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當前大多數汽車出廠時都安裝了遙控鑰匙系統。但要給自己的老式、配件難尋的“傳統”愛車也裝上一套該怎么辦呢？
MAXQ?系列微控制器采用低噪聲設計，是整合包括RF接收器在內的模擬電路的最佳方案。本文討論了用MAXQ3212微控制器和MAX1473接收器設計遙控鑰匙(RKE)接收器時所需要的元件。
系統綜述
遙控鑰匙系統由一個鑰匙鏈發送器和一個裝在車內的接收器構成。圖1為系統示意圖。(注意，MAXQ3212是MAXQ3210的派生產品，MAXQ3210也可用于本設計)。
圖1. RKE系統同時需要鑰匙鏈發送器和接收器。
協議
根據制造商、型號以及出廠時間的不同，遙控鑰匙的協議差異極大。對這種售后市場項目來說，使用可編程微控制器恰到好處。本文中，我們隨意選用了8400bps曼徹斯特編碼的數字數據流(參見曼徹斯特編碼說明欄)，并采用ASK方式以433MHz進行發射。若要使用FSK或不同的發射頻率，必須用不同的接收器芯片替換MAX1473。關于Maxim接收器的更多詳細信息，請訪問無線、射頻和電纜IC。
曼徹斯特編碼
每個數據位至少由一個信號跳變來表示，從而實現數據流自同步。圖2給出了0和1的表示符號，這里選擇下降沿為0，上升沿為1。
圖2. 0：下降沿編碼；1：上升沿編碼。
串形數據通常先發送LSB。如圖3所示，ASCII字符“A” (41h, 0100.0001b)以1000.0010b的形式發送。可以通過連接0和1的編碼構成整個編碼序列。
圖3. 通過連接0和1的編碼完成ASCII “A”的編碼。
鑰匙鏈
由于我們著重考慮RKE系統的接收器，所以選用兩個評估板(EV kit)構成發送器：DS89C450-KIT和MAX7044EVKIT。這些評估板可以并排安裝在一個殼體內，充電電池位于下方(圖4)。鑰匙鏈體積有些大，但作為演示發送器還是不錯的。如使用天線，發送距離超出標準鑰匙鏈幾個數量級。注意：需在屏蔽的實驗室環境下使用本發送器，并且要遵守標準規程，如輸出功率限制等。
圖4. 鑰匙鏈發送器采用兩個并排安裝的評估板構成。
數據流
當按下鑰匙鏈上的按鈕時，將發送前同步碼，隨后依次是發送器ID，計數值以及鑰匙數據(圖5)。按鈕釋放前，發送器一直重復該序列過程，同時還需要一個軟件去抖程序。在我們的實例代碼中，這是簡單地通過短暫關閉接收器實現的。實際的系統還會將部分數據加密，防止車輛被盜。一般由車體控制模塊(BCM)進行解密。
圖5. 鑰匙鏈發送前同步碼、ID、計數值和鑰匙碼。
接收器
接收器由并排安裝在一起的MAXQ3212 8位微控制器和MAX1473接收器組成，如圖6所示。圖7為裝好的電路板。側邊的連線接到汽車的BCM上。在該演示板中，我們使用一個專用的MAXQ3212端口引腳以9600bps發送異步串行數據。圖8給出的MAXQ代碼可實現簡單的位模擬串口。
看大圖 (PDF, 146kB)
圖6. 接收器包括MAXQ3212和MAX1473。
圖7. RKE接收器電路板上安裝了MAXQ3212和MAX1473。
圖8. 可以用簡單的端口引腳產生串口輸出。
軟件
接收器軟件測量接收信號強度、等待和同步至前同步碼、解碼數據流并通過串口傳輸數據。
信號強度測量
測量信號強度與曼徹斯特解碼這一主要任務無關。MAX1473接收器提供一個模擬接收信號強度指示器(RSSI)，我們對此信號進行測量。MAXQ3212內置一個模擬比較器(比較VREF和CMPI輸入)，并可以在定時器輸出引腳上產生脈寬調制信號(PWM)。圖9示出了由比較器和PWM構建ADC的方法。我們將RSSI信號送到MAXQ3212比較器的VREF。然后將定時器編程為PWM模式，如果對該PWM進行適當濾波，就可產生DAC輸出。該DAC連接到比較器的另一個輸入CMPI。比較器隨后比較信號電平，如果信號匹配，我們就在沒有專用硬件ADC的情況下成功進行了模數轉換。
軟件中我們沒有采用逐次逼近法(這會造成DAC信號重復大幅度擺動，因而建立時間更長)，而是選擇了斜率ADC。從一個合理的最小值開始，DAC輸出緩慢增加，直到比較器指示匹配狀態。
圖9. 使用MAXQ3212上的比較器測量模擬信號強度。
RF信號解碼器
MAX1473提供一路數字信號輸出(DATAOUT)。由于RF噪聲一直存在，無論鑰匙鏈實際上是否在發送數據，該引腳都將連續轉換狀態。為將該噪聲與信號區分開來，MAXQ微控制器必須采用一個小型狀態機，測量上升沿和下降沿信號之間的時間，以識別前同步碼。測量邊沿間隔的最有效方法是使用中斷。MAXQ可編程為上升沿或下降沿觸發中斷。我們將中斷設置為“上升沿”觸發，開始測量。一旦探測到上升沿，我們復位并重啟定時器，同時將中斷觸發邊沿設置為“下降”沿。到下降沿時，中斷處理程序讀取定時器的值。圖10給出了一個代碼段，該代碼段讀取和復位定時器，然后轉換中斷觸發信號的極性。
如果邊沿間隔與8400bps數據率(加/減一個合理的容限)匹配，并檢測到協議所指定的同步脈沖數，則微控制器軟件狀態機切換到接收模式，開始解析余下的數據包。
圖10. 邊沿檢測和定時完全可以采用中斷驅動方式實現。
結論
MAXQ微控制器系列采用低噪聲設計，能夠與Maxim的RF器件出色地整合到一起，而基本不會干擾RF信號。可以發郵件到 micro.software@dalsemi.com (English only)，索取本文闡述的演示發送器和接收器的代碼和電路原理圖。
工商網監
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