深入解析HCS365 KEELOQ? 跳碼編碼器

在電子安全領(lǐng)域，遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入（RKE）系統(tǒng)和安全遙控系統(tǒng)對(duì)安全性和可靠性有著極高的要求。HCS365 KEELOQ? 跳碼編碼器憑借其卓越的性能和先進(jìn)的技術(shù)，成為了這些系統(tǒng)的理想選擇。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款編碼器。

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一、HCS365概述

HCS365是一款專為安全的遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入（RKE）和安全遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的跳碼編碼器。它采用了KEELOQ? 跳碼技術(shù)，結(jié)合了高安全性、小封裝尺寸和低成本的優(yōu)勢(shì)，是單向認(rèn)證系統(tǒng)和訪問控制系統(tǒng)的完美解決方案。

1.1 安全特性

• 可編程參數(shù)：具備兩個(gè)可編程的32位序列號(hào)、兩個(gè)可編程的64位加密密鑰和兩個(gè)可編程的60位種子值。這些參數(shù)的可編程性為系統(tǒng)提供了高度的靈活性和安全性。
• 唯一傳輸：每次傳輸?shù)拇a都是唯一的，傳輸代碼長(zhǎng)度為67/69位，其中包含32位跳碼。這種設(shè)計(jì)有效避免了代碼掃描和代碼抓取等攻擊手段。
• 加密密鑰保護(hù)：加密密鑰具有讀取保護(hù)功能，存儲(chǔ)在EEPROM陣列中，無(wú)法通過外部連接訪問，只有在自動(dòng)擦除和編程操作后才能驗(yàn)證數(shù)據(jù)，防止密鑰被獲取或同步值被篡改。

1.2 操作特性

• 寬電壓范圍：工作電壓范圍為2.05 - 5.5V，適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 多按鈕輸入：提供四個(gè)按鈕輸入，可實(shí)現(xiàn)15種功能。
• 可選波特率：支持四種可選波特率，方便根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整。
• 代碼字完成設(shè)置：可選擇最小代碼字完成數(shù)量，確保傳輸?shù)耐暾浴?/li>
• 電池低信號(hào)傳輸：能夠?qū)㈦姵氐托盘?hào)傳輸給接收器，提醒用戶及時(shí)更換電池。
• 非易失性同步數(shù)據(jù)：同步數(shù)據(jù)具有非易失性，保證系統(tǒng)在斷電后仍能正常工作。
• 多種調(diào)制方式：支持PWM、VPWM、PPM和Manchester調(diào)制方式，滿足不同的通信需求。
• 按鈕隊(duì)列信息傳輸：可以傳輸按鈕隊(duì)列信息，增強(qiáng)系統(tǒng)的交互性。
• 雙編碼器功能：支持雙編碼器功能，允許兩個(gè)制造商使用同一設(shè)備，而無(wú)需在每個(gè)編碼器中使用相同的制造商代碼。

1.3 其他特性

• 片上EEPROM：用于存儲(chǔ)用戶可編程數(shù)據(jù)和同步計(jì)數(shù)器，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。
• 片上調(diào)諧振蕩器：精度為±10%（在電壓和溫度變化范圍內(nèi)），提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。
• 內(nèi)部下拉電阻：按鈕輸入具有內(nèi)部下拉電阻，簡(jiǎn)化了外部電路設(shè)計(jì)。
• LED輸出：提供LED輸出，方便用戶進(jìn)行狀態(tài)指示。
• PLL控制：支持ASK和FSK的PLL控制，提高通信的穩(wěn)定性。
• 低外部組件數(shù)量：所需的外部組件數(shù)量較少，降低了系統(tǒng)成本和復(fù)雜度。

二、典型應(yīng)用

HCS365適用于多種遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入（RKE）應(yīng)用，包括：

• 汽車RKE系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)汽車的遠(yuǎn)程開鎖、關(guān)鎖等功能。
• 汽車報(bào)警系統(tǒng)：增強(qiáng)汽車的安全性，防止車輛被盜。
• 汽車防盜器：有效防止汽車被盜用。
• 大門和車庫(kù)門開啟器：方便用戶遠(yuǎn)程控制大門和車庫(kù)門的開啟和關(guān)閉。
• 身份令牌：用于身份驗(yàn)證和訪問控制。
• 防盜報(bào)警系統(tǒng)：提供安全的報(bào)警功能。

三、系統(tǒng)概述

3.1 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

• RKE：遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入。
• 按鈕狀態(tài)：指示激活傳輸?shù)陌粹o輸入，包含4個(gè)按鈕狀態(tài)位S3、S2、S1和S0。
• 跳碼：一種使代碼在每次傳輸時(shí)看起來(lái)隨機(jī)變化的方法，有效防止代碼被破解。
• 代碼字：按鈕激活時(shí)重復(fù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊。
• 傳輸：由重復(fù)的代碼字組成的數(shù)據(jù)流。
• 加密密鑰：用于加密和解密數(shù)據(jù)的64位唯一秘密數(shù)字。
• 編碼器：生成和編碼數(shù)據(jù)的設(shè)備。
• 加密算法：使用加密密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的算法。
• 解碼器：解碼從編碼器接收的數(shù)據(jù)的設(shè)備。
• 解密算法：使用相同的加密密鑰對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密的算法。
• 學(xué)習(xí)：接收器計(jì)算發(fā)射器的適當(dāng)加密密鑰，解密接收到的跳碼，并將序列號(hào)、同步計(jì)數(shù)器值和加密密鑰存儲(chǔ)在EEPROM中的過程。
• 制造商代碼：用于推導(dǎo)加密密鑰的64位唯一秘密數(shù)字。

3.2 工作原理

HCS365通過非線性加密算法生成跳碼，并將其與序列號(hào)和狀態(tài)位結(jié)合，創(chuàng)建安全的傳輸代碼。每次按鈕按下時(shí)，同步計(jì)數(shù)器會(huì)遞增，導(dǎo)致跳碼的大部分位發(fā)生變化，從而使每次傳輸?shù)拇a都不同。接收器在使用發(fā)射器之前，需要先對(duì)其進(jìn)行“學(xué)習(xí)”，包括計(jì)算加密密鑰、解密跳碼、存儲(chǔ)序列號(hào)和同步計(jì)數(shù)器值等操作。在正常操作中，接收器會(huì)對(duì)接收到的消息進(jìn)行評(píng)估，驗(yàn)證序列號(hào)、解密消息并檢查按鈕狀態(tài)，以確定請(qǐng)求的操作。

四、設(shè)備描述

4.1 引腳說(shuō)明

4.2 工作模式

HCS365通常處于低功耗睡眠模式。當(dāng)按鈕輸入變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，設(shè)備會(huì)喚醒，啟動(dòng)升壓調(diào)節(jié)器，并經(jīng)過按鈕消抖延遲后鎖存按鈕代碼。根據(jù)配置選項(xiàng)和按鈕代碼，設(shè)備會(huì)確定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和調(diào)制格式。傳輸由一系列代碼字組成，在按鈕按下后TPU時(shí)間開始傳輸，只要按鈕保持按下狀態(tài)或直到超時(shí)發(fā)生。超時(shí)時(shí)間可以通過Time-out Select（TSEL）配置選項(xiàng)進(jìn)行選擇，可選值為0.8s、3.2s、12.8s或25.6s。當(dāng)超時(shí)發(fā)生時(shí)，設(shè)備會(huì)進(jìn)入睡眠模式，以保護(hù)電池。

4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

HCS365具有片上非易失性EEPROM，用于存儲(chǔ)用戶可編程數(shù)據(jù)和同步計(jì)數(shù)器。這些數(shù)據(jù)在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行編程，包括編碼器密鑰、序列號(hào)、鑒別值和種子值等安全相關(guān)信息。所有安全相關(guān)選項(xiàng)都具有讀取保護(hù)功能。同步計(jì)數(shù)器在生產(chǎn)時(shí)設(shè)置初始值，之后由設(shè)備自行維護(hù)。設(shè)備具有內(nèi)置的冗余保護(hù)機(jī)制，能夠從計(jì)數(shù)器損壞中恢復(fù)。

五、EEPROM組織

HCS365的EEPROM組織分為三個(gè)部分，分別對(duì)應(yīng)編碼器1、編碼器2和設(shè)備選項(xiàng)。每個(gè)部分包含多個(gè)配置選項(xiàng)，用于設(shè)置加密密鑰、種子值、同步計(jì)數(shù)器、序列號(hào)、調(diào)制格式等參數(shù)。這些選項(xiàng)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行編程。

5.1 雙編碼器操作

HCS365包含兩個(gè)發(fā)射器配置，具有獨(dú)立的序列號(hào)、編碼器密鑰、鑒別值、計(jì)數(shù)器和種子值?？梢酝ㄟ^SHIFT輸入引腳選擇使用哪個(gè)編碼器配置。低電平選擇編碼器1，高電平選擇編碼器2。

5.2 代碼字格式

KEELOQ代碼字由32位跳碼數(shù)據(jù)、32位固定代碼數(shù)據(jù)和3 - 5位狀態(tài)信息組成。

• 跳碼部分：通過對(duì)計(jì)數(shù)器、鑒別值和功能代碼使用編碼器密鑰進(jìn)行加密計(jì)算得到。計(jì)數(shù)器可以是16位或20位，由Configuration Option Counter Select（CNTSEL）值決定。鑒別值用于在解碼器端進(jìn)行解密后檢查。
• 固定代碼部分：由28位序列號(hào)和4位功能代碼組成?？梢酝ㄟ^設(shè)置Extended Serial Number（XSER）配置選項(xiàng)將其改為包含完整的32位序列號(hào)。
• 狀態(tài)信息：包含低電壓（VLOW）檢測(cè)器輸出和循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）。如果Queue（QUEN）啟用，還會(huì)包含按鈕隊(duì)列信息。

5.3 種子代碼字格式

種子傳輸發(fā)送一個(gè)由60位固定數(shù)據(jù)組成的代碼字，存儲(chǔ)在EEPROM中?？捎糜诰幋a器的安全學(xué)習(xí)或需要固定代碼傳輸?shù)那闆r。種子代碼字包含功能代碼和狀態(tài)信息（VLOW、CRC和QUEUE）。種子代碼字的功能代碼始終為111（1111）。

六、傳輸字

6.1 傳輸調(diào)制格式

HCS365的傳輸由多個(gè)代碼字組成，每個(gè)代碼字包含前導(dǎo)碼、頭部和數(shù)據(jù)。代碼字之間由保護(hù)時(shí)間分隔，保護(hù)時(shí)間可以通過Guard Time Select（GSEL）配置選項(xiàng)設(shè)置為0 ms、6.4 ms、51.2 ms或102.4 ms。其他調(diào)制格式的時(shí)序規(guī)范基于基本時(shí)序元素（TE），TE可以通過Baud Rate Select（BSEL）配置選項(xiàng)設(shè)置為100 μs、200 μs、400 μs或800 μs。頭部時(shí)間可以通過Header Select（HSEL）配置選項(xiàng)設(shè)置為4TE或10TE。

6.2 調(diào)制方式

HCS365支持四種不同的調(diào)制方式，可分別為編碼器1和編碼器2進(jìn)行設(shè)置：

• 脈沖寬度調(diào)制（PWM）
• 曼徹斯特（MAN）
• 可變脈沖寬度調(diào)制（VPWM）
• 脈沖位置調(diào)制（PPM）

此外，還可以通過START/STOP Pulse Enable（STEN）配置選項(xiàng)在每個(gè)代碼字的開頭和結(jié)尾添加‘1’，以確保某些調(diào)制格式（如曼徹斯特和PPM）能夠正確解釋第一個(gè)和最后一個(gè)數(shù)據(jù)位。

HCS365 KEELOQ? 跳碼編碼器以其卓越的安全性、靈活的配置選項(xiàng)和低功耗設(shè)計(jì)，為遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入和安全遙控系統(tǒng)提供了可靠的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，可以充分利用HCS365的這些特性，打造出更加安全、高效的產(chǎn)品。你在使用類似編碼器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。