PKE

无钥匙门禁系统(PKE,Passive Keyless Entry)在RKE基础之上发展起来,作为新一代防盗技术正在逐步发展壮大,目前已经从进口的高档车市场逐步进入本土的中档车市场,不仅奔驰、宝马等高端汽车制造商已经广泛采用了PKE,像长安、比亚迪、吉利等本地车厂也纷纷采用这一技术。

PKE不是传统的钥匙,而是一个智能钥匙。当携带钥匙的驾驶者踏进设定的有效范围时,系统会识别判断钥匙是否合法授权;如果是合法授权的驾驶者则进行自动开门。上车之后,驾驶者只需要按一个按钮即可启动点火开关。整个过程,驾驶者只要携带钥匙,即可自动完成身份识别,不需要取出钥匙手工操作;

作为首家量产PKE方案的半导体厂商,NXP目前可以提供完整的解决方案,第四代恩智浦无钥门禁解决方案具有高集成度、低功耗的特点。

特性

PKE的可探测范围如图所示:(各车厂会有差异)

PKE的主要工作原理是:当携带钥匙的驾驶员靠近PKE系统的感应区域时,驾驶员携带的PKE系统的身份识别“钥匙”会接收到汽车发送的低频信号,如果这个信号与“钥匙”中保存的身份识别信息一致,“钥匙”将被唤醒。这个过程能够防止随机噪声或其他干扰信号唤醒“钥匙”,延长电池寿命。“钥匙”上的三维天线能够保证“钥匙”在任何方位能检测到汽车发出的唤醒信号。如下图所示。

钥匙”被唤醒后,将分析汽车发出的认证口令,并发送相应信号,这些信号经过加密处理,以提高安全性。汽车对接收信号和汽车内部保存的信息相比较,如果验证通过,汽车将打开车门锁。 一旦驾驶员进入车内,只需要简单的按一下启动键,汽车发动机就会启动。驾驶员在按键的时候,PKE系统首先需要检测“钥匙”设备是否在车内,然后完成同样的认证过程后才会启动发动机。 当驾驶员离开汽车,只需要按一下车把手,汽车门就会上锁,汽车在真正锁定之前,同样要检测驾驶员的位置,并经过同样的验证过程。 目前,NXP推出了第四代PKE方案具有高集成度、低功耗的特点。

其中,NCF29A1提供了单芯片PEPS钥匙解决方案,其主要特性描述如下:

  • 集成16位 MRK III内核、带Polling模式的3D IMMO和高频发射功能
  • 高频发射功能:支持多通道同时接收,12 mA @10dBm (434 MHz)
  • 全频段且支持跳频功能的射频发射模块 (315/434/868/915 MHz)
  • 更大的存储容量:2048 字节 EEPROM, 32 k字节用户EROM, 2 k字节 RAM
  • 最高达到65uVpp的低频灵敏度,及支持72dB的RSSI低频场强动态范围
  • LED电流源IO驱动和多达8个按键输入
  • 内置加密算法,包括:48 bit HT2,96 bit HT3,128 bit HT-AES or HT-Pro
  • HVQFN 32封装: 5 x 5 x 0.85 mm

主要产品系列

型号 PCF7952 PCF7953 NCF2951 NCF2952 NCF2971 NCF2972 NCF29A1 NCF29A2
功能特点 IMMO 1D 1D 3D 1D 3D 1D 3D 1D
RKE Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
PKE Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
3D LF Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
RF发射器 Yes Yes
NFC
(ISO14443
Type A)
Yes Yes
GPIO 7 7 8 8 8 8 10 10
RISC MCU MRK II MRK II MRK III MRK III MRK III MRK III MRK III MRK III
EEPROM
(byte)
512 1024 2048 2048 ULP 2048 PEE 4096 ULP 2048 PEE 4097 2048 2048
IDE (bit) 28+4 28+4 28+4 28+4 28+4 28+4 28+4 28+4
LF载波频率ASK(kHz) 125 125 125 125 125 125 125 125
加密算法 A:Hitag2 Yes
E:Hitag2-E Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
X:Hitag3 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
M:Hitag-AES Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
V:Hitag-Pro2 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
外围 E-ROM
(kByte)
4 8 8/16 8/16 8/16/24/32 8/16/24/32 24/32 32
user RAM(byte) 192 192 1792 1792 1792 1792 2K 2K
看门狗 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
函数库 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
GPIO 13 17 21 21 21 21 10 10
定时器 2*8 Bit 2*8 Bit 4*16Bit 4*16Bit 4*16Bit 4*16Bit 3*16Bit 3*16Bit
间隔计时器
/实时时钟
No/No Yes/No Yes/Yes Yes/Yes Yes/Yes Yes/Yes Yes/Yes Yes/Yes
外部时钟
输入计时器
Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
SPI No No 2 2 2 2 2 2
A/D Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
PWM通道 1 1 3 3 3 3 3 3
电池电压
监控
Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
温度传感器 No Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
发射特性 RF载波频率(MHz) 315~447 315~447
数据速率
(曼彻斯特码)(kbps)
25 25
可编程输出功率 Yes Yes
功耗特性 POWER DOWN模式静态功耗(nA) 300 400 470 470 470 470 470 470
STANDBY模式待机电流
(3D LF
前端使能)
5µA
@500µVpp
5µA
@500µVpp
5.3µA
@500µVpp
(低增益)7.0µA
@250µVpp
(高增益)
5.3µA
@500µVpp
(低增益)7.0µA
@250µVpp
(高增益)
5.3µA
@500µVpp
(低增益,7.0µA
@250µVpp
(高增益)
5.3µA
@500µVpp
(低增益)7.0µA
@250µVpp
(高增益)
5µA
@240µVpp
(低增益)
6.8µA
@120µVpp
(高增益) 14.1µA
@65µVpp
(高增益)"
5µA
@240µVpp
(低增益)6.8µA
@120µVpp
(高增益) 14.1µA
@65µVpp
(高增益)
高频发射
功率放大器
电流
310MHz ~ 447MHz;TRANSMIT: 12mA; 10dBm @ 434MHz 310MHz ~ 447MHz;TRANSMIT: 12mA; 10dBm @ 434MHz
片上RC
振荡器
MCU
Yes(< ±8%) Yes(< ±8%) Yes(< ±8%) Yes(< ±8%) Yes(< ±8%) Yes(< ±8%) Yes(< ±10%) Yes(< ±10%)
供电电压(V) 2.1~3.6 2.1~3.6 2.0~3.6 2.0~3.6 2.0~3.6 2.0~3.6 2.0~3.6 2.0~3.6 2.0~3.6
工作温度 -40°C ~ 85°C -40°C ~ 85°C -40°C ~ 85°C -40°C ~ 85°C -40°C ~ 85°C -40°C ~ 85°C -40°C ~ 85°C -40°C ~ 85°C
封装 TSSOP24 TSSOP28
TSSOP38
TSSOP38 TSSOP38 TSSOP38 TSSOP38 HVQFN32 HVQFN32
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