五月 01, 2024

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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,以下简称蓝牙低功耗) 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。


汽车蓝牙低功耗市场预测(来源:Omdia)
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[AH5],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 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。


高级汽车门禁锚点 + 嗅探器系统示例
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®-CoreProfileULPMARK-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。


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(来源:TND6442)
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(来源:TND6442)


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。

CCC 软件的功能框图(来源:CCC)
图 4:CCC 软件的功能框图(来源:CCC)


蓝牙® 低功耗超宽带 (UWB)NFC
  • 中距离 2.4 GHz 技术。
  • 应用广泛,功能丰富。
  • 连接或信标模式。
  • 庞大的用户群体和支持设备
  • 由 IEEE 802.15.1 定义
  • 短距离宽带 GHz 技术
  • 新技术,主要用于运动追踪。
  • 目前仅用于测距。
  • 仅适用于部分新智能手机
  • 由 IEEE 802.15.4 定义
  • 甚短距离 SubGHz 技术。
  • 非常成熟,主要用于支付、门禁控制。
  • 基于 RFID
  • 所有智能手机均支持。
  • 由 ISO 14443、ISO 18092 定义

要进一步了解如何借助采用安森美的蓝牙低功耗和 LIN 技术解决方案来开发先进的无钥匙进入系统,请点击此处


更多资源:

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NCV-RSL15
超低功耗安全Arm® Cortex®−M33低功耗蓝牙5.2无线MCU,专门设计用于汽车应用,如智能车辆进入、胎压监测系统等。
NCV-RSL10
无线电SoC, 蓝牙5.2车用认证
NCV7428
带 LIN 和 LDO 稳压器的系统基础芯片