜。
• 汽車防盜器：有效防止汽車被盜用。
• 大門和車庫門開啟器：方便用戶遠程控制大門和車庫門的開啟和關閉。
• 身份令牌：用于身份驗證和訪問控制。
• 防盜報警系統：提供安全的報警功能。

三、系統概述

3.1 關鍵術語

• RKE：遠程無鑰匙進入。
• 按鈕狀態：指示激活傳輸的按鈕輸入，包含4個按鈕狀態位S3、S2、S1和S0。
• 跳碼：一種使代碼在每次傳輸時看起來隨機變化的方法，有效防止代碼被破解。
• 代碼字：按鈕激活時重復傳輸的數據塊。
• 傳輸：由重復的代碼字組成的數據流。
• 加密密鑰：用于加密和解密數據的64位唯一秘密數字。
• 編碼器：生成和編碼數據的設備。
• 加密算法：使用加密密鑰對數據進行加密的算法。
• 解碼器：解碼從編碼器接收的數據的設備。
• 解密算法：使用相同的加密密鑰對加密數據進行解密的算法。
• 學習：接收器計算發射器的適當加密密鑰，解密接收到的跳碼，并將序列號、同步計數器值和加密密鑰存儲在EEPROM中的過程。
• 制造商代碼：用于推導加密密鑰的64位唯一秘密數字。

3.2 工作原理

HCS365通過非線性加密算法生成跳碼，并將其與序列號和狀態位結合，創建安全的傳輸代碼。每次按鈕按下時，同步計數器會遞增，導致跳碼的大部分位發生變化，從而使每次傳輸的代碼都不同。接收器在使用發射器之前，需要先對其進行“學習”，包括計算加密密鑰、解密跳碼、存儲序列號和同步計數器值等操作。在正常操作中，接收器會對接收到的消息進行評估，驗證序列號、解密消息并檢查按鈕狀態，以確定請求的操作。

四、設備描述

4.1 引腳說明

4.2 工作模式

HCS365通常處于低功耗睡眠模式。當按鈕輸入變為高電平時，設備會喚醒，啟動升壓調節器，并經過按鈕消抖延遲后鎖存按鈕代碼。根據配置選項和按鈕代碼，設備會確定傳輸的數據和調制格式。傳輸由一系列代碼字組成，在按鈕按下后TPU時間開始傳輸，只要按鈕保持按下狀態或直到超時發生。超時時間可以通過Time-out Select（TSEL）配置選項進行選擇，可選值為0.8s、3.2s、12.8s或25.6s。當超時發生時，設備會進入睡眠模式，以保護電池。

4.3 數據存儲

HCS365具有片上非易失性EEPROM，用于存儲用戶可編程數據和同步計數器。這些數據在生產時進行編程，包括編碼器密鑰、序列號、鑒別值和種子值等安全相關信息。所有安全相關選項都具有讀取保護功能。同步計數器在生產時設置初始值，之后由設備自行維護。設備具有內置的冗余保護機制，能夠從計數器損壞中恢復。

五、EEPROM組織

HCS365的EEPROM組織分為三個部分，分別對應編碼器1、編碼器2和設備選項。每個部分包含多個配置選項，用于設置加密密鑰、種子值、同步計數器、序列號、調制格式等參數。這些選項可以根據不同的應用需求進行編程。

5.1 雙編碼器操作

HCS365包含兩個發射器配置，具有獨立的序列號、編碼器密鑰、鑒別值、計數器和種子值。可以通過SHIFT輸入引腳選擇使用哪個編碼器配置。低電平選擇編碼器1，高電平選擇編碼器2。

5.2 代碼字格式

KEELOQ代碼字由32位跳碼數據、32位固定代碼數據和3 - 5位狀態信息組成。

• 跳碼部分：通過對計數器、鑒別值和功能代碼使用編碼器密鑰進行加密計算得到。計數器可以是16位或20位，由Configuration Option Counter Select（CNTSEL）值決定。鑒別值用于在解碼器端進行解密后檢查。
• 固定代碼部分：由28位序列號和4位功能代碼組成。可以通過設置Extended Serial Number（XSER）配置選項將其改為包含完整的32位序列號。
• 狀態信息：包含低電壓（VLOW）檢測器輸出和循環冗余校驗（CRC）。如果Queue（QUEN）啟用，還會包含按鈕隊列信息。

5.3 種子代碼字格式

種子傳輸發送一個由60位固定數據組成的代碼字，存儲在EEPROM中。可用于編碼器的安全學習或需要固定代碼傳輸的情況。種子代碼字包含功能代碼和狀態信息（VLOW、CRC和QUEUE）。種子代碼字的功能代碼始終為111（1111）。

六、傳輸字

6.1 傳輸調制格式

HCS365的傳輸由多個代碼字組成，每個代碼字包含前導碼、頭部和數據。代碼字之間由保護時間分隔，保護時間可以通過Guard Time Select（GSEL）配置選項設置為0 ms、6.4 ms、51.2 ms或102.4 ms。其他調制格式的時序規范基于基本時序元素（TE），TE可以通過Baud Rate Select（BSEL）配置選項設置為100 μs、200 μs、400 μs或800 μs。頭部時間可以通過Header Select（HSEL）配置選項設置為4TE或10TE。

6.2 調制方式

HCS365支持四種不同的調制方式，可分別為編碼器1和編碼器2進行設置：

• 脈沖寬度調制（PWM）
• 曼徹斯特（MAN）
• 可變脈沖寬度調制（VPWM）
• 脈沖位置調制（PPM）

此外，還可以通過START/STOP Pulse Enable（STEN）配置選項在每個代碼字的開頭和結尾添加‘1’，以確保某些調制格式（如曼徹斯特和PPM）能夠正確解釋第一個和最后一個數據位。

HCS365 KEELOQ? 跳碼編碼器以其卓越的安全性、靈活的配置選項和低功耗設計，為遠程無鑰匙進入和安全遙控系統提供了可靠的解決方案。電子工程師在設計相關系統時，可以充分利用HCS365的這些特性，打造出更加安全、高效的產品。你在使用類似編碼器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。