基于KEELOQ跳码技术的密码系统设计

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
1 引言 传统编译码芯片如VD5026,VD5027,MCI45026,MCI45027等已经在防盗、安全等系统得到广泛的应用,这些芯片简单易用,但具有很大的缺陷:编码量少而极易重码;密码长度短(一般为8-12位,最多不超过16位),因而数据极易被扫描和破译,不能满足高安全场合的需要。 基于KEELOQ技术的跳码芯片则克服了以上两个缺陷,较好地解决了密码的防盗问题,所谓跳码,就是密码不是固定的,而且不断跳动变化的,是为满足高性能要求而设计的,跳码芯片的使用十分简便,只要在第一次使用前,编译码器进行一次"学习",使编译码器的密码同步,通常一个译码器可以支持多个编码器,再加上其电压使用范围宽,功率消耗极小,因此成为传统编译码器的理想升级换代产品。 [b]2 跳码核心技术--KEELOQ技术 [/b] 使用KEELOQ技术的编码器每次发出的密码都不同,只有配对的译码器能准确译出收到的密码,使用不配对的编、译码器或重复发送译码器曾收到的密码等均告知无效。即使编码器发送出的码在译码器方没有收到,也不会影响以后的正常使用。这一切归功于芯片内强大的微处理器及KEELOQ独特的同步算法。 跳码芯片的密码虽是一大串几乎随机的乱麻,但实际毫不紊乱,密码包括2部分: (1)跳码,编译器每次产生的都不一样,产生后就被加密; (2)在传输过程并不加密,主要包括编码器的系列号,在与译码器的配套使用中作识别信号。 跳码包括功能信息、辨别码以及同步计数器、通过一个加密算法加密后再传送出去。跳码芯片在使用前必须预置序列号、加密钥匙、同步计数器、发送方和接收方一起工作前,接收方必须先通过"学习"来获得并存储发送方的序列号、加密钥匙和当前同步计数器的值。 硬件实现KEELOQ技术加密过程如图1所示。 在KEELOQ技术中"学习"功能是一个重要部分,"学习"包括清除原来的存储的信息和学习新的信息,每对跳码型编译码器在使用前都要至少单向"学习"一次,密码在第一次配对使用时是随机产生的乱码。然后把要配对的编码器的密码传进译码器,译码器就会学习和存储这一次的安全代码,从此这一对译码器的密码就按照同一套跳变码算法同步变化,译码器以后每次就能准确译出编码器的密码,同时,这一存入的安全代码被作为无效码参考,再收到同样的密码就会视而不见,因而能有效地防止偷码冒用。 最后,译码器设计了一套容错算法,他不但能预知配对的编码器的下一个密码变化,而且能预知他以后256次的变化码,并都能准确译出,这样,即使发射器被乱按了好多次不为译码器所知,但都能依旧保护默契配合,保持了极好的跳变译码能力和抗截码的功能。 3 应用电路 3.1 HCS301跳码编码器的管脚及其功能 HCS301跳码编码器的引脚排列如图3所示。 引脚1-4:S0-S3,数据输入通道,其中S2,S3在编程状况时可作为时钟输入,引脚5:VSS,电源地;引脚7:LED,指示工作状态及低电压指示,可直接驱动LED,低压时,指示灯将以5次/秒的频率闪烁;引脚8:VDD,电源,工作电压为+3.5-+13.0V。 编码器 HCS301发出的密码长66位,由34位的固定码和32位由KEELOQ算法产生的加密码组成,固定码主要包括28位的系列号(每个编码器独一无二),还含6个状态位,其中2位显示号码是否重复、电源是否低压;另外4位状态位为4位的功能信息(即按键输入组合情况)。32位的加密码中含4位功能信息,以及12位的辨别码(判断译码过程是否有效)和16位同步计数器值。每次按下命令控制键时,译码器的同步计数器的值加1,从冲击的角度看,有一半的位将发生改变,因此相邻的密码将大相径庭。一个相当长的时期内,密码将不会重复,不重复次数可达64K(216),有人统计过,如果每天按10次,那么要经过18年密码才有可能重复。 HCS301还具有独特的电源自动关闭功能,即只有在有编码信号时才进入工作状态,静态功耗极低,降低了电源功耗。通过二极管阵列,HCS301最大可实现15个功能。 3.2 TDH6301跳码译码器的管脚及其功能 TDH6301跳码译码器的引脚排列如图4所示。 引脚1:VDD,电源,一般接+5V;引脚2:LEARNIN,"学习"键;引脚3,LEARNLED,"学习"指示输出;因该4:MCLR:译码器复位端口;引脚5:LMS,上拉时锁存输出,下拉时暂存输出;引脚6:NC(D5),空引脚;引脚7:NC(D4),空引脚;引脚8- 11,D0-D3,数据输出端;引脚12:VT,接收信号有效输出;引脚13:RFIN,接收信号输入;引脚14:VSS,接地。 TDH6301与编码芯片(HCS300或HCS301)配对使用,可省去了烦琐的编码和配对。他有两种输出方式,当TDH6301的5端悬空时为脉冲型电平输出方式,即无接收信号时,数据输出将保持约500ms;当TDH6301的5端接法如图4所示时为锁存型电平输出方式,即输出电平将保持到有其他输出口接收信号时为止。 TDH6301的输出状态由"学习"过的编码器决定,即对应的按键输入组合产生对应的输出组合,因而通过门电路组合TDH6301的输出能够实现15个功能。 3.3 应用电路图 HCS301的应用电路非常简单,只需要几个按键和几个电路和电容就可实现,如果用于无线,还需要RF(射频)电路,图5为具有4个功能的编码电路,通过二极管阵列任意组合S0-S3,HCS301最多可扩展到15个功能。在传输的过程中,指示灯将被点亮。如果HCS301检测到有新的按键下,复位将立即产生,密码将无法完整的发出。 相应的译码电路图如图6所示,译码器的RFIN端接收译码器PWM端输出的信号: 初次配对使用时,要先进行"学习"。按下"学习"键,使译码器进入"学习"接收状态,学习指示灯闪亮一下后熄灭。之后的30s内,按下编码器的任意键,输出信号代码,若编码器未被学习过,学习指示灯长亮约1s后自动熄灭,说明编码器输出的代码被成功学习,学习过程完成;若学习指示灯快速闪亮(>5次/s)表示学习失败,可能是芯片不配套或者被烧坏,学习成功以后,这一对编译码器就可以同步跳变工作了。 TDH6301译码器最多可支持15个译码器,只需经过上述学习步骤,就可实现,当编码器学习溢出时(即超过15个编码器时),译码器会从头开始自动覆盖并作废最早一个已学习的译码器,长按学习键超过8s,待学习灯LED熄灭后,译码器自动清除存储器里的记忆内容,这样就可让遗失的编码器失效而作废,但此时所有的编码器都失效,因此,所有的编码器需重新进行学习一遍才可正常使用。 4 结语 译码芯片TDH6301有2种工作方式,可方便地选择,跳码芯片经过扩展,可以具有15个功能,跳码技术的关键在于:对于同一动作(如开门),编码器每次发出的编码却有极大不同,发过的码字被记录,重发也视为无效。且码字具有足够的长度,保密性很高,足以抵抗使用仪器对码字进行扫描,因此,跳码芯片至少在目前是传统密码锁更型换代的理想产品,可广泛应用汽车遥控报警器、家庭安全系统、电子钥匙、门禁系统、自动门系统等高度安全保障领域。

关键字:技术  密码  密码系统  系统

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/qtjs/200703/462.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
技术
密码
密码系统
系统

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved