目前,，大部分家庭門禁系統(tǒng)都是采用機(jī)械式開鎖，操作比較麻煩,，給家里有老人的家庭帶來了諸多不便,，且安全性也不能得到很高的保障,。近年來RF遙控器件的價(jià)格越來越便宜，且電子式遙控開鎖更加方便,、安全,從而使其市場有了更大的提升空間,，利用其特點(diǎn)已開發(fā)出了一些重要的應(yīng)用，遙控門禁就是其中之一,。機(jī)械式開鎖的最大缺點(diǎn)就是不安全,，采用滾動(dòng)碼技術(shù)的遙控門禁系統(tǒng)則大大改變了這一現(xiàn)狀，因?yàn)槠涿看伟l(fā)出的編碼信息不同,、不規(guī)則，而且重復(fù)出現(xiàn)同一編碼信息被視為無效,，傳輸代碼采用了非線性位加密技術(shù),使其產(chǎn)生了具有很高保密性的滾動(dòng)碼,，使得一些非法的裝置不能在一定的時(shí)間內(nèi)破解其密碼。本文主要介紹KEELOQ技術(shù)在遙控門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用,，并且利用PIC16F630進(jìn)行控鎖和軟件解碼,。

1 編碼器的工作原理
    本設(shè)計(jì)的遙控門禁系統(tǒng)[1]通過按鍵遙控器就能開關(guān)家門，其工作流程如圖1所示,。當(dāng)系統(tǒng)按鈕被按下時(shí),，HCS301將開始準(zhǔn)備工作，為使按鈕抖動(dòng)平息,，大約要延遲10 ms,。信息將以跳碼的形式進(jìn)行傳輸，跳碼包括識別碼,、按鈕信息和徒步計(jì)數(shù)值,。跳碼就是跳動(dòng)的代碼，在每次發(fā)送時(shí)都將產(chǎn)生變化,，即便同一個(gè)按鈕被按下多次,，它也會發(fā)生變化。因此,，發(fā)送的編碼字在超過64 000次的傳輸中都不會重復(fù),。以每天執(zhí)行10次操作為例，跳碼可以保證在18年之內(nèi)編碼字不會重復(fù),。溢出信息可用來將唯一發(fā)送的次數(shù)提高超過192 000次,。在發(fā)送代碼過程中，如果有按鈕被按下,，則會產(chǎn)生復(fù)位的效果,，并且當(dāng)前編碼字的傳輸將不會被完成。只要有按鈕處于按下狀態(tài),，松開按鈕就不會對編碼字產(chǎn)生任何影響,。在這樣正常的情況下,，編碼字將完成并在隨后斷電[2]。

2 KEELOQ技術(shù)介紹
    KEELOQ技術(shù)[3]實(shí)際上是一個(gè)關(guān)于“ASIC”的特別設(shè)計(jì),，它包括解碼技術(shù)和加密技術(shù),，并提出了一種實(shí)用可靠的KEELOQ算法，適用于遙控或命令辨別的場合,。它的加密,、解密技術(shù)安全，具有變化多,、不容易被截獲的特點(diǎn),，KEELOQ技術(shù)可應(yīng)用在車庫門遙控、秘密通信,、被動(dòng)式感應(yīng)控制,、停車場管制、安全鎖等場合,，用途廣泛,。KEELOQ的傳送可經(jīng)由公共頻道，內(nèi)含一組64 bit的編碼密碼,，編碼器將把該編碼密碼傳輸?shù)浇獯a器,，其中有32 bit的編碼密碼是不知道的，從而可保證該技術(shù)的保密性,，并且傳送資料不唯一和不重復(fù),。KEELOQ技術(shù)的重點(diǎn)在于它獨(dú)特的演算法(即數(shù)學(xué)推算公式)，當(dāng)資料進(jìn)入這演算法并進(jìn)行運(yùn)算時(shí),，其輸入與輸出是一一對應(yīng)的,，不存在重復(fù)。
2.1 KEELOQ技術(shù)的密碼編碼和存儲[4]
    密鑰的產(chǎn)生是由64 bit廠家代碼和28 bit發(fā)送序列號在密鑰生成算法中實(shí)現(xiàn),，并把其生成的密鑰存儲在HCS301中的EEPROM中,，如圖2所示。

2.3 PWM的接收
    發(fā)送的信息包括32 bit跳碼和34 bit固定碼,，由圖3可知,，該固定碼包括識別碼、功能鍵和溢出指示位,。首先進(jìn)入前導(dǎo)資料并進(jìn)行準(zhǔn)備,；然后開始接收所傳輸?shù)馁Y料，利用Sync.Header 10 TE來改變接收的速率,，會得到TE的時(shí)間,。當(dāng)檢測到有上升沿上升時(shí)，過一半TE時(shí)間后，開始進(jìn)行取樣并檢測其結(jié)果,。如果為1,，則接收成功；如果為0,，則接收失敗,，需要等待1 TE時(shí)間，然后立即取樣,，并把采樣結(jié)果作為資料位元再重復(fù)以上動(dòng)作,，重新采樣并進(jìn)行測試；如果重測結(jié)果為1則失敗,。當(dāng)下一個(gè)上升沿出現(xiàn)時(shí),，如果等待時(shí)間大于1 TE，則可以斷定其結(jié)果為失敗,。重復(fù)以上步驟,，直到把這66 bit編碼密碼接收完成[5]，如圖4所示,。

3 PIC16F630的軟解和控鎖
    跳碼編碼可用專用芯片進(jìn)行硬件解碼。由于專用芯片的價(jià)格很貴,，因此本設(shè)計(jì)采用PIC系列的單片機(jī)芯片PIC16F630進(jìn)行軟件解碼[6],。當(dāng)接收器接收到信號時(shí)，把信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中,，然后PIC16F630進(jìn)行軟件解碼,，產(chǎn)生控制信號D0、D1,、D2,、D3。其原理圖如圖5所示,。

    主機(jī)接DC12 V變壓器,，+12 V為正極輸入端，GND為負(fù)極輸入端,，JP1～JP5為短路帽,，第一組控制信號由跳線端JP4控制：如果JP4跳到A端，則只有按遙控器A鍵,，L1才有開鎖信號,；如果JP4跳到D端，則只有按遙控器D鍵,，L1才有控制信號輸出,。第二組控制信號由跳線端JP3控制：如果JP3跳到B端，則只有按遙控器B鍵，L2才有開鎖信號,；如果JP3跳到C端,，則只有按遙控器C鍵，L2才有控制信號輸出,。
4 KEELOQ技術(shù)的學(xué)習(xí)模式
    為使生產(chǎn)配對方便,、管理簡單，KEELOQ系統(tǒng)要進(jìn)行學(xué)習(xí),。解碼器在沒工作時(shí),，僅知道其制造商代碼，剩下的都不知道,；解碼資訊存儲在EEPROM中,，具體包括：序列號(Serial Number)、同步計(jì)數(shù)值(Current Sync.Counter Value),、識別碼(Discrimination Value),、編碼密碼(Encrypion Key)[7]。
4.1 簡易學(xué)習(xí)模式

    如果使用簡易學(xué)習(xí)模式,，則編碼密碼就是制造商代碼,。此模式的特點(diǎn)是簡單和容易明白，不足之處是假如制造商代碼被知道,，則當(dāng)有兩個(gè)使用相同制造商代碼的系統(tǒng)時(shí),，這個(gè)系統(tǒng)的編碼密碼就很容易被知道，因此安全性被降低,。在簡易學(xué)習(xí)模式下,，接收到資料，然后進(jìn)行解碼,，判斷是否與制造商代碼一致,。如果超過時(shí)間，則學(xué)習(xí)失??；如果解碼正確，則判斷識別碼與所接收的序列號中較低的10位元是否相等以及功能鍵與所接收資料中的固定碼按鍵值是否相等,，如果不相等,，則學(xué)習(xí)失敗，如果相等則把學(xué)習(xí)到的3種資料記錄在EEPROM中,，作為解碼資料庫用,。
4.2 標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)模式
    標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)模式與簡易學(xué)習(xí)模式的解碼方式其實(shí)是一樣的，只是使用不同的解碼密碼(Encrypion Key),。在標(biāo)準(zhǔn)模式中,，解碼密碼是通過序列號,、制造商代碼經(jīng)過運(yùn)算后得到的，前后共經(jīng)過兩次,，并得到64 bit的編碼密碼,。第一次運(yùn)算，先取得32 bit(LSB),，第二次運(yùn)算,，再取得32 bit(MSB)。進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)模式下,，將第一次接收的資料進(jìn)行解碼后,，得到序列號、識別碼,、同步技術(shù)值,，并判斷識別碼是否與序列號相等；將第二次接收的資料進(jìn)行解碼后,，判斷識別碼與序列號是否相等,，并檢查同步技術(shù)值是否加1，如果都正確,，則存儲學(xué)習(xí)結(jié)果到EERPROM中,。
4.3 安全學(xué)習(xí)模式
    安全學(xué)習(xí)模式與標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)模式的解碼方式其實(shí)是一樣的，只是解碼密碼產(chǎn)生的方式不同,。在安全學(xué)習(xí)模式中,，制造商代碼與SEED運(yùn)算取得解碼密碼，并得到32 bit(LSB),；然后此密碼又與序列號進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算后所取得的密碼為32 bit(MSB),，即形成了64 bit的解碼密碼,。當(dāng)安全學(xué)習(xí)模式啟動(dòng)時(shí)，將準(zhǔn)備接收跳碼,，并檢查新,、舊序號是否一樣，利用新的解碼密碼與跳碼進(jìn)行解碼后會得到識別碼和同步技術(shù)值,，然后存儲解碼資源中的4種信息到EEPROM中,。
5 KEELOQ紙上解碼
    以HCS301為例，其跳碼（Hopping Code）使用0～F的制造商代碼,，以簡易編碼方式來記錄HCS301所送出的編碼作為解碼輸入,。燒錄設(shè)定：序列號0001234，同步技術(shù)值0000,，識別碼序號最低10 bit,。把燒錄的HCS301作為編碼器，制造商代碼為0123456789ABCDEF，使用簡易編碼解碼方式將所收到的Hopping碼填入“KEELOQ Decoding Tool”中的解碼資料欄中來解碼,，所得到的結(jié)果如表1所示,。

    本文運(yùn)用了單片機(jī)技術(shù)、無線傳輸技術(shù),、KEELOQ技術(shù),，采用DXP2004軟件繪制原理圖，設(shè)計(jì)出了一種方便,、成本低,、保密性高的防盜門禁系統(tǒng)。在實(shí)際使用時(shí)還可以適當(dāng)?shù)丶釉O(shè)硬件(例如報(bào)警器,、LED燈等)來實(shí)現(xiàn)更大的作用,。
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