特性

安全

? 可編程28位序列號(hào)

? 可編程64位加密密鑰

? 每次傳輸都是獨(dú)一無二的

? 66位傳輸碼長(zhǎng)

? 32位跳頻碼

? 28位序列號(hào)，4位按鈕代碼，2位狀態(tài)

? 加密密鑰具有讀取保護(hù)功能

操作

? 工作電壓范圍：2.0V - 6.3V

? 四個(gè)按鈕輸入

? 無需額外電路

? 提供15種功能

? 可選波特率

? 自動(dòng)代碼詞補(bǔ)全

? 向接收器發(fā)送低電量信號(hào)

? 非易失性同步數(shù)據(jù)

其他

? 易于使用的編程接口

? 片上EEPROM

? 片上振蕩器和定時(shí)組件

? 按鈕輸入端具有內(nèi)部下拉電阻

? LED輸出的電流限制

? 外部組件成本低

典型應(yīng)用

HCS300非常適合遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入（RKE）應(yīng)用。這些應(yīng)用包括：

? 汽車遙控?zé)o匙進(jìn)入（RKE）系統(tǒng)

? 汽車報(bào)警系統(tǒng)

? 汽車防盜鎖止系統(tǒng)

? 大門和車庫(kù)門開啟器

? 身份代幣

? 防盜報(bào)警系統(tǒng)

描述

Microchip Technology Inc.的HCS300是一款跳碼編碼器，專為安全的遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入（RKE）系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。HCS300采用KEELOQ?跳碼技術(shù)，具有高安全性、小巧的封裝外形和低成本。HCS300是單向遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)和門禁控制系統(tǒng)的完美解決方案。

HCS300 框圖

HCS300結(jié)合了由非線性加密算法生成的32位跳碼、28位序列號(hào)和6位信息位，共同構(gòu)成了一個(gè)66位的碼字。這種碼字長(zhǎng)度消除了代碼掃描的威脅，而跳碼機(jī)制確保每次傳輸都是獨(dú)一無二的，從而使代碼捕獲和重發(fā)方案變得無效。

加密密鑰、序列號(hào)和配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在EEPROM陣列中，該陣列無法通過任何外部連接訪問。EEPROM數(shù)據(jù)可編程但具有讀保護(hù)功能。數(shù)據(jù)只有在經(jīng)過自動(dòng)擦除和編程操作后才能進(jìn)行驗(yàn)證。這可以防止有人試圖獲取密鑰或篡改同步值。HCS300提供了一個(gè)易于使用的串行接口，用于對(duì)必要的密鑰、系統(tǒng)參數(shù)和配置數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。

系統(tǒng)概述

關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

以下是本數(shù)據(jù)表中使用的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)列表。如需了解有關(guān)KEELOQ和跳碼的更多信息，請(qǐng)參閱技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)3（TB003）。

? RKE - 遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入

? 按鈕狀態(tài) - 指示觸發(fā)傳輸?shù)陌粹o輸入。包括4個(gè)按鈕狀態(tài)位S3、S2、S1和S0（圖4-2）。

? 跳碼技術(shù) - 一種方法，通過該方法，從系統(tǒng)外部觀察，每次傳輸時(shí)代碼似乎都會(huì)不可預(yù)測(cè)地發(fā)生變化。

? 代碼字 - 按下按鈕后重復(fù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊（圖4-1）。

? 傳輸 - 由重復(fù)碼字組成的數(shù)據(jù)流（圖9-1）。

? 加密密鑰 - 一個(gè)唯一且秘密的64位數(shù)字，用于加密和解密數(shù)據(jù)。在對(duì)稱分組密碼（如KEELOQ算法）中，加密密鑰和解密密鑰是相同的，因此通常統(tǒng)稱為加密密鑰。

? 編碼器 - 一種生成并編碼數(shù)據(jù)的設(shè)備。

? 加密算法 - 一種使用加密密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的方法。只有使用相同的加密密鑰，相應(yīng)的解密算法才能解讀這些數(shù)據(jù)。

? 解碼器 - 一種對(duì)從編碼器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的設(shè)備。

? 解密算法 - 一種方法，通過該方法，可以使用相同的加密密鑰對(duì)加密算法加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。

? 學(xué)習(xí)——學(xué)習(xí)過程包括接收器計(jì)算發(fā)射器的適當(dāng)加密密鑰，解密接收到的跳頻碼，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。KEELOQ產(chǎn)品系列支持在解碼器上實(shí)施多種學(xué)習(xí)策略。以下是一些示例操作。

- 簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)

接收器使用由同一制造商為所有系統(tǒng)所有組件提供的固定加密密鑰，來解密接收到的碼字的加密部分。

- 常規(guī)學(xué)習(xí)

接收器利用正常運(yùn)行期間傳輸?shù)男畔硗茖?dǎo)出加密密鑰，并對(duì)接收到的碼字加密部分進(jìn)行解密。

- 安全學(xué)習(xí)

發(fā)射器通過特定的按鈕組合激活，以傳輸一個(gè)存儲(chǔ)的60位種子值，該值用于生成發(fā)射器的加密密鑰。接收器使用此種子值推導(dǎo)出相同的加密密鑰，并對(duì)接收到的碼字的加密部分進(jìn)行解密。

? 制造商代碼——一個(gè)唯一且保密的64位數(shù)字，用于生成唯一的編碼器加密密鑰。每個(gè)編碼器都編程有一個(gè)加密密鑰，該密鑰是制造商代碼的函數(shù)。每個(gè)解碼器都編程有制造商代碼本身。

HCS300跳碼編碼器專為無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)；主要用于車輛和家用車庫(kù)門開啟器。無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的編碼器部分集成在發(fā)射器中，用戶攜帶并操作發(fā)射器以進(jìn)入車輛或受限區(qū)域。HCS300旨在為這類系統(tǒng)提供一種經(jīng)濟(jì)高效且安全的解決方案，所需外部組件極少（圖2-1）。

大多數(shù)低端無鑰匙進(jìn)入發(fā)射器都有一個(gè)固定的識(shí)別碼，每次按下按鈕時(shí)都會(huì)發(fā)送該識(shí)別碼。低端系統(tǒng)中唯一識(shí)別碼的數(shù)量通常相對(duì)較少。這些缺點(diǎn)為技術(shù)高超的小偷提供了機(jī)會(huì)，他們可以制造一種設(shè)備來“捕捉”發(fā)射信號(hào)并在稍后重新發(fā)送，或者制造一種設(shè)備來快速“掃描”所有可能的識(shí)別碼，直到找到正確的識(shí)別碼。

另一方面，HCS300采用了KEELOQcode跳碼技術(shù)，并結(jié)合66位的傳輸長(zhǎng)度，幾乎消除了代碼“抓取”或代碼“掃描”的使用。HCS300的高安全級(jí)別基于已獲專利的KEELOQ技術(shù)。它使用基于32位塊長(zhǎng)度和64位密鑰長(zhǎng)度的分組密碼。該算法以一種方式對(duì)信息進(jìn)行加密，即使傳輸信息（編碼前）與前一次傳輸?shù)男畔H相差一位，下一次編碼傳輸也會(huì)完全不同。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，如果32位信息字符串中僅有一位發(fā)生變化，那么編碼傳輸中超過50%的位都會(huì)發(fā)生變化。

如框圖所示，HCS300有一個(gè)小型EEPROM陣列，使用前必須加載多個(gè)參數(shù)；這些參數(shù)通常由制造商在生產(chǎn)時(shí)編程。其中最重要的參數(shù)有：

? 一個(gè)28位的序列號(hào)，通常每個(gè)編碼器都有一個(gè)唯一的序列號(hào)

? 一個(gè)加密密鑰

? 初始16位同步值

? 一個(gè)16位的配置值

加密密鑰生成通常會(huì)將發(fā)射器序列號(hào)和64位制造商代碼輸入到密鑰生成算法中（圖1-1）。制造商代碼由系統(tǒng)制造商選擇，并且必須嚴(yán)格管控，因?yàn)樗钦麄€(gè)系統(tǒng)安全的關(guān)鍵部分。

圖1-1：生產(chǎn)過程中加密密鑰的創(chuàng)建與存儲(chǔ)

16位同步計(jì)數(shù)器是每次傳輸時(shí)傳輸碼字變化的基礎(chǔ)；每次按下按鈕時(shí)，計(jì)數(shù)器都會(huì)增加。由于跳碼算法的復(fù)雜性，同步值的每次增加都會(huì)導(dǎo)致傳輸碼字中超過50%的位發(fā)生變化。

圖1-2展示了在編碼器中如何使用EEPROM中的密鑰值。一旦編碼器檢測(cè)到按鈕按下，它會(huì)讀取按鈕輸入并更新同步計(jì)數(shù)器。同步計(jì)數(shù)器和加密密鑰被輸入到加密算法中，輸出32位加密信息。每次按鈕按下時(shí)，這些數(shù)據(jù)都會(huì)發(fā)生變化，其值在外部表現(xiàn)為“隨機(jī)跳變”，因此被稱為碼字的跳變部分。32位跳變碼與按鈕信息和序列號(hào)相結(jié)合，形成傳輸給接收器的碼字。

圖1-2：構(gòu)建傳輸碼字（編碼器）

接收器可以使用任何類型的控制器作為解碼器，但通常是一個(gè)帶有兼容固件的微控制器，使解碼器能夠與基于HCS300的發(fā)射器協(xié)同工作。

在系統(tǒng)中使用發(fā)射器之前，接收器必須先對(duì)其進(jìn)行“學(xué)習(xí)”。學(xué)習(xí)過程包括計(jì)算發(fā)射器的適當(dāng)加密密鑰、解密接收到的跳頻碼，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。

在正常運(yùn)行中，會(huì)對(duì)每個(gè)收到的有效格式的消息進(jìn)行評(píng)估。使用序列號(hào)來確定它是否來自已獲知的發(fā)射器。如果來自已獲知的發(fā)射器，則對(duì)消息進(jìn)行解密并驗(yàn)證同步計(jì)數(shù)器。最后，檢查按鈕狀態(tài)以了解請(qǐng)求的操作。圖1-3展示了接收器存儲(chǔ)的一些值與從發(fā)射器接收到的值之間的關(guān)系。

注意：帶圈的數(shù)字表示執(zhí)行順序。

圖1-3：接收器（解碼器）的基本操作

編碼器操作

如典型應(yīng)用電路（圖2-1）所示，HCS300是一款使用簡(jiǎn)便的設(shè)備。在安全應(yīng)用中，只需添加按鈕和射頻電路即可將其用作發(fā)射器。

注：通過同時(shí)按下多個(gè)按鈕或使用合適的二極管陣列，最多可以實(shí)現(xiàn)15種功能。

圖2-1：典型電路

圖2-2：編碼器操作

HCS300在檢測(cè)到按鈕按下后會(huì)喚醒，并延遲約10毫秒以進(jìn)行按鈕去抖（圖2-2）。同步計(jì)數(shù)器、鑒別值和按鈕信息將被加密以形成跳頻碼。跳頻碼部分在每次傳輸時(shí)都會(huì)發(fā)生變化，即使再次按下同一按鈕也是如此。已傳輸?shù)拇a字在超過64K次傳輸后才會(huì)重復(fù)。這提供了超過18年的使用時(shí)間，前提是每天操作10次。編碼器發(fā)送的溢出信息可用于將唯一傳輸次數(shù)擴(kuò)展到超過192K次。

如果在傳輸過程中檢測(cè)到有新按鈕被按下，將立即執(zhí)行重置操作，且當(dāng)前碼字將無法完成。請(qǐng)注意，除非所有按鈕均未被按下，否則移除按鈕對(duì)碼字無任何影響；若所有按鈕均未按下，則碼字將完成，并執(zhí)行斷電操作。