#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       本文主要介紹了基于Keeloq跳碼技術(shù)的NT21XX系列解碼芯片及其應(yīng)用方案，結(jié)合Microchip公司的滾動(dòng)編碼芯片HCS系列一起使用，在一定程度上大大提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性。

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       1. 三種編解碼方案比較

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       編解碼電路已經(jīng)朝著高度集成化和微電腦化方向發(fā)展，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，編解碼電路通常采用如下幾種方案設(shè)計(jì)：

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       a. 阻容器件
      

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       早期的編解碼電路主要采用分立元件組成。例如構(gòu)成頻率編碼的RC基本單元，一般由一只晶體管及十只左右的外圍元件組成，這種設(shè)計(jì)電路復(fù)雜、外圍元件多、占用電路板面積大且可靠性低。

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       b. 固定編解碼芯片

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       傳統(tǒng)的固定編解碼芯片，如MC145026/145027/AX5327/ VD5027/SC41343、PT2262/2272等已經(jīng)在防盜、安全等系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。這類芯片工作時(shí)，系統(tǒng)每次發(fā)送相同的數(shù)據(jù)流，一旦用戶信號(hào)出現(xiàn)，第三方面只需通過捕捉設(shè)備，即可在瞬間取得合法的身份識(shí)別碼，第三方也可以使用編碼掃描設(shè)備，主動(dòng)攻擊解碼芯片，使系統(tǒng)的可靠性大大降低。

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       c. 基于Keeloq跳碼技術(shù)編解碼芯片

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       NT21XX系列芯片是針對(duì)滾動(dòng)碼無線遙控安全系統(tǒng)開發(fā)的，同時(shí)配合Microchip公司的滾動(dòng)編碼芯片HCS系列共同使用。通過不同生產(chǎn)商的產(chǎn)商代碼、相同廠商、不同用戶的序列號(hào)區(qū)分遙控器編碼重碼的難題，在Keelog技術(shù)下同一遙控器發(fā)送重復(fù)碼的概率可保證18年不重復(fù)，以此防止密碼破譯。
與固定碼解碼芯片存在的容量瓶頸和易被破譯的劣勢(shì)相比，NT21XX系列是最為理想的升級(jí)IC，使用時(shí)與PT2272一樣簡單。典型的RKE應(yīng)用系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 RKE系統(tǒng)框圖

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       2．基于KEELOQ算法的編解碼過程

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs        Microchip公司以KEELOQ技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的滾動(dòng)碼系統(tǒng)專用芯片中，HCS300是較典型的一款。它是一8引腳的編碼IC芯片，帶有四個(gè)按鍵接口，能實(shí)現(xiàn)15位的功能/命令碼，同時(shí)集成了KEELOQ算法和其他一些功能，內(nèi)置192 bits EEPROM，用于存放EN_KEY（加密密鑰）、SN（序列號(hào)）、SYNC（同步碼）、SEED（種子碼）等。其中，序列號(hào)用于標(biāo)識(shí)不同的對(duì)象；加密密鑰用于對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，增加破譯的難度；同步計(jì)數(shù)器用于抗截獲，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)同步計(jì)數(shù)器值同步更新，因此每次發(fā)送的數(shù)據(jù)都不一樣；種子碼用于安全學(xué)習(xí)時(shí)參與加密密鑰的生成。

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs        HCS300工作時(shí)，當(dāng)有按鈕按下，HCS300將發(fā)送一個(gè)由加密編碼和固定編碼組成的66位編碼字，其中，32位加密編碼數(shù)據(jù)由4個(gè)按鈕位、12個(gè)識(shí)別位和16個(gè)同步計(jì)數(shù)值通過KEELOQ算法和密鎖生成，34位固定編碼數(shù)據(jù)由2個(gè)狀態(tài)位、4個(gè)按鈕位和28位序列號(hào)組成。HCS300發(fā)送66位編碼字即編碼器的過程如圖2 所示。

圖2 發(fā)送編碼字過程

        主機(jī)（即解碼器）接收到發(fā)送的信號(hào)后，首先對(duì)比序列號(hào)，然后利用學(xué)習(xí)過程中得到并存儲(chǔ)的加密密鑰對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，解密完成后，檢查同步計(jì)數(shù)器是否匹配，確認(rèn)匹配后，最后再處理接收到的按鍵信令，并根據(jù)接收到的按鍵信息做出相應(yīng)的動(dòng)作，其操作過程如圖3所示。其中同步計(jì)數(shù)器比較過程采用了keeloq技術(shù)專利范圍的 “雙操作”窗口這項(xiàng)復(fù)雜的同步技術(shù)。

 圖3 接收器的基本操作過程

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs        3.  NT21XX系列解碼芯片

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs        基于Keeloq跳碼技術(shù)的NT21XX系列解碼芯片，根據(jù)MCSIMDEC和MCDEC解碼模式可分為NT217X和NT218X兩種類型。它具有內(nèi)置的EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，無需外接EEPROM即可存儲(chǔ)15/6個(gè)遙控編碼器，IC內(nèi)部具有降壓復(fù)位功能，可確保EEPROM的數(shù)據(jù)不丟失。EEPROM的數(shù)據(jù)可以直接編程，且讀保護(hù)，只有在自動(dòng)擦除和編程操作完成后，才能對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，可防止獲取密鎖或?qū)ν�步值進(jìn)行操作。NT21XX系列解碼芯片可以比較解密后的按鍵信息和無加密的按鍵信息，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力；具有4位數(shù)據(jù)輸出，可定制15種功能輸出；內(nèi)部含有4MHz的內(nèi)部RC振蕩器；還具有自動(dòng)波特率調(diào)整等功能。
在NT21XX系列芯片中，NT2174/ NT2184為暫存脈沖輸出，數(shù)據(jù)口輸出脈沖后保持一定時(shí)間后回到低電平，數(shù)據(jù)輸出格式如圖4所示；NT2175/NT2185為鎖存電平輸出，輸出電平保持到下次新數(shù)據(jù)輸出為止，數(shù)據(jù)輸出格式如圖5所示。 

       圖4 NT2174/NT2184數(shù)據(jù)輸出格式      

圖5 NT2175/NT2185數(shù)據(jù)輸出格式

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs        4. 應(yīng)用方案

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs        本節(jié)主要以NT21XX系列芯片在遙控車庫門系統(tǒng)中的應(yīng)用為例，介紹NT217X系列解碼芯片設(shè)計(jì)方案如何應(yīng)用于各種無線遙控系統(tǒng)中。

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs        在車庫門附近的任何位置采用無線便攜式遙控器控制門的開與關(guān)，系統(tǒng)應(yīng)用方案的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示，能實(shí)現(xiàn)開門、關(guān)門、在門接近終點(diǎn)時(shí)減速靠近終點(diǎn)功能。其中，開關(guān)門過程由I/O口通過驅(qū)動(dòng)器控制繼電器實(shí)現(xiàn)，達(dá)到控制執(zhí)行裝置。完成這一動(dòng)作過程，同時(shí)采用檢測和放大反饋電路控制接近終點(diǎn)時(shí)的速度。

                                             圖6 遙控車庫門系統(tǒng)應(yīng)用方案

       Microchip公司的HCS編碼芯片采用納瓦低功耗技術(shù)設(shè)計(jì)，常用于電池供電的手持設(shè)備中，同時(shí)具有低電壓檢測功能。NT21XX系列解碼芯片的VT引腳與PIC16F630微控制器的外部中斷管腳相連，4個(gè)輸出端分別與MCU的4個(gè)I/O口相連。NT21XX正確解碼接收數(shù)據(jù)后，可通過VT引腳通知MCU讀取I/O口值，然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。

       系統(tǒng)將一個(gè)有線控制開關(guān)裝于室內(nèi)，用戶在室內(nèi)時(shí)即可直接按開關(guān)按扭控制開/關(guān)門。系統(tǒng)還可以采用有線密碼裝置，用戶在室外即可以通過有線密碼裝置，輸入密碼控制邏輯單元開門。其中，液晶顯示可以為用戶提供直觀的人機(jī)交互界面，同時(shí)本系統(tǒng)還預(yù)留I/O口方便用戶設(shè)計(jì)其它自定義功能。

       系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)是等待控制命令，在接到命令后控制執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，軟件設(shè)計(jì)的主流程圖如圖7所示。

圖7 主程序流程圖     

                                             圖8 HCS301編碼器接線圖

       系統(tǒng)軟件由以下4部分功能模塊構(gòu)成：

       ①初始化模塊：設(shè)定各I/O口狀態(tài)，配置系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)，中斷優(yōu)先級(jí)配置，開中斷等。
       ②控制系統(tǒng)模塊：控制車庫門的開與關(guān)，檢查接近終點(diǎn)時(shí)，執(zhí)行減速，終點(diǎn)制動(dòng)等。
       ③通信模塊：解析接受到的命令信號(hào)，調(diào)用相應(yīng)的控制模塊，與有線密碼器進(jìn)行通信，根據(jù)有線密碼器的控制命令進(jìn)行密碼比較和修改，并調(diào)用相應(yīng)的控制模塊。
       ④人機(jī)交互模塊：驅(qū)動(dòng)程序，顯示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)等。

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       5. NT217X系列學(xué)習(xí)套件

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       貝能科技公司推出的NT21XX系列學(xué)習(xí)套件是針對(duì)各種RKE、安防報(bào)警系統(tǒng)、車庫門系統(tǒng)等無線遙控應(yīng)用系統(tǒng)，可以加快用戶的學(xué)習(xí)和開放過程。學(xué)習(xí)套件由編碼器和解碼器兩部組成。編碼器采用HCS301編碼芯片實(shí)現(xiàn)，電路接線圖如圖8所示，編碼信號(hào)經(jīng)PWM連接的調(diào)制模塊調(diào)制為434MHz信號(hào)發(fā)送出去。解碼電路由NT21XX系列解碼芯片實(shí)現(xiàn)，電路接線圖如圖9所示，解碼芯片接收到信號(hào)后，經(jīng)KEELOQ算法解密，若解密正確則執(zhí)行相應(yīng)的操作。本套件由LED指示燈模擬信號(hào)動(dòng)作過程。

 圖9 NT217X解碼器接線圖

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       6. 結(jié) 語

#s嵌入式研究網(wǎng) href=\"http://www.cnemb.com\">http://www.cnemb.com22222asdfiuuoe60cnemb.comWOs       采用內(nèi)嵌KEELOQ加密算法和非易失性、同步值的NT21XX系列解碼芯片（配對(duì)于HCS系列編碼器使用），使設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有極高的保密性。文中的遙控車庫門系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案為使用無線遙控編解碼芯片的用戶提供參考，可廣泛應(yīng)用于各種安全保密系統(tǒng)中，如報(bào)警系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、住宅、辦公樓、汽車及車庫等門衛(wèi)管理系統(tǒng)