CN100555338C - 用于在远程无钥匙进入系统中减少误唤醒的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种远程无钥匙进入(RKE)发射应答机，其具有具有一时间间隔的噪声报警定时器，所述噪声报警定时器用于判定所接收信号是否在一时间间隔内满足预定条件。如果所述所接收信号在所述时间间隔内满足所述预定条件，则停用所述噪声报警定时器并启用所述RK发射应答机电路，以便开始正常作业来处理所期望的信号。如果所述所接收信号在所述时间间隔内不满足所述预定条件，则所述噪声报警定时器发出告警信号，从而可采取例如以下等适当的措施，以便降低由有害输入信号所引起的功耗：调整信道输入的灵敏度，停用信道，或者将所述RK发射应答机置于休眠模式中。智能唤醒滤波器判定所述输入信号是否在所述时间间隔内满足所述预定条件。

Description

用于在远程无钥匙进入系统中减少误唤醒的设备及方法
技术领域
本发明大体而言涉及电感耦合磁场传输及检测系统，例如远程无钥匙进入(RKE)及被动式无钥匙进入(PKE)系统，且更具体而言涉及一种用于减少此种系统中的误唤醒的设备及方法。
背景技术
近年来，远程无钥匙进入(RKE)系统在汽车及安全应用中的使用已显著增加。常规的远程无钥匙进入(RKE)系统由RKE发射机与基站组成。所述RKE发射机带有激活按钮。当按动激活按钮时，所述RKE发射机便将对应的射频数据传输至所述基站。所述基站接收所述数据且如果所接收的数据有效则实施适当的操作，例如解锁/锁闭车门或后备箱。在常规的RKE系统中，数据自RKE发射机传输至基站，而不自基站传输至发射机。此通常称作单向通信。
可通过使用一种双向通信方法来制造先进得多的RKE系统。所述双向远程无钥匙进入系统由发射应答机与基站组成。所述发射应答机与基站可在不使用人机界面按钮的情况下自行进行通信。所述基站向所述发射应答机发送命令且如果所述命令有效则所述发射应答机可相应地对所述基站作出响应。通过利用所述双向通信方法，人们无需按动任何按钮便可远程解锁/锁闭他/她的车门或后备箱。因此，现在可完全不用手地进入房间或汽车。
所述双向通信RKE系统由基站与发射应答机组成。所述基站可发送并接收低频命令/数据并且还可接收VHF/UHF/微波信号。所述发射应答机可检测低频(LF)数据并通过低频或VHF/UHF/微波向所述基站传输数据。在应用中，所述双向发射应答机可视需要具有激活按钮，但也可在无任何激活按钮的情况下用于(例如)解锁/锁闭车门、后备箱等等。
对于可在不存在人机界面情况下操作的发射应答机的可靠的不用手操作而言，所述发射应答机必须足够智能地作出决策以正确地检测输入信号及适当地管理其运行功率以延长电池寿命。本申请案中的概念阐述了发射应答机动态配置，其可在应用期间随时对发射应答机的特征集进行重新配置，以在不用手的操作环境中自行地以智能方式与所述基站进行通信。
参见图1，图中描绘一种现有技术被动式远程无钥匙进入(RKE)系统。这些无线RKE系统通常由基站102(其一般在汽车应用中置于车辆中或在安全入口应用中置于住宅或办公室中)及一个或多个与基站102进行通信的RKE发射应答机104(例如钥匙链)构成。基站102可包括射频接收机106、天线110及(视需要)低频发射机/读取器108及相关联的天线112。发射应答机104可包括射频发射机122、耦合至发射机122的编码器124、天线118及(视需要)低频发射应答机126及相关联的天线120。发射机122可在远达约100米的距离处使用甚高频(VHF)或超高频(UHF)无线电信号114与接收机106进行通信，以便对包含基站102的车辆(未显示)进行定位、锁闭及锁闭车门、设定所述车辆中的报警、等等。编码器124可用于仅对既定车辆的所需操作进行加密。视需要，低频发射应答机126可用于在耦合于线圈112与120之间的磁场116内在近距离(例如1.5米或以下)处不用手地锁闭及解锁车辆或建筑物的门。
RKE发射应答机104通常安置于小的且易于携带的钥匙链(未显示)及类似物中。极小的内部电池用于在使用时为RKE发射应答机的电子电路供电。RKE发射应答机的负载循环必须(必要地)很低，否则所述小的内部电池将会很快耗尽。因此，为了保存电池寿命，RKE发射应答机104大部分时间处于“休眠模式”中，只有当检测到足够强的磁场询问信号时才被唤醒。所述RKE发射应答机将在处于为预期工作频率的足够强的磁场中时被唤醒，并将只有在如此被唤醒并自基站询问器接收到正确的安全代码后或在用户请求手动启动的“解锁”信号(例如，钥匙链上的解锁按钮)的情况下才作出响应。
此类RKE系统易于出现误唤醒、电池寿命短、工作范围太依赖于钥匙链(未显示)的取向而不可靠。因此，需要使所述RKE发射应答机电路的误“唤醒”次数保持在最小限度。此是通过使用低频时变磁场将所述基站的询问范围限制至所述RKE发射应答机来实现的。所述磁场的通量密度称作“场强”且是所述磁场传感器的感测对象。场强随距所述源的距离的立方形式减小(即1/d3)。因此，磁场的有效询问范围迅速减小。这样，在走过大型购物中心的停车场时不会使RKE发射应答机一直被唤醒。由此，所述RKE发射应答机将只在非常接近正确车辆时才被唤醒。为唤醒RKE发射应答机所需的接近距离称作“读取范围”。自所述RKE发射应答机至所述基站询问器的VHF或UHF响应传输则在大得多的距离处并在更低的传输功率电平下有效。
当磁通线切割由导线制成的线圈时，会产生电流，即关于受磁场通量切割的电导体中的电流，参见麦克斯韦方程(Maxwell’s Equations)。因此，所检测到的磁通密度将与拾波线圈中流动的电流量成正比。
然而，在紧密耦合或近场带噪声环境下，例如磁性或电磁性噪声源可使模拟前端装置及相关联的外部控制装置“唤醒”或保持“唤醒”且因此使功耗增加并由此缩短电池寿命。如果模拟前端装置制作成对小的信号电平非常敏感以便得到更大的读取范围，则这会具有更大的影响。一种用以节约电池功率的有效方式是将RKE装置的电子电路及在检测是否存在来自无钥匙进入系统读取器的电磁RF信号(询问问答)时所不需要的任何相关联的电路关断，例如断开或使其进入“休眠模式”。只有在检测到所述询问信号时，才将RKE装置的电子电路重新连接至电池电源(唤醒)。然而，存在一问题，当所述发射应答机接收机受到噪声源(例如自例如频率与所述询问信号大致相同的电视及计算机监视器发出的电磁辐射(EMR))影响时，所述RKE装置将不必要地被唤醒。如果所述RKE发射应答机接收机受到连续噪声源影响，则所述电池可在几天内耗尽。
因此，需要防止或明显减少RKE发射应答机的误“唤醒”。
发明内容
本发明通过提供一种用于减少远程无钥匙进入(RKE)发射应答机的误唤醒进而减少浪费的功耗并增加电池工作时间的设备、系统及方法来克服上述问题以及现有技术的其它缺点及不足。在一实例性实施例中，根据本发明，一种RKE发射应答机包括具有噪声报警定时器的模拟前端(AFE)。所述噪声报警定时器定时功能可从内部振荡器得到。当因存在信号而将AFE唤醒时，便启用所述内部振荡器并为所述噪声报警定时器启动一时间间隔。如果所接收信号在一超时周期(例如32毫秒)内有效，则唤醒外部控制装置(例如数字处理器、微控制器、微处理器、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)等等)并停用所述噪声报警定时器。然而，如果所述信号在超时周期内无效，例如信号不满足数据滤波器要求(数据滤波器可为数字鉴别滤波器，其可获得来自内部振荡器的定时信息)，则所述噪声报警定时器将报警并由此向所述外部控制装置发出ALERT输出。一旦所述外部控制装置检测到ALERT输出，便可采取适当的措施。所述超时周期可从AFE的内部振荡器得到。
当存在信号(载波)而使唤醒检测器唤醒AFE时，噪声报警功能便会启动。一旦AFE被唤醒，便会启动所述内部振荡器及噪声报警定时器。AFE可使用数字鉴别滤波器来监控信号的有效性，且如果所述信号有效，则将所述噪声报警定时器复位且不向外部控制装置发出告警。此后，便可进行正常的通信。然而，如果发现所述信号在32毫秒的持续时间内例如因存在噪声而无效(未通过所述数字鉴别滤波器)，则通过ALERT输出向所述外部控制装置发送噪声告警信号，从而将所述外部控制装置唤醒并采取适当的措施——此可取决于所述外部控制装置的固件程序。
当存在看起来无效的信号时，噪声报警定时器会启用外部控制装置来动态地调整RKE系统的配置。由此，可通过降低AFE的灵敏度以使其在存在噪声时可不被唤醒来实现节电。所述外部控制装置也可修改所述数字鉴别滤波器的参数来检查是否可判定为有效信号。
在另一实例性实施例中，可利用三信道(X、Y及Z信道)发射应答机的噪声报警定时器功能来通知外部控制装置正接收到在从接收到所述信号开始的某一时间周期(例如32毫秒)内未通过预定的智能唤醒滤波器要求的信号。所述发射应答机可在从约100kHz到约400kHz的频率下运行。
在本发明的实施例中，所述外部控制装置可调整信道输入灵敏度、停用信道、或者将AFE置于休眠模式中，以便降低因不期望的输入信号(例如噪声及/或干扰)所引起的功耗。所述噪声报警定时器在接收到输入信号时启动，并可在由(例如但不限于)外部控制装置作出信道选择、唤醒数据滤波器被停用、判定出所接收信号为所期望的数据信号或者所接收信号终止时复位。
本发明的一技术优点是大致消除缘于有害噪声的会不必要地耗用功率且因此缩短电池寿命的误唤醒。另一技术优点是使用噪声报警功能来降低功耗并保持通信。所属领域的技术人员鉴于本文中已揭示的内容应易知其它的技术优点。
附图说明
结合附图阅读下文说明可更全面地理解本发明及其优点，在附图中：
图1为现有技术远程无钥匙进入系统的示意性框图；
图2为根据本发明的远程无钥匙进入系统的实例性实施例的示意性框图；
图3为图2中所示模拟前端(AFE)的示意性框图；
图4为由图3中所示的三个信道、检测器、唤醒滤波器及解调器构成的实例性信道的示意性框图；
图5为实例性唤醒序列的示意性时序图；
图6为图5中所示唤醒定时序列的示意性波形图；
图7为显示实例性唤醒滤波器定时参数选择的表格；
图8为用以判定所接收信号是否满足唤醒滤波器要求的实例性流程图；
图9为所述唤醒滤波器的运行的实例性状态图；
图10为根据本发明的各调制深度实例的示意性信号电平图；
图11为显示对最小调制深度要求的选取及其实例的表格；
图12为实例性SPI时序图；
图13为显示配置寄存器的位组织的实例性表格；
图14为对AFE发射应答机电路及其配置寄存器的SPI命令的实例性表格；
图15为对于满足唤醒标准的信号而言，AFE 228的经解调LFDATA输出及ALERT输出与天线220处的输入信号的关系图的实例；及
图16为对于不满足唤醒标准的信号而言，AFE 228的经解调LFDATA输出及ALERT输出与天线220处的输入信号的关系图的实例。
本发明可具有各种修改及替代形式。在图式中以举例方式显示并在本文中详细阐述了本发明的具体实施例。然而，应了解，本文中对各具体实施例所作的说明并非旨在将本发明限定于所揭示的特定形式。而是旨在涵盖归属于由随附权利要求书所界定的本发明精神及范围内的所有修改、替代及等效形式。
具体实施方式
现在参见图式，图中示意性地显示本发明各实例性实施例的细节。各图式中相同的元件将由相同的编号表示，且相似的元件将由带有不同的小写字母后缀的相同的编号表示。
参见图2，其绘示根据本发明的远程无钥匙进入(RKE)系统的实例性实施例的示意性框图。所述RKE系统(其总体上由编号200表示)包括：基站202，其通常在汽车应用中置于车辆中或在安全入口应用中置于住宅或办公室中；及一个或多个与基站202进行通信的RKE发射应答机204，例如钥匙链。基站202可包括射频接收机206、天线210及低频发射机/读取器208及相关联的天线212。发射应答机204可包括射频发射机222、天线218、低频模拟前端(AFE)228、低频天线220a、220b及220c、及耦合至发射机222及AFE 228的外部控制装置224。
发射机222可在远达约100米的距离处使用甚高频(VHF)或超高频(UHF)无线电信号214与接收机206进行通信，以便对包含基站202的车辆(未显示)进行定位、将车门锁闭及解锁、设定所述车辆中的报警等等。外部控制装置224可对传输至所述基站的数据进行加密。低频AFE 228可用于在耦合于线圈212与线圈220a、220b及/或220c之间的磁场216内的近距离(例如1.5米或以下)处不用手地锁闭及解锁车辆或建筑物的门。
RKE发射应答机204通常安置于小的且易于携带的钥匙链(未显示)及类似物中。可使用极小的内部电池在使用(唤醒状态)中为RKE发射应答机204的电子电路供电。RKE发射应答机204的接通时间(现用时间)必须(必要地)极短，否则所述小的内部电池将会很快耗尽。因此，为了保存电池寿命，RKE发射应答机204大部分时间处于“休眠模式”中，只有当检测到具有正确的唤醒滤波器模式的足够强的磁场询问信号或按动操作按钮时才被唤醒。RKE发射应答机204将在处于足够强的磁场216中(高于灵敏度水准)并具有与配置寄存器中所编程的值相匹配的正确唤醒滤波器模式时被唤醒。然后，RKE发射应答机204将只有在如此被唤醒并自所述基站询问器接收到正确命令代码后或在用户请求手动启动的“解锁”信号(钥匙链上的解锁按钮)情况下才作出响应。
基站202充当在磁场216内发送可由RKE发射应答机204识别的命令信号的询问器。RKE发射应答机204以两种不同方式充当应答机：(1)RKE发射应答机204通过UHF发射机222将其代码发送至基站202，或(2)通过对LC天线电压进行箝位及解箝位作出LF回话。基站202产生处于某一频率(例如125kHz)的时变磁场。当RKE发射应答机204处于由基站202所产生的足够强的磁场216内时，RKE发射应答机204将在其识别出其代码的情况下作出响应，且如果基站202自RKE发射应答机204接收到正确的响应(数据)，则所述门将解锁或实施预定操作，例如开灯、控制致动器等等。因此，RKE发射应答机204适于在磁场216中感测处于某一频率的时变幅值磁耦合信号。所述磁耦合信号携带经编码的信息(所述磁场的调幅)，而在所述经编码的信息与RKE发射应答机204所期望的信息相匹配的情况下，此会使RKE发射应答机204通过低频(LF)磁场216或通过UHF无线电链路向回与所述基站进行通信。
所述磁场的通量密度称作“磁场强度”且为磁性传感器(例如LC谐振天线)的感测对象。场强随距所述源的距离的立方形式减小(即1/d3)。因此，磁场的有效询问范围迅速减小。这样，在走过大型购物中心的停车场时不会使RKE发射应答机一直被唤醒。由此，所述RKE发射应答机将只在非常接近正确车辆时才被唤醒。为唤醒RKE发射应答机所需的接近距离称作“读取范围”。自所述RKE发射应答机至所述基站询问器的VHF或UHF响应传输则在大得多的距离处并在更低的传输功率电平下有效。
所述读取范围对于RKE系统的可接受运行而言很重要且通常是对所述RKE发射应答机将唤醒并对所述时变磁场询问信号进行解码的距离的限制因素。期望具有尽可能远的读取范围。可通过在所述天线(220a、220b及/或220c)中的任何一者或多者上形成最可能高的电压来获得更远的读取范围。最大线圈电压是在基站线圈212与任一RKE发射应答机线圈220面对面布置(即其间的磁耦合最强)时获得。由于RKE发射应答机204的位置可能是随机的，因此如果发射应答机204只有一个线圈220，则使发射应答机线圈220与基站线圈212面对面的机率不是很高(仅一个最佳磁性线圈取向)。因此，本发明各实例性具体实施例对RKE发射应答机204使用三个天线(例如220a、220b及220c)。这三个天线220a、220b及220c可在RKE发射应答机204的制造期间沿正交方向(例如X、Y及Z)布置。因此，在任一给定时刻，这三个天线220a、220b及220c中的至少一者将大致与基站线圈212处于“面对面”取向的机率将更大。由此，RKE发射应答机204的信号检测范围得到最大化，从而使RKE系统200的读取(工作)范围最大化。
除RKE钥匙链204的读取范围所需的最小距离外，RKE钥匙链204的所有可能的取向均必须在此读取范围内起作用，因为RKE钥匙链204可相对于询问器基站208的磁性发送线圈212处于任一三维(X、Y、Z)位置中。为了实现此三维功能，X、Y及Z线圈220a、220b及220c分别耦合至AFE 228——其包括电子放大器的三个信道及相关联电路。这三个信道中的每一者均经放大并耦合至检测分别自X、Y及Z天线220a、220b及220c接收的信号的检测器(图3)。
参见图3，图中描绘图2中所示的模拟前端(AFE)228的示意性框图。AFE 228包含三个模拟输入信道并包括用于这三个信道(例如X、Y、Z)的放大器。这三个信道中的每一者均包括射频幅值限制、天线调谐、灵敏度控制、自动增益控制放大器及检测器。每一信道均具有内部调谐电容、灵敏度控制、输入信号强度限制器及自动增益控制放大器。每一信道的输出均经过OR运算并馈送至解调器中。所述解调器输出馈送至唤醒滤波器中，且如果数据与所编程的唤醒滤波器模式相匹配，则可在所述LFDATA引脚处得到。所述解调器包含信号整流器、低通滤波器及峰值检测器。
所述检测器耦合至用于组合这三个检测器的输出的加法器。AFE 228中还包括一唤醒滤波器、若干配置寄存器及一命令解码器/控制器。X、Y及Z天线220a、220b及220c分别耦接至LCX、LCY及LCZ输入端，且这些天线中的每一天线的一端均可耦接至共用引脚——LCCOM/Vpp引脚。
AFE 228与X、Y及Z天线220a、220b及220c相结合可用于三维信号检测。典型的工作频率可自约100kHz至400kHz。AFE 228可运行于其它频率上且涵盖于本文中。对所有三个信道的双向非接触式操作涵盖于本文中。可跟踪最强的信号及/或可对在X、Y及Z天线220a、220b及220c上所接收到的信号进行OR组合。可提供一串行接口来与外部控制装置224进行通信。可使用内部微调电容对X、Y及Z天线220a、220b及220c中的每一者进行单独调谐。所述唤醒滤波器可为可配置的。每一信道均具有其自身用于检测敏感信号的放大器。每一信道均可具有可选的灵敏度控制。可单独停用或启用每一信道。每一检测器均可具有对输入信号的可配置的最小调制深度要求控制。装置选项可通过若干配置寄存器及一列奇偶校验位寄存器(例如七个9位寄存器)来设定。这些寄存器可通过来自外部控制装置224(图2)的SPI(串行协议接口)命令来加以编程。
下面是对图3中所描绘的具体例示性实施例的信号及引脚输出的说明。电子技术领域的一般技术人员根据本发明可采用信号与引脚输出的其它组合，此将仍属于本发明精神及范围内。
VDDT：AFE正极电源连接。
VSST：AFE接地连接。
LCX：X方向上的外部LC接口引脚。此引脚允许在LC谐振电路上进行双向通信。
LCY：Y方向上的外部LC接口引脚。此引脚允许在LC谐振电路上进行双向通信。
LCZ：Z方向上的外部LC接口引脚。此引脚允许在LC谐振电路上进行双向通信。
LCCOM：用于LCX、LCY及LCZ天线连接的共用引脚。还用于测试模式电源输入(Vpp)。
LFDATA/CCLK/RSSI/SDIO：此为可由所述配置寄存器选择的多输出引脚。LFDATA提供来自这三个解调器的组合数字输出。当CS被拉低时，所述SDI为SPI数字输入。当实施对寄存器数据的SPI读取功能时，所述SDO为SPI数字输出。RSSI为接收机信号强度指示器输出。
SCLK/ALERT：SCLK为用于SPI通信的数字时钟输入。如果此引脚未用于SPI(CS引脚为高)，则ALERT开路集电极输出指示是否出现奇偶性错误或是否出现ALARM定时器超时。
CS：用于SPI通信的信道选择引脚。所述引脚输入是SPI芯片选择——由所述外部控制装置拉低时开始SPI通信，而在升高时终止SPI通信。
参见图4，图中描绘由图3中所示的三个信道、检测器、唤醒滤波器及解调器构成的实例性信道的示意性框图。下面是对图4中所描绘的具体实例性实施例的功能性说明。电子技术领域的一般技术人员根据本发明还可采用信号与引脚输出的其它组合，此将仍属于本发明精神及范围内。
RF限制器：通过将所附接的谐振电路解除队列来限制LC引脚输入电压。绝对电压限值是由硅工艺的最大允许输入电压界定。当输入电压超过VDE_Q时，所述限制器开始将外部LC天线解除队列，使解除队列逐渐变强以确保天线输入电压不超过引脚的最大输入电压，并且还限制内部AGC电路可接受的电压范围。
调制FET：用于将LC引脚与LCCOM“短接”，以便进行LF回话。所述调制FET是在AFE接收到“箝位接通”SPI命令时激活，并在AFE接收到“箝位关断”SPI命令时去激活。
天线调谐：每一输入信道均具有自LC引脚连接至LCCOM的63pF(分辨率为1pF)的可调电容。所述可调电容可用于对外部LC天线的谐振频率进行微调。
可变衰减器：衰减由AGC放大器所控制的输入信号电压。衰减的目的是调节进入解调器的最大信号电压。
可编程衰减器：可编程衰减器通过信道的配置寄存器灵敏度设定值来加以控制。所述衰减器可用于降低所述信道对最佳所需信号唤醒的敏感性。
AGC(自动增益控制)：AGC控制所述可变衰减器以限制进入解调器中的最大信号电压。可将来自所有三个信道的信号电平相组合，以使AGC相对于具有最强信号的信道来一致地衰减所有三个信道。
FGA(固定增益放大器)：FGA1及FGA2可提供约为40dB的两级增益。
检测器：所述检测器感测用于唤醒AFE的传入信号。所述检测器的输出在信号载波频率下以数字方式切换。如果选择解调器输出，则载波检测器在唤醒后关断。
解调器：所述解调器由全波整流器、低通滤波器及对传入的调幅信号进行解调的峰值检测器组成。
唤醒滤波器：所述唤醒滤波器在传入信号满足唤醒序列要求时启用LFDATA输出。
数据限幅器：所述数据限幅器将输入与参考电压相比较。所述参考电压来自调制深度设定值及峰值电压。
现在参见图3及图4，AFE 228可具有内部32kHz振荡器。所述振荡器可用于若干定时器：待用定时器、报警定时器、脉冲宽度定时器-唤醒滤波器高及低、及周期定时器-唤醒滤波器。所述32kHz振荡器较佳为低功率的，并可包括可调电阻器-电容器(RC)振荡器电路。也可使用其它类型的低功率振荡器且其涵盖于本文中。
如果在待用定时器到期之前没有输入信号，则可使用待用定时器通过发出软复位来使AFE 228自动返回至备用模式。此称作“待用超时”或TINACT。如果寄生信号唤醒AFE 228，则可使用所述待用定时器通过使AFE 228自动返回至电流较低的备用模式来使AFE 228所汲取的电流最小化，而这样作不会唤醒会汲取更高功率的外部控制装置224。在以下情况下可使待用时间复位：接收到低频(LC)信号时、CS引脚为低(任一SPI命令)时或进行与定时器相关的软复位时。所述待用时间可始于没有检测到LF信号时。当在TINACT中不存在先前接收到的LF信号时，所述待用时间可引发AFE 228软复位。所述软复位可使AFE 228返回至备用模式，其中所述AGC、解调器、RC振荡器等等被断电。此可使AFE 228返回至更低备用电流模式。
所述报警定时器可用于通知外部控制装置224所述AFE 228正在接收不满足所述唤醒滤波器要求的LF信号——使AFE 228处于高于备用电流汲取的状态中。所述报警定时器的作用是通过下述方式使AFE 228所汲取的电流最小化：使外部控制装置224能够判定AFE 228是否连续存在噪声源，并采取适当措施来“忽略”所述噪声源，也许是降低信道的灵敏度、停用所述信道等等。如果忽略所述噪声源，则AFE 228可返回至较低备用电流汲取状态。所述报警定时器可在如下情况下复位：CS引脚为低(任何SPI命令)时、与报警定时器相关的软复位时、唤醒滤波器被停用时、LFDATA引脚被启用(信号通过唤醒滤波器)时。所述报警定时器可始于接收到LF信号时。所述报警定时器可在其连续或周期性地接收到错误的唤醒命令达到约32毫秒时在ALERT引脚上引起一低输出。此称作“报警超时”或TALARM。如果所述LF信号为周期性且不包含信号的时间大于TINACT，则待用定时器的超时将引起软复位——不能发出ALERT指示。
参见图5及6，图5描绘实例性唤醒序列的示意性时序图且图6描绘图5中所示实例性唤醒定时序列的示意性波形图。所述脉冲宽度(脉冲时间周期)定时器可用于验证所接收到的唤醒序列满足最小唤醒高时间(TWAKH)及最小唤醒低时间(TWAKL)要求两者。所述周期定时器可用于验证所接收到的唤醒序列满足最大TwakT要求。
所述可配置的智能唤醒滤波器可用于防止AFE 228因例如噪声等有害输入信号或错误基站命令而唤醒外部控制装置224。一旦已判定出LC输入/检测器电路上的特定脉冲序列，便启用所述LFDATA输出并唤醒外部控制装置224。所述电路将经解调信号的“标头”(或称作唤醒滤波器模式)与预先配置的模式相比较，并在相匹配时启用所述LFDATA引脚上的解调器输出。例如，所述唤醒要求由100％LF信号(输入包络线)的最小高持续时间、后随所述LF信号的大致零百分比的最小低持续时间组成。对高及低持续时间的选择进一步隐含着最大时间周期。对唤醒高及低持续时间的要求可取决于在其中一个可通过SPI接口进行编程的配置寄存器中所存储的数据。图7为显示实例性的唤醒滤波器定时参数选择的表格，所述唤醒滤波器定时参数可编程到配置寄存器中以使每一RKE发射应答机均将唤醒。所述唤醒滤波器可被启用或停用。如果所述唤醒滤波器被停用，则AFE 228输出其已解调的所有信号。较佳地，启用所述唤醒滤波器以使外部装置或微控制器单元224不会因意外输入信号而唤醒。
当对所述唤醒序列进行定时时，将所述解调器输出与预定的唤醒参数相比较。其中：
从所述解调器输出的上升沿至第一下降沿测量TWAKH。脉冲宽度较佳处于TWAKH≤t≤TWAKT内。
从解调器输出的下降沿至第一上升沿测量TWAKL。脉冲宽度较佳处于TWAKH≤t≤TWAKT内。
从上升沿至上升沿测量TWAKT(即TWAKH与TWAKL之和)。TWAKH及TWAKL的脉冲宽度较佳为t≤TWAKT。
所述可配置的智能唤醒滤波器可复位，从而需要全新的顺序性的唤醒高及低周期以在下述条件下启用LFDATA输出。
所接收的唤醒高不大于所配置的最小TWAKH值。
所接收的唤醒低不大于所配置的最小TWAKL值。
所接收的唤醒序列超过最大TWAKT值：
TWAKH+TWAKL＞TWAKT；或TWAKH＞TWAKT；或TWAKL＞TWAKT
接收到软复位SPI命令。
如果所述滤波器因处于高电平的时间较长(TWAKH＞TWAKT)而复位，则高脉冲定时器可不重新开始定时，直至解调器输出上出现低到高跃迁后为止。
参见图15，其绘示AFE 228的经解调LFDATA输出及ALERT输出与天线220处的输入信号的关系的实例。在图15所示的实例中，将AFE 228的唤醒滤波器编程为TWAKH＝2毫秒(ms)及TWAKL＝2毫秒(ms)，且输入波形满足唤醒滤波器定时要求。经解调数据输出紧接着出现于唤醒滤波器标头之后。在本实例中，由于输入满足输出启用滤波器要求(TWAKH＝2ms，TWAKL＝2ms)，因而AFE 228的ALERT输出处于逻辑电平高。
参见图16，其绘示AFE 228的经解调LFDATA输出及ALERT输出与天线220处所接收输入信号的关系的实例。在图16所示的实例中，将AFE 228的唤醒滤波器编程为TWAKH＝2毫秒(ms)及TWAKL＝2毫秒(ms)，但输入不满足唤醒滤波器定时要求。在本实例中，输入波形的TWAKH＝2ms且TWAKL＝1ms。由于输入信号不满足唤醒滤波器要求，因而不存在来自AFE 228的经解调输出。在本实例中，由于传入波形不满足唤醒滤波器要求，因而从AGC稳定时间开始计算约32ms之后，ALERT输出处于逻辑电平低。
参见图8，图中描绘判定所接收信号是否满足所述唤醒滤波器要求的实例性流程图。在步骤802中，所述唤醒滤波器处于待用状态中。步骤804检查是否存在LF输入信号且在存在LF输入信号时，如果AGC接通，则步骤810设定AGC现用状态位。步骤812设定信道X、Y及/Z的输入信道接收状态位。步骤806检查所述LF输入信号是否缺失超过16毫秒。如果是，则步骤808将实施软复位并返回至步骤804以继续检查是否存在LF输入信号。
在步骤806中，如果所述LF输入信号不存在的时间超过16毫秒，则步骤814判定是否启用所述唤醒滤波器。如果在步骤814中启用所述唤醒滤波器，则步骤816判定所述传入LF信号是否满足所述唤醒滤波器要求。如果满足要求，则步骤818在LFDATA引脚上提供所检测到的输出且外部控制装置224被LFDATA输出唤醒。步骤820判定来自所述LFDATA引脚的数据是否正确且如果正确，则在步骤822中通过LF回话或通过UHF射频链路发送回响应。
在步骤816中，如果所述传入LF信号不满足所述唤醒滤波器要求，则步骤824判定所接收到的错误唤醒命令(或信号)是否持续超过32毫秒。如果不超过，则步骤816重复判定所述传入LF信号是否满足所述唤醒滤波器要求。在步骤824中，如果所接收到的错误唤醒命令持续超过32毫秒，则步骤826设定告警输出且步骤816继续判定所述传入LF信号是否满足所述唤醒滤波器要求。参见图9，图中描绘所述唤醒滤波运行的实例性状态图。
重新参见图3，AFE 228可对所述三个信道中的每一者提供单独的灵敏度控制。可通过对AFE 228配置寄存器进行编程来随时调整所述灵敏度控制。灵敏度控制可设定于每一信道的其中一个配置寄存器中，并可提供灵敏度降低，例如从约0dB降至约-30dB。通过对其中一个配置寄存器进行编程，每一信道均可具有其自身的从约0dB到约-30dB的灵敏度控制。
通过对模拟前端装置(AFE)228中的配置寄存器进行编程，可分别启用或停用每一信道。如果启用所述信道，则所述信道中的所有电路均变成现用的。如果停用所述信道，则所停用的信道中的所有电路均为待用的。因此，没有来自被停用信道的输出。被停用的信道汲取的电池电流少于被启用的信道。因此，如果在启用一个信道的同时停用其它两个信道，则所述装置的工作功率消耗少于当启用不止一个信道时。存在可通过在工作期间停用而不是启用特定信道来使所述装置更好地运行或节省不必要的工作电流的条件。可在所述装置最初加电时以缺省模式启用或在加电复位条件下启用所有三个信道。所述外部装置或微控制器单元224可对AFE 228配置寄存器进行编程，以在工作期间在需要时随时停用或启用各个信道。
AFE 228可对这三个信道中的任一者分别进行启用/停用配置。可(例如)通过外部装置的固件控制来随时调整每一信道的输入启用/停用控制。可通过使尽可能多的电路断电(例如停用待用输入信道)来使所汲取的电流最小化。当停用输入信道时，可停用此信道的放大器、检测器、全波整流器、数据限幅器、比较器及调制FET。至少，所述RF输入限制器应保持现用以使硅不会承受来自天线的过量输入电压。
可以1pF的步长将每一天线220分别自约0pF调谐至63pF。可对外部并联LC天线电路附加调谐电容。
自动增益控制(AGC)放大器可自动将输入信号电压电平放大至可为解调器所接受的电平。所述AGC可快速地起动并缓慢释放，从而使所述AGC跟踪载波信号电平而不是载波信号上的调幅数据位。所述AGC放大器较佳跟踪所述天线上这三个输入信号中最强的信号。当接收到所述SPI软复位命令时或在待用定时器超时后，断开AGC的电源以使所汲取的电流最小化。一旦加电，AGC放大器便在接收到输入信号时需要一最小稳定时间(TSTAB)来达到稳定。
参见图10，图中描绘根据本发明的各调制深度实例的示意性信号电平图。对输入信号的可配置最小调制深度要求界定了传入信号电平必须从其将被检测为数据低状态的振幅峰值减少的最小百分率。
所述AGC放大器将尝试将进入数据限幅器中的信道的峰值信号电压调节至所希望的VAGCREG——当所述信号电平试图升高到VAGCREG以上时减小所述输入路径的增益，并允许对低于VAGCREG的信号电平完全放大。
所述数据限幅器检测高于VTHRESH的信号电平，其中VTHRESH＜VAGCREG。Vthresh实际上随所配置的最小调制深度要求配置而变化。如果所述最小调制深度要求配置成50％，VTHRESH＝1/2VAGCREG，则从低于所述峰值(VAGCREG)50％到100％的信号电平将被视为数据低。
只有当信号电平的幅值足以使所得到的进入所述数据限幅器内的放大信号电平满足或超过VAGCREG时，AFE 228才能保证所述信号满足最小调制深度要求。当进入所述数据限幅器内的信号电平超过VTHRESH，但小于VAGCREG时，不满足所述最小调制深度要求。
如果如图13中所示设定配置寄存器5中的SSTR位，则经解调的输出被禁止，除非所述输入电平大于AGC阈值电平——其可为大致约15毫伏的峰-峰值。此将使得仅检测具有更高信噪比的信号，从而使误唤醒变少，但会损失取决于所述最小调制深度要求设定值的灵敏度。在灵敏度与信噪比之间存在折衷。
本发明能够具有低电流模式。当例如所述数字SPI接口发送休眠命令以将AFE228置于超低电流模式中时，AFE 228处于低电流休眠模式中。除为保持寄存器存储器及SPI能力所需的最少量电路之外的全部电路均将断电，以使AFE 228所汲取的电流最小化。除所述休眠命令或加电复位以外的任何命令均将唤醒AFE 228。当天线输入端处大致不存在任何LF信号但所述装置被加电并做好接收准备时，AFE 228处于低电流备用模式中。当LF天线输入端上存在LF信号且内部电路在随所接收的数据进行切换时，AFE 228处于低电流工作模式中。
AFE 228可利用易失性寄存器来存储配置字节。较佳地，所述配置寄存器需要使用某种形式的错误检测来确保当前配置不会因电事件而遭到破坏。在进行加电复位后，所述配置寄存器默认为已知值。然后，可视需要通过SPI数字接口自外部控制装置224加载所述配置字节。所述配置寄存器可将其值通常保持降至1.5V、小于外部控制装置224的复位值及AFE 228的加电复位阈值。较佳地，外部控制装置224将在出现可能会破坏AFE 228的配置存储器的电事件时复位。然而，通过采用行及列奇偶校验来检查是否因AFE 228配置寄存器的电事件而遭到破坏，将提醒外部控制装置224以便采取纠正措施。每一配置字节均可受到对八个配置位计算得出的行奇偶校验位的保护。
配置存储器映像也可包括列奇偶校验字节，其中每一位均是对相应列的配置位计算得出的。奇偶校验可为奇校验(或偶校验)。设定/清除的奇偶校验位构成奇数个设定位，以便当进行加电复位且所述配置存储器清空时，将产生向外部控制装置224指示所述配置已改变并需要重新加载的奇偶性错误。AFE 228可连续检查所述配置存储器映像上的行及列奇偶性。如果出现奇偶性错误，则AFE 228可使SCLK/ALERT引脚变低(中断外部控制装置224)，从而指示所述配置存储器已被破坏/卸载并需要重新编程。奇偶性错误不会中断AFE 228的运行，而是指示所述配置寄存器中的内容可能被破坏或奇偶校验位被错误地编程。
天线输入保护可用于防止有过高的电压进入天线输入端(图3所示的LCX、LCY及LCZ)中。当输入电压超过阈电压VDE_Q时，每一LC输入引脚处的RF限制器电路均开始以电阻方式将所附接的外部LC天线解除队列。所述限制器与升高的输入电压成正比地更强地解除队列，以确保所述引脚不超过最大允许硅输入电压VLC，并且还将输入信号限制至可为内部AGC放大器接受的范围。
可通过使用调制场效晶体管(MOD FET)将天线220解除队列以便将数据调制到自所述基站/发射应答机读取器(示显示)所感应的天线电压上来实现LF回话。所述调制数据可作为“箝位接通”、“箝位关断”命令通过所述数字SPI接口来自外部控制装置224。所述调制电路可包括将这三个LC输入连接至LCCOM的低电阻性NMOS晶体管。较佳地，所述MOD FET应缓慢导通(也许100ns的斜坡)以防止出现可能的高切换电流。当所述调制晶体管导通时，其低导通电阻(RM)会阻尼所感应的LC天线电压。所述天线电压在所述MOD FET导通时最小化而在所述MOD FET关断时最大化。所述MOD FET的低导通电阻(Rm)会形成高的调制深度。
加电复位(未显示)可保持在复位状态下直至可获得足够的电源电压为止。所述加电复位在所述电源电压足够供正确运行(标称值为Vpor)时释放。所述配置寄存器可在进行加电复位时全部清空。由于所述配置寄存器受到行及列奇偶性的保护，因此所述ALERT引脚将被下拉——向外部控制装置224指示所述配置寄存器存储器清空并需要加载。
所述LFDATA数字输出可经配置以传送解调器输出、载波时钟输入或接收机信号强度指示器(RSSI)输出。当所述解调器输出由从调幅(AM)载波包络线恢复的经调制数据位组成时，通常将使用所述解调器输出。如果载波时钟输出是通过所述配置设定值加以选择，则可在LFDATA引脚上得到载波时钟输出。所述载波时钟信号可按其原始速度输出或使用载波时钟除法配置放慢到四分之一。根据同时接收信号的输入端数量及信号之间的相位差而定，所得到的载波时钟输出可能不为所述载波信号的整齐的方波表示形式。如果选定载波时钟输出，则一旦报头计数器得到传送，便启用所述载波时钟输出。当LFDATA数字输出端配置成在解调器输入端上输出信号时，此载波时钟表示形式可为输出实际速度(除以1)或放慢(除以4)。如果选定接收信号强度指示器(RSSI)，则所述装置输出与所述输入信号幅值成正比的电流信号。
参见图12，图中描绘实例性SPI时序图。所述SPI接口可利用三个信号：现用低芯片选择(CS)、时钟(SCK)及串行数据(SDIO)。所述SPI可由外部控制装置224用来向配置寄存器进行写入及自配置寄存器进行读取并用来控制AFE 228的电路。
参见图13，图中描绘显示配置寄存器的位组织的实例性表格。如图所示，每一配置寄存器均具有九个位，然而，所述配置寄存器可具有多于或小于九个位也涵盖及归属于本发明的范围内。每一寄存器中的位0可为所述寄存器的行奇偶性。除寄存器7外的所有寄存器均可为可读取的及可重写的。寄存器6可为列奇偶校验位寄存器，其中寄存器6中的每一位均可为对应寄存器按列布置的位组合的奇偶校验位。寄存器7可为AFE 228的电路活动状态寄存器，并可为只读寄存器。例如，状态寄存器7可指示哪一个信道引发输出来唤醒AFE 228、指示AGC电路活动、指示所述“告警输出低”是归因于奇偶校验错误还是归因于噪声警报定时器等等。
图14为对AFE发射应答机电路及其配置寄存器的SPI命令的实例性表格。
本文已根据各具体实例性实施例阐述了本发明。根据本发明，可改变系统参数，通常是由设计工程师针对所期望的应用来规定及选择所述系统参数而异。此外，还预期：所属领域的一般技术人员根据本文中所述的教示内容可容易地设想出的其它实施例，其也可归属于由随附权利要求书所界定的本发明范围内。可按所属领域的技术人员根据本文中所述的教示内容而易知的不同但等效的方式来修改及实践本发明。

Claims (48)

1、一种用于减少因有害输入信号而将远程无钥匙进入(RKE)发射应答机误唤醒的方法，所述方法包括如下步骤：
使用远程无钥匙进入(RKE)发射应答机的模拟前端(AFE)来接收输入信号；
在接收到所述输入信号时启动噪声报警定时器，其中所述噪声报警定时器具有一超时周期；及
判定所述所接收信号在所述超时周期内是否满足预定标准，其中
如果所述所接收信号在所述超时周期内满足所述预定标准，则停用所述噪声报警定时器，且
如果所述所接收信号在所述超时周期内不满足所述预定标准，则产生噪声报警。
2、如权利要求1所述的方法，其中所述超时周期约为32毫秒。
3、如权利要求1所述的方法，其中通过智能唤醒滤波器来判定所述预定标准，其中所述智能唤醒滤波器可配置以将所述输入信号与预先配置模式相比较。
4、如权利要求1所述的方法，其中通过数字鉴别滤波器来判定所述预定标准。
5、如权利要求1所述的方法，其进一步包括如下步骤：当所述所接收的信号在所述超时周期内满足所述预定标准时唤醒外部控制装置以接受信号数据。
6、如权利要求1所述的方法，其进一步包括如下步骤：当产生所述噪声报警时唤醒外部控制装置，以使所述外部控制装置将调整所述AFE的参数，从而忽略在所述超时周期内不满足所述预定标准的所述信号。
7、如权利要求6所述的方法，其中所述参数是所述AFE的放大器增益。
8、如权利要求7所述的方法，其中对所述AFE的所述放大器增益进行动态调整。
9、如权利要求6所述的方法，其中通过数字鉴别滤波器来判定所述预定标准，且所述方法进一步包括如下步骤：修改所述数字鉴别滤波器的所述预定标准并随后判定所接收信号是否在所述超时周期内满足所述已修改的预定标准。
10、如权利要求1所述的方法，其中根据AFE内部振荡器频率来计算所述超时周期。
11、如权利要求1所述的方法，其中当在所述超时周期内所述所接收信号接通达一预定接通周期及关断达一预定断开周期时，所述预定标准得到满足。
12、如权利要求1所述的方法，其进一步包括如下步骤：当产生所述噪声报警时，将所述AFE置于休眠模式中。
13、如权利要求1所述的方法，其进一步包括如下步骤：在接收所述输入信号之前启用所述噪声报警定时器。
14、如权利要求1所述的方法，其进一步包括如下步骤：当未接收到信号时，将所述噪声报警复位。
15、一种用于减少因有害输入信号而将多信道远程无钥匙进入(RKE)发射应答机误唤醒的方法，所述方法包括如下步骤：
通过远程无钥匙进入(RKE)发射应答机的多信道模拟前端(AFE)来接收输入信号；
在接收到所述输入信号时启动噪声报警定时器，其中所述噪声报警定时器具有一超时周期；及
判定所述所接收信号在所述超时周期内是否满足预定标准，其中
如果所述所接收信号在所述超时周期内满足所述预定标准，则停用所述噪声报警定时器，且
如果所述所接收信号在所述超时周期内不满足所述预定标准，则产生噪声报警。
16、如权利要求15所述的方法，其中所述超时周期约为32毫秒。
17、如权利要求15所述的方法，其中通过智能唤醒滤波器来判定所述预定标准，其中所述智能唤醒滤波器可配置以将所述输入信号与预先配置模式相比较。
18、如权利要求17所述的方法，其中所述智能唤醒滤波器具有可编程的参数。
19、如权利要求18所述的方法，其中所述可编程的参数存储于配置寄存器中。
20、如权利要求15所述的方法，其中通过数字鉴别滤波器来判定所述预定标准。
21、如权利要求15所述的方法，其进一步包括如下步骤：当所述所接收信号在所述超时周期内满足所述预定标准时唤醒外部控制装置以接受信号数据。
22、如权利要求15所述的方法，其进一步包括如下步骤：当产生所述噪声报警时唤醒外部控制装置，以使所述外部控制装置将调整所述AFE的参数，从而忽略在所述超时周期内不满足所述预定标准的所述信号。
23、如权利要求22所述的方法，其中所述参数是所述AFE的输入信道的放大器增益。
24、如权利要求23所述的方法，其中对所述AFE的所述信道的所述增益进行动态调整。
25、如权利要求22所述的方法，其中通过数字鉴别滤波器来判定所述预定标准，且所述方法进一步包括如下步骤：修改所述数字鉴别滤波器的所述预定标准并随后判定所接收信号是否在所述超时周期内满足所述已修改的预定标准。
26、如权利要求15所述的方法，其中根据AFE内部振荡器频率来计算所述超时周期。
27、如权利要求15所述的方法，其中当在所述超时周期内所述所接收的信号接通达一预定接通周期及关断达一预定断开周期时，所述预定标准得到满足。
28、如权利要求15所述的方法，其进一步包括如下步骤：当产生噪声报警时，停用所述AFE的至少一个输入信道。
29、如权利要求15所述的方法，其进一步包括如下步骤：停用所述AFE中每一接收到在所述超时周期内不满足所述预定标准的信号的信道。
30、如权利要求15所述的方法，其中所述所接收信号处于从约100kHz到约400kHz的频率。
31、如权利要求15所述的方法，其中最佳的所接收信号处于约125kHz的频率。
32、如权利要求15所述的方法，其中所述多信道AFE包括三个信道。
33、一种具有减少的因有害输入信号而引起的误唤醒的远程无钥匙进入(RKE)发射应答机，其包括：
模拟前端(AFE)；及
具有一超时周期的噪声报警定时器，其中当所述AFE接收到输入信号时，所述噪声报警定时器便开始超时周期，在所述超时周期期间，所述所接收的输入信号必须满足预定标准，否则会产生噪声报警。
34、如权利要求33所述的RKE发射应答机，其中所述AFE包括放大器及信号检测器。
35、如权利要求33所述的RKE发射应答机，其进一步包括用于判定所述所接收信号是否满足所述预定标准的智能唤醒滤波器，其中所述智能唤醒滤波器可配置以将所述输入信号与预先配置模式相比较。
36、如权利要求33所述的RKE发射应答机，其进一步包括适于接收所述所产生的噪声报警的外部控制装置，藉此所述外部控制装置调整所述AFE的参数，以便忽略在所述超时周期内不满足所述预定标准的所述所接收信号。
37、如权利要求36所述的RKE发射应答机，其中所述参数为所述AFE的放大器增益。
38、如权利要求37所述的RKE发射应答机，其中所述AFE的每一信道的所述放大器增益均由所述外部控制装置动态地调整。
39、如权利要求36所述的RKE发射应答机，其中所述外部控制装置选自由数字处理器、微控制器、微处理器、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)及可编程逻辑阵列(PLA)组成的群组中。
40、如权利要求33所述的RKE发射应答机，其中当产生所述噪声报警时，将所述AFE置于休眠模式中。
41、如权利要求40所述的RKE发射应答机，其中当所述AFE处于所述休眠模式中时，其消耗最少量的功率。
42、如权利要求33所述的RKE发射应答机，其中当未接收到信号时，将所述噪声报警复位。
43、如权利要求33所述的RKE发射应答机，其中所述AFE包括多个输入信道。
44、如权利要求43所述的RKE发射应答机，其中所述多个输入信道包括三个输入信道。
45、如权利要求43所述的RKE发射应答机，其中所述AFE接收约为125kHz的信号。
46、如权利要求43所述的RKE发射应答机，其中所述AFE适于接收从约100kHz至约400kHz的信号。
47、如权利要求33所述的RKE发射应答机，其中当外部装置产生噪声报警时，视需要停用所述AFE的信号信道。
48、如权利要求43所述的RKE发射应答机，其中如果所接收信号在所述超时周期内不满足所述预定标准，则停用所述多个信号信道的每一信号信道输出。
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