深入剖析Microchip HCS320 KEELOQ? 代碼跳變編碼器

在電子安全領(lǐng)域，遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入（RKE）系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。Microchip的HCS320 KEELOQ? 代碼跳變編碼器為RKE系統(tǒng)提供了一種安全、低成本且易于使用的解決方案。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款編碼器。

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1. 核心特性

1.1 安全特性

HCS320具有高度的安全性，這得益于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)。它擁有可編程的28位序列號(hào)和64位加密密鑰，每個(gè)傳輸都是唯一的，傳輸代碼長(zhǎng)度達(dá)到66位。其中，32位跳變代碼和34位固定代碼（包含28位序列號(hào)、4位功能代碼和2位狀態(tài)）構(gòu)成了整個(gè)傳輸代碼。而且，加密密鑰是讀取保護(hù)的，有效防止了密鑰被非法獲取。

1.2 操作特性

在操作方面，HCS320的工作電壓范圍為3.5V - 13.0V，有移位鍵和三個(gè)輸入，提供16種功能。同時(shí)，它還具備可選的波特率、自動(dòng)碼字完成功能，能將電池電量低的信號(hào)傳輸給接收器，并通過(guò)LED指示電池電量低。此外，它還擁有非易失性同步數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

1.3 其他特性

HCS320還具有易于使用的編程接口、片上EEPROM、片上振蕩器和定時(shí)組件。按鈕輸入具有內(nèi)部下拉電阻，LED輸出具有電流限制，外部組件成本低，這些特性使得它在實(shí)際應(yīng)用中更加便捷和經(jīng)濟(jì)。

2. 典型應(yīng)用

HCS320非常適合用于遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入（RKE）應(yīng)用，包括汽車RKE系統(tǒng)、汽車報(bào)警系統(tǒng)、汽車防盜器、大門和車庫(kù)門開啟器、身份令牌以及防盜報(bào)警系統(tǒng)等。它的高安全性和低成本特性，使得這些應(yīng)用能夠更加可靠和安全地運(yùn)行。

3. 系統(tǒng)概述

3.1 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

在了解HCS320之前，我們需要先了解一些關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)。例如，RKE是遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入；代碼跳變是一種使代碼在每次傳輸時(shí)看起來(lái)不可預(yù)測(cè)地變化的方法；加密密鑰是用于加密和解密數(shù)據(jù)的64位數(shù)字等。這些術(shù)語(yǔ)對(duì)于理解HCS320的工作原理至關(guān)重要。

3.2 工作原理

HCS320結(jié)合了通過(guò)非線性加密算法生成的32位跳變代碼、28位序列號(hào)和六位狀態(tài)位，創(chuàng)建了一個(gè)66位的傳輸流。這種設(shè)計(jì)消除了代碼掃描的威脅，代碼跳變機(jī)制使每個(gè)傳輸都是唯一的，從而使代碼捕獲和重發(fā)（代碼抓?。┓桨甘А?/p>

4. 設(shè)備操作

4.1 引腳描述

HCS320的引腳包括S0、S1、S2、SHIFT、VSS、PWM、LED和VDD。每個(gè)引腳都有其特定的功能，例如S0 - S2是開關(guān)輸入，SHIFT是移位開關(guān)輸入，PWM是脈沖寬度調(diào)制輸出或編程模式的數(shù)據(jù)引腳等。

4.2 操作流程

當(dāng)檢測(cè)到按鈕按下時(shí)，HCS320會(huì)喚醒并延遲約10ms進(jìn)行按鈕去抖。同步計(jì)數(shù)器、判別值和按鈕信息將被加密形成跳變代碼。即使按下相同的按鈕，跳變代碼部分也會(huì)在每次傳輸時(shí)發(fā)生變化。一個(gè)已傳輸?shù)拇a字在超過(guò)64K次傳輸之前不會(huì)重復(fù)，這提供了超過(guò)18年的使用時(shí)間（基于每天10次操作）。

5. EEPROM內(nèi)存組織

HCS320包含192位（12 x 16位字）的EEPROM內(nèi)存，用于存儲(chǔ)加密密鑰信息、同步值等。其中，64位加密密鑰用于創(chuàng)建傳輸?shù)浇邮掌鞯募用芟ⅲ?6位同步值用于創(chuàng)建傳輸?shù)奶兇a，28位序列號(hào)是每個(gè)發(fā)射器唯一的，配置字則存儲(chǔ)了加密過(guò)程中使用的信息和選項(xiàng)配置的狀態(tài)。

6. 傳輸字

6.1 碼字格式

HCS320的碼字由50%占空比的前導(dǎo)碼、頭部、32位加密數(shù)據(jù)和34位固定數(shù)據(jù)組成，后面跟著一個(gè)保護(hù)期。

6.2 碼字組織

66位的碼字由固定代碼部分和加密代碼部分組成。32位的加密數(shù)據(jù)由4個(gè)按鈕位、12個(gè)判別位和16位同步值生成，提供了多達(dá)40億種變化的代碼組合。34位的固定代碼數(shù)據(jù)由2個(gè)狀態(tài)位、4個(gè)按鈕位和28位序列號(hào)組成，固定和加密部分結(jié)合增加了代碼組合的數(shù)量。

6.3 同步傳輸模式

同步傳輸模式可以使用外部時(shí)鐘將碼字時(shí)鐘輸出。進(jìn)入同步傳輸模式需要執(zhí)行編程模式啟動(dòng)序列，在該模式下，PWM數(shù)據(jù)串的時(shí)序由外部控制，并且在碼字末尾會(huì)傳輸16個(gè)額外的位。

7. 特殊功能

7.1 碼字完成

碼字完成是一個(gè)自動(dòng)功能，確保即使在傳輸完成之前釋放發(fā)送按鈕，整個(gè)碼字也能被傳輸。

7.2 自動(dòng)關(guān)機(jī)

自動(dòng)關(guān)機(jī)功能可以防止設(shè)備在按鈕意外長(zhǎng)時(shí)間按下時(shí)耗盡電池。該功能可以通過(guò)設(shè)置或清除自動(dòng)關(guān)機(jī)位來(lái)啟用或禁用。

7.3 電壓低指示

VLOW位在每次傳輸時(shí)都會(huì)發(fā)送，如果工作電壓低于低電壓跳閘點(diǎn)，VLOW位將被設(shè)置為1，以提醒接收器發(fā)射器電池電量低。

7.4 重復(fù)指示

RPT位在第一個(gè)傳輸字時(shí)為低，如果按鈕按下超過(guò)一個(gè)傳輸碼字，該位將被設(shè)置為指示重復(fù)的碼字，直到按鈕釋放。

7.5 LED輸出操作

在正常傳輸期間，LED輸出通過(guò)閃爍LED來(lái)指示移位級(jí)別。如果電源電壓低于低電壓跳閘點(diǎn)，LED輸出將在傳輸期間以約5Hz的頻率切換。

7.6 空白交替碼字

空白交替碼字（BACW）用于降低傳輸?shù)钠骄β剩ㄟ^(guò)選擇不同的波特率和碼字空白選項(xiàng)，可以減少連續(xù)碼字的傳輸，從而降低平均功率，有助于通過(guò)FCC認(rèn)證。

7.7 SHIFT鍵操作

SHIFT鍵用于增加計(jì)數(shù)器的值，稱為移位級(jí)別。連續(xù)按下SHIFT鍵可以將移位級(jí)別增加到3，然后再回到0。當(dāng)按下傳輸按鈕時(shí)，傳輸?shù)墓δ艽a取決于移位級(jí)別。

8. 編程HCS320

在使用HCS320之前，需要將一些參數(shù)（如序列號(hào)和密鑰）編程到設(shè)備中。編程周期允許用戶以串行數(shù)據(jù)流的形式輸入所有192位數(shù)據(jù)，然后將其存儲(chǔ)在內(nèi)部EEPROM中。編程完成后，可以通過(guò)讀取EEPROM來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

9. 集成到系統(tǒng)中

9.1 學(xué)習(xí)發(fā)射器到接收器

發(fā)射器必須先被接收器“學(xué)習(xí)”才能在系統(tǒng)中使用。學(xué)習(xí)過(guò)程包括計(jì)算發(fā)射器的加密密鑰、解密接收到的跳變代碼，并將序列號(hào)、同步計(jì)數(shù)器值和加密密鑰存儲(chǔ)在EEPROM中。

9.2 解碼器操作

解碼器等待接收傳輸，將接收到的序列號(hào)與EEPROM表中的學(xué)習(xí)發(fā)射器進(jìn)行比較，以確定該發(fā)射器是否被允許在系統(tǒng)中使用。如果是學(xué)習(xí)過(guò)的發(fā)射器，傳輸將被解密并通過(guò)判別位進(jìn)行認(rèn)證，然后評(píng)估同步值。

9.3 與解碼器同步

KEELOQ技術(shù)采用了一種復(fù)雜的同步技術(shù)，通過(guò)一個(gè)3分區(qū)的旋轉(zhuǎn)同步窗口來(lái)確保系統(tǒng)的安全性。該窗口包括一個(gè)16代碼的單操作窗口、一個(gè)32K代碼的雙操作（重新同步）窗口和一個(gè)被阻止的窗口，有效地阻止了無(wú)效傳輸，同時(shí)提供了透明的重新同步功能。

10. 開發(fā)支持

Microchip為PIC? 微控制器和dsPIC? 數(shù)字信號(hào)控制器提供了全面的軟件和硬件開發(fā)工具，包括集成開發(fā)環(huán)境、編譯器、模擬器、仿真器、在線調(diào)試器、設(shè)備編程器以及低成本的演示/開發(fā)板、評(píng)估套件和入門套件等。這些工具為工程師提供了便捷的開發(fā)環(huán)境，幫助他們更快地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。

11. 電氣特性

HCS320的絕對(duì)最大額定值包括電源電壓、輸入電壓、輸出電壓、最大輸出電流、存儲(chǔ)溫度、引腳焊接溫度和ESD額定值等。其直流特性包括工作電流、待機(jī)電流、高低電平輸入輸出電壓、LED灌電流和下拉電阻等。

12. 封裝信息

HCS320提供PDIP和SOIC兩種封裝類型，每種封裝都有其特定的尺寸和標(biāo)記信息。

總結(jié)

Microchip的HCS320 KEELOQ? 代碼跳變編碼器是一款功能強(qiáng)大、安全可靠的編碼器，適用于各種遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入應(yīng)用。它的高安全性、低外部組件成本和易于使用的編程接口，使其成為電子工程師設(shè)計(jì)RKE系統(tǒng)的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理配置和使用HCS320，以確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。大家在使用過(guò)程中有沒(méi)有遇到什么問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。