基于MAXQ3212构建遥控钥匙

摘要：MAXQ系列微控制器采用低噪声设计，是整合包括RF接收器在内的模拟电路的最佳方案。本文讨论了用MAXQ3212微控制器和MAX1473接收器设计遥控钥匙(RKE)接收器时所需要的元件。

当前大多数汽车出厂时都安装了遥控钥匙系统。但要给自己的老式、配件难寻的“传统”爱车也装上一套该怎么办呢？

MAXQ®系列微控制器采用低噪声设计，是整合包括RF接收器在内的模拟电路的最佳方案。本文讨论了用MAXQ3212微控制器和MAX1473接收器设计遥控钥匙(RKE)接收器时所需要的元件。

系统综述

遥控钥匙系统由一个钥匙链发送器和一个装在车内的接收器构成。图1为系统示意图。(注意，MAXQ3212是MAXQ3210的派生产品，MAXQ3210也可用于本设计)。

图1. RKE系统同时需要钥匙链发送器和接收器。

协议

根据制造商、型号以及出厂时间的不同，遥控钥匙的协议差异极大。对这种售后市场项目来说，使用可编程微控制器恰到好处。本文中，我们随意选用了8400bps曼彻斯特编码的数字数据流(参见曼彻斯特编码说明栏)，并采用ASK方式以433MHz进行发射。若要使用FSK或不同的发射频率，必须用不同的接收器芯片替换MAX1473。关于Maxim接收器的更多详细信息，请访问无线、射频和电缆IC。

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说明栏

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曼彻斯特编码
每个数据位至少由一个信号跳变来表示，从而实现数据流自同步。图2给出了0和1的表示符号，这里选择下降沿为0，上升沿为1。

图2. 0：下降沿编码；1：上升沿编码。

串形数据通常先发送LSB。如图3所示，ASCII字符“A” (41h, 0100.0001b)以1000.0010b的形式发送。可以通过连接0和1的编码构成整个编码序列。

图3. 通过连接0和1的编码完成ASCII “A”的编码。

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钥匙链

由于我们着重考虑RKE系统的接收器，所以选用两个评估板(EV kit)构成发送器：DS89C450-KIT和MAX7044EVKIT。这些评估板可以并排安装在一个壳体内，充电电池位于下方(图4)。钥匙链体积有些大，但作为演示发送器还是不错的。

如使用天线，发送距离超出标准钥匙链几个数量级。注意：需在屏蔽的实验室环境下使用本发送器，并且要遵守标准规程，如输出功率限制等。

图4. 钥匙链发送器采用两个并排安装的评估板构成。

数据流

当按下钥匙链上的按钮时，将发送前同步码，随后依次是发送器ID，计数值以及钥匙数据(图5)。按钮释放前，发送器一直重复该序列过程，同时还需要一个软件去抖程序。在我们的实例代码中，这是简单地通过短暂关闭接收器实现的。

实际的系统还会将部分数据加密，防止车辆被盗。一般由车体控制模块(BCM)进行解密。

图5. 钥匙链发送前同步码、ID、计数值和钥匙码。

接收器

接收器由并排安装在一起的MAXQ3212 8位微控制器和MAX1473接收器组成，如图6所示。图7为装好的电路板。侧边的连线接到汽车的BCM上。在该演示板中，我们使用一个专用的MAXQ3212端口引脚以9600bps发送异步串行数据。图8给出的MAXQ代码可实现简单的位模拟串口。

看大图 (PDF, 146kB)
图6. 接收器包括MAXQ3212和MAX1473。

图7. RKE接收器电路板上安装了MAXQ3212和MAX1473。

图8. 可以用简单的端口引脚产生串口输出。

软件

接收器软件测量接收信号强度、等待和同步至前同步码、解码数据流并通过串口传输数据。

信号强度测量

测量信号强度与曼彻斯特解码这一主要任务无关。MAX1473接收器提供一个模拟接收信号强度指示器(RSSI)，我们对此信号进行测量。MAXQ3212内置一个模拟比较器(比较VREF和CMPI输入)，并可以在定时器输出引脚上产生脉宽调制信号(PWM)。

图9示出了由比较器和PWM构建ADC的方法。我们将RSSI信号送到MAXQ3212比较器的VREF。然后将定时器编程为PWM模式，如果对该PWM进行适当滤波，就可产生DAC输出。该DAC连接到比较器的另一个输入CMPI。比较器随后比较信号电平，如果信号匹配，我们就在没有专用硬件ADC的情况下成功进行了模数转换。

软件中我们没有采用逐次逼近法(这会造成DAC信号重复大幅度摆动，因而建立时间更长)，而是选择了斜率ADC。从一个合理的最小值开始，DAC输出缓慢增加，直到比较器指示匹配状态。

图9. 使用MAXQ3212上的比较器测量模拟信号强度。

RF信号解码器

MAX1473提供一路数字信号输出(DATAOUT)。由于RF噪声一直存在，无论钥匙链实际上是否在发送数据，该引脚都将连续转换状态。为将该噪声与信号区分开来，MAXQ微控制器必须采用一个小型状态机，测量上升沿和下降沿信号之间的时间，以识别前同步码。

测量边沿间隔的最有效方法是使用中断。MAXQ可编程为上升沿或下降沿触发中断。我们将中断设置为“上升沿”触发，开始测量。一旦探测到上升沿，我们复位并重启定时器，同时将中断触发边沿设置为“下降”沿。到下降沿时，中断处理程序读取定时器的值。图10给出了一个代码段，该代码段读取和复位定时器，然后转换中断触发信号的极性。

如果边沿间隔与8400bps数据率(加/减一个合理的容限)匹配，并检测到协议所指定的同步脉冲数，则微控制器软件状态机切换到接收模式，开始解析余下的数据包。

图10. 边沿检测和定时完全可以采用中断驱动方式实现。

结论

MAXQ微控制器系列采用低噪声设计，能够与Maxim的RF器件出色地整合到一起，而基本不会干扰RF信号。可以发邮件到 [e-mail] (English only)，索取本文阐述的演示发送器和接收器的代码和电路原理图。