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。 说明栏 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。 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 micro.software@dalsemi.com (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。
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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。
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