优化汽车无钥匙进入系统，利用蓝牙低功耗和LIN技术如何快速实现？

在汽车行业，无钥匙进入系统 (PEPS) 的出现彻底改变了我们与汽车交互的方式。该系统通过安全的无线通信来自动解锁汽车，并支持一键启动发动机，无需实际操作车钥匙。这项技术不仅简化了进入及启动车辆的过程，增加了便利性，而且还通过先进的身份验证程序来防止未经授权访问车辆，增强了安全性。

蓝牙低功耗 (Bluetooth Low Energy) 技术和加密标准等无线技术不断进步，使得 无钥匙进入系统更易于使用并有效降低了成本，进而在汽车领域更加普及。汽车蓝牙低功耗市场涵盖了基于蓝牙低功耗技术的无钥匙进入系统、胎压监测系统 (TPMS) 和无线电池管理系统 (WBMS) 等丰富应用，且其规模有望持续扩大。车辆门禁市场预计会以稳定的复合年增长率 (CAGR) 持续增长至 2027 年（见图 1）。这些系统逐渐成为中档以上车型的标准配置，不仅加强了防盗安全性，还通过高度集成简化了用户体验，是车辆门禁控制发展过程中不可或缺的关键特性。

图 1：汽车蓝牙低功耗市场预测（来源：Omdia）

蓝牙低功耗技术兼具出色能效和安全通信能力，越来越多的汽车企业将其用于构建无钥匙进入系统。蓝牙低功耗 的低功耗特性延长了车钥匙及其他便携式设备的电池续航时间，这对于无钥匙进入系统的便利性和可靠性至关重要。此外，蓝牙低功耗还支持高级安全功能，有助于防止中继攻击，确保只有授权用户才能进入并启动车辆。

本地互连网络 (LIN) 是由欧洲汽车制造商和技术提供商联盟于 20 世纪 90 年代末建立的串行网络协议。这是一种经济高效的低速方案，旨在替代控制器局域网 (CAN) 等复杂系统，可用于管理车辆内器件之间的通信。LIN 架构支持单个控制器最多控制 15 个外设，因而成为了管理现代车辆中简单传感器和执行器的理想之选。如今，尽管汽车行业面临着产量下滑等挑战，但 LIN 协议仍然是车辆通信系统中不可或缺的一部分，其市场预计将稳步增长，这也反映出它对于汽车电子领域的长期重要影响。

安森美 (onsemi) 开发出一项参考设计，深入探讨了优化汽车无钥匙进入系统设计的复杂性，采用结合蓝牙低功耗和 LIN（本地互连网络）技术的安森美解决方案。这项参考设计集成了多项先进技术，旨在简化车辆与无钥匙进入系统之间的通信，确保提供用户友好的无缝体验。除了技术的稳健性外，该设计还特别重视系统的效率和可靠性，这同时也是汽车领域的优先考虑因素。

图 2：高级汽车门禁锚点 + 嗅探器系统示例

这项参考设计采用带 LIN 收发器的车规级 NCV7428 系统基础芯片 (SBC)。内部逻辑与提供的软件库相结合，可用于在两个可编程器件之间实现符合 LIN 2.x 标准的通信。我们演示了两个外设的用例，相关外设与嗅探器（PEPS 系统）对应，并通过 LIN 总线与锚点器件进行通信。这项设计中所选的 LIN 收发器采用了 3.3 V 内部低压降 (LDO) 稳压器，不仅能够供电，还能够保护最高达 70 mA 的负载。这样开发者就可以直接从 LIN 总线为 RSL10 评估板供电，进而大幅降低整体系统成本。

安森美的汽车产品组合中包含系统单芯片 (SoC)，例如NCV-RSL10（蓝牙 LE 5.0）和新款车用NCV-RSL15（蓝牙LE 5.2），在超低功耗(ULP)能效基准测试EEMBC ULPMark-CoreProfile和ULPMARK-CoreMark 测试中的功耗为行业最低。这些蓝牙低功耗SoC 已经过车规级认证，是汽车门禁系统和 WBMS 的理想选择，此外还配有包含项目和代码示例的广泛软件开发套件支持，有助于快速开发蓝牙低功耗应用。

图 3：蓝牙低功耗+LIN 锚点/嗅探器演示系统测试台（左）和框图（右），参考设计中包含测试结果

以下是汽车门禁蓝牙低功耗器件的最低规格要求：

支持蓝牙低功耗5.0或更高版本

超低功耗

同时支持最多 10 个安全连接

支持带外配对

基于信任根 (RoT)、TrustZone 和 CryptoCell-312 的安全生命周期管理

AEC-Q100 2 级，确保能承受高达 +105°C 的工作温度

经过认证的网络安全实施方案

通过建立数字钥匙的通用框架，汽车连接联盟 (CCC) 标准大大推动了无钥匙进入系统的普及进程。该标准让移动设备能够安全地存储、验证和共享车辆的数字钥匙，从而提高了便利性和安全性。CCC 的这项方法利用了近场通信 (NFC) 和超宽带 (UWB) 技术，使得消费者可以更轻松地利用智能手机进入和启动车辆，从而推动传统车钥匙加速转变到数字解决方案。

图 4：CCC 软件的功能框图（来源：CCC）