無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)（Passive Keyless Entry, PKE）是一種先進(jìn)的汽車安全技術(shù)，它允許駕駛員無(wú)需物理操作車鑰匙即可解鎖和啟動(dòng)車輛。當(dāng)駕駛員攜帶智能鑰匙接近車輛時(shí)，車輛能自動(dòng)識(shí)別鑰匙的信號(hào)，并在確認(rèn)后解鎖車門。同樣地，當(dāng)駕駛員坐進(jìn)車內(nèi)并按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，如果系統(tǒng)檢測(cè)到智能鑰匙在車內(nèi)，就會(huì)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

兩輪車（如摩托車、電動(dòng)自行車等）的PKE市場(chǎng)規(guī)模在近年來(lái)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2022年全球市場(chǎng)規(guī)模約130億元人民幣，2023年達(dá)到160億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為15%。亞太地區(qū)是全球兩輪車PKE市場(chǎng)的最大區(qū)域，尤其是中國(guó)、印度和東南亞國(guó)家，約占全球60%左右市場(chǎng)份額。兩輪電動(dòng)車和摩托車采用PKE系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)原因：

1、便利性：

無(wú)鑰匙啟動(dòng)：PKE系統(tǒng)允許車主在不拿出鑰匙的情況下直接啟動(dòng)摩托車，只需按下按鈕即可。這大大提高了使用的便利性，特別是在寒冷或忙碌的時(shí)候。

無(wú)鑰匙鎖車：車主可以通過(guò)簡(jiǎn)單的按下按鈕或觸摸感應(yīng)區(qū)域來(lái)鎖車，無(wú)需插入鑰匙。

2、安全性：

防盜功能：PKE系統(tǒng)通常配備了先進(jìn)的加密技術(shù)和身份驗(yàn)證機(jī)制，使得未經(jīng)授權(quán)的人難以啟動(dòng)摩托車。這增強(qiáng)了摩托車的防盜性能。

自動(dòng)鎖定：部分PKE系統(tǒng)具備自動(dòng)鎖定功能，當(dāng)車主離開一定距離后，摩托車會(huì)自動(dòng)鎖定，防止忘記鎖車的情況發(fā)生。

3、用戶體驗(yàn)：

高級(jí)感：PKE系統(tǒng)給用戶帶來(lái)了一種高級(jí)和科技感，提升了摩托車的整體用戶體驗(yàn)。

簡(jiǎn)化操作：傳統(tǒng)的機(jī)械鑰匙可能會(huì)丟失或損壞，PKE系統(tǒng)的使用避免了這些問(wèn)題的發(fā)生，簡(jiǎn)化了日常操作。

4、市場(chǎng)需求：

市場(chǎng)趨勢(shì)：隨著科技的進(jìn)步和消費(fèi)者對(duì)便利性和安全性的需求增加，許多高端摩托車品牌開始在其產(chǎn)品中集成PKE系統(tǒng)，以滿足市場(chǎng)需求。

5、技術(shù)進(jìn)步：

成本降低：隨著技術(shù)的進(jìn)步，PKE系統(tǒng)的成本逐漸降低，使得更多的摩托車制造商能夠提供這一功能，而不只是高端市場(chǎng)獨(dú)有。

面向日益增長(zhǎng)的兩輪車PKE應(yīng)用市場(chǎng)，廣芯微基于自主研發(fā)的芯片套片，推出高性價(jià)比的PKE基站與鑰匙端參考設(shè)計(jì)方案，助力產(chǎn)品公司快速開發(fā)PKE的基站與鑰匙產(chǎn)品。

一、PKE方案概述

廣芯微PKE方案包含基站端和鑰匙端兩套設(shè)計(jì)?；径送ㄟ^(guò)發(fā)射低頻信號(hào)搜索鑰匙，并通過(guò)接收高頻信號(hào)驗(yàn)證鑰匙是否合法，最后決定是否需要進(jìn)行開鎖動(dòng)作。鑰匙端則通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控低頻信號(hào)，在收到合法的低頻幀信號(hào)，則通過(guò)高頻信號(hào)發(fā)送加密信號(hào)給基站端，用于基站驗(yàn)證鑰匙是否合法。

同時(shí)，廣芯微PKE方案，也兼有RKE（Remote Keyless Entry）功能，只要按壓鑰匙按鍵，鑰匙就會(huì)通過(guò)高頻發(fā)射加密信號(hào)到基站端去驗(yàn)證鑰匙是否合法。而基站端在收到這些加密信號(hào)后，就會(huì)進(jìn)行解密及合法驗(yàn)證，一旦驗(yàn)證通過(guò)，就會(huì)進(jìn)行開鎖。

PKE實(shí)現(xiàn)流程是基站端先發(fā)射低頻LF信號(hào)，然后接收鑰匙端響應(yīng)的高頻RF信號(hào)。RKE則需要車主手動(dòng)按鑰匙按鍵才能完成解鎖/閉鎖/升窗/降窗/開尾門/尋車等操作。

二、廣芯微PKE芯片套片及方案-鑰匙端介紹

方案設(shè)計(jì)采用廣芯微自主研發(fā)的低頻檢測(cè)SoC UM2082F08和高頻發(fā)射芯片UM2003L實(shí)現(xiàn)車鑰匙的PKE功能和RKE功能，在軟件上設(shè)計(jì)了同步碼備份算法和低電檢測(cè)算法。UM2082F08集成單周期8051內(nèi)核，支持三通道低頻無(wú)線喚醒ASK接收，UM2003L是一款低成本OOK調(diào)制方式的射頻芯片，通訊頻率為433MHz。

鑰匙方案框圖

鑰匙方案實(shí)物圖

UM2082F08特性

三個(gè)獨(dú)立天線通道：X/Y/Z 軸

每個(gè)通道都具有RSSI檢測(cè)功能，支持多種數(shù)據(jù)率的配置，支持曼徹斯特編碼方式

載波頻率：30KHz~300KHz

接收靈敏度：<70uVrms

數(shù)據(jù)率：1kbps~8kbps

低功耗設(shè)計(jì)

三通道輪詢掃描模式：2.9μA

三通道間歇運(yùn)行模式：2.1μA

單通道間歇運(yùn)行模式：1.7μA

8051 處理器，主頻 24MHz

2KB SRAM，32KB eFlash

2路16位PWM輸出

2個(gè)增強(qiáng)型UART

6通道12位SAR ADC，1Msps采樣速率

1路I2C，主/從模式，速率400Kbps（max）

1路SPI，主/從模式，Mode0/1/2/3 協(xié)議，最高速率12Mbps

最大11個(gè)GPIO，內(nèi)置上 / 下拉可配置

UM2003L特性

頻率范圍：300~480MHz

最大發(fā)射功率：13dBm

發(fā)射碼率范圍：1~10kbps

工作電流：20mA@3.3V 13dBm

待機(jī)電流：10nA

鑰匙端在接收到LF數(shù)據(jù)后，根據(jù)幀類型對(duì)LF數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)。然后判斷CRC校驗(yàn)結(jié)果、判斷AES加密結(jié)果，都通過(guò)后，回送相應(yīng)的RF數(shù)據(jù)。

同時(shí)，鑰匙端方案還支持RKE功能，在檢測(cè)到按鍵被按下后，根據(jù)按鍵類型，進(jìn)行更新同步碼、AES加密、計(jì)算CRC等操作后，把數(shù)據(jù)填充RF緩沖區(qū)，通過(guò)RF發(fā)射芯片發(fā)送出去。RKE按鍵包含了短按發(fā)碼控制、長(zhǎng)按發(fā)碼控制、同步碼更新、RF發(fā)射停止或關(guān)閉等。在RKE應(yīng)用中，需要用到同步碼（也稱滾碼）去同步車輛、鑰匙，可以有效提高通信的安全性，因?yàn)榧词股洗伟窗存I發(fā)出的RF幀被他人捕獲了，想發(fā)射該RF幀去操控車輛，車輛也是不會(huì)響應(yīng)的。

三、廣芯微PKE芯片套片及方案-基站端介紹

基站端方案同樣是基于廣芯微自主研發(fā)的芯片UM3213A、UM2004 等芯片實(shí)現(xiàn)基站的RKE、PKE，主控制器采用32位低功耗MCU UM3213A，高頻接收芯片采用OOK接收芯片UM2004，配套接收UM2003L的OOK高頻RF信號(hào)。系統(tǒng)軟件上設(shè)置支持至多學(xué)習(xí)兩把鑰匙，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。

基站端方案框圖

基站端方案實(shí)物圖

UM3213A特性

ARM Cortex-M0+，最高主頻 32MHz

16KB SRAM，64KB eFlash

1.1μA @3.0V DeepSleep模式，0.48μA @3.0V Stop模式

127μA/MHz @3.0V @32MHz Active模式

3.7μs 快速睡眠喚醒系統(tǒng)

最大35個(gè)GPIO，16/8mA 兩檔驅(qū)動(dòng)可配

1路低功耗 LPUART，2路通用 UART

支持主/從模式I2C，最高速率 1Mbps

2路SPI，主/從模式，最高速率 16Mbps

QSPI接口，支持片外NorFlash讀寫，支持 1/2/4 數(shù)據(jù)線

CAN總線接口，支持CAN2.0A/B 協(xié)議，速率 125K~1Mbps

8 通道12位SAR ADC，1Msps 采樣速率

UM2004特性

頻率范圍：300MHz~480MHz

接收靈敏度：-109dBm（1Kbps）

數(shù)據(jù)率范圍：1~5Kbps

低功耗：5.3mA@3.3V（315MHz）

關(guān)斷電流: < 0.1μA

在PKE 應(yīng)用中，基站先發(fā)射低頻LF去喚醒鑰匙，然后鑰匙回送相應(yīng)的RF響應(yīng)幀給基站。對(duì)于LF發(fā)射的設(shè)計(jì)，在填充完LF幀緩存后，啟動(dòng)LF發(fā)射狀態(tài)機(jī)把LF幀內(nèi)容發(fā)送出去。基站端設(shè)計(jì)中，PKE RF幀和RKE RF幀兩者都是統(tǒng)一的接收流程。首先是采用定時(shí)器捕獲脈寬，從而搜索并存儲(chǔ)符合RF設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)幀，并且，為了減輕數(shù)據(jù)處理壓力，數(shù)據(jù)幀是存儲(chǔ)到FIFO里面。

四、廣芯微PKE芯片套片及方案-實(shí)測(cè)結(jié)果

OOK PKE方案測(cè)試是在0°~360°不同方向下，采用小型化天線，在10cm~180cm不同距離下，測(cè)試鑰匙端方案的低頻感應(yīng)接收率（單包接收率）與基站端方案的天線輻射場(chǎng)強(qiáng)。

鑰匙低頻接收率測(cè)試：按壓基站PKE按鍵，進(jìn)入PKE功能之后，每按壓一次按鍵，會(huì)觸發(fā)基站間隔500ms發(fā)射200幀LF數(shù)據(jù)出來(lái)，鑰匙每收到一幀LF數(shù)據(jù)，都會(huì)回送相應(yīng)的RF幀?；就ㄟ^(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)射的LF幀數(shù)、收到的RF幀數(shù)，完成接收率計(jì)算，并通過(guò)串口調(diào)試助手打印出來(lái)

LF距離(小天線)測(cè)試記錄

基站輻射場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試：基站不間斷地發(fā)射125KHz常載波信號(hào)，并實(shí)時(shí)接收?qǐng)鰪?qiáng)測(cè)量工具的高頻幀（包含場(chǎng)強(qiáng)信息）。場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量工具是會(huì)周期性測(cè)試所處位置的場(chǎng)強(qiáng)，并周期性回送場(chǎng)強(qiáng)信息高頻幀。將場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量工具，從5cm~240cm、0°~360°間隔移動(dòng)，并記錄串口調(diào)試助手打印出來(lái)的場(chǎng)強(qiáng)信息。

基站輻射場(chǎng)強(qiáng)（小天線）測(cè)試結(jié)果

廣芯微電子（廣州）股份有限公司的PKE方案已上架，要獲取更多產(chǎn)品信息及相關(guān)的解決方案信息。

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