CN212709312U - 卡片式汽车门禁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种卡片式汽车门禁装置，属于汽车技术领域，包括无源卡片钥匙、超高频射频芯片、汽车门禁微控制器、指令收发接口、加密单元，门禁装置供电单元；无源卡片钥匙同超高频射频芯片间通过超高频的射频场信号进行感应通信进行卡片密钥及ID信息读取，实现了较远距离的无源加密读标技术。超高频射频芯片同汽车门禁微控制器通信连接，且汽车门禁微控制器上载有加密单元，能够对密钥和卡片ID信息进行设置和匹配，汽车门禁微控制器会依据信息匹配的结果通过指令收发接口向汽车的中央控制器传输开锁门信号，提升了卡片式无钥匙门禁装置使用的安全性，为汽车爱好者带来了较好的开锁体验。

Description

卡片式汽车门禁装置

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种卡片式汽车门禁装置。

背景技术

随着网络技术的发展，从密码解锁到指纹解锁再到现在的脸部识别，智能手机解锁的方式日趋简便化。同样的，汽车的解锁方式也在不断地发生改变，从最初的不含芯片的机械刀式钥匙发展为带芯片的机械刀式钥匙，再从机械刀式钥匙发展为RKE(遥控门禁系统)及PKE(无钥匙进入系统)。顺应着智能解锁的潮流。越来越多的汽车不再使用传统机械钥匙开门，无钥匙进入功能成为汽车的标配之一。

随着汽车门禁的非机械解锁方式的发展，无钥匙进入方式在使用汽车时已经相当的普及。在现有技术中，绝大部分无钥匙解锁方式仍然采用NFC(近场通信)及300M频段的有源RFID钥匙，基于被动式无钥匙解锁的有源RFID钥匙在遥控系统中使用时，能耗相对较大，电池寿命短，在没有电源的情况下不能正常使用，而且对于300M频段的钥匙在解锁应用体验时会受到近场距离的限制，降低智能解锁的体验感。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型提供一种卡片式汽车门禁装置，基于无源读标技术提供一种安全的被动卡片式钥匙，可以实现相对于现有技术来说较远距离的汽车门禁自动开锁，为汽车爱好者提供了一种新的汽车开锁体验。

本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，包括：

无源卡片钥匙，包括无源RFID芯片及卡片天线线圈，用于汽车使用者随身携带；所述无源RFID芯片中设置有密钥及唯一的卡片ID信息；

超高频射频芯片，用于远距离发射射频场信号以及对所述无源卡片钥匙进行加密识别；

汽车门禁微控制器，同所述超高频射频芯片通信连接，用于加密及读卡信息处理；

指令收发接口，设置于所述汽车门禁微控制器上，用于所述汽车门禁微控制器同汽车中央控制器通信连接；所述汽车中央控制器同开锁门执行机构电性连接；

加密单元，同所述汽车门禁微控制器通信连接，用于匹配无源卡片钥匙的密钥及卡片ID信息；

门禁装置供电单元，用于对所述汽车门禁微控制器和所述超高频射频芯片提供工作电源。

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，优选地，所述超高频射频芯片的型号为英频杰R2000UHF射频芯片。

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，优选地，所述汽车门禁微控制器的型号为STM32F103。

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，优选地，所述加密单元为AES加密芯片。

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，优选地，所述超高频射频芯片通过SPI接口或GPIO接口同所述汽车门禁微控制器通信连接。

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，优选地，所述指令收发接口为CAN总线接口。

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，优选地，所述门禁装置供电单元包括一DC-DC降压芯片，所述DC-DC降压芯片的电源输入端电性连接于汽车电池上，所述DC-DC降压芯片的电源输出端包括第一电性连接端及第二电性连接端；所述第一电性连接端电性连接于所述汽车门禁微控制器上，所述第二电性连接端通过一LDO芯片连接于所述超高频射频芯片上。

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，优选地，所述DC-DC降压芯片的型号为TPS54XXX，所述LDO芯片型号为TPS74XX。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本实用新型提供的卡片式汽车门禁装置，包括无源卡片钥匙、超高频射频芯片、汽车门禁微控制器、指令收发接口、加密单元，门禁装置供电单元；无源卡片钥匙同超高频射频芯片间通过超高频的射频场信号进行感应通信进行卡片密钥及ID信息读取，实现了较远距离的无源加密读标技术。超高频射频芯片同汽车门禁微控制器通信连接，且汽车门禁微控制器上载有加密单元，能够对密钥和卡片ID信息进行设置和匹配，汽车门禁微控制器会依据信息匹配的结果通过指令收发接口向汽车的中央控制器传输开锁门信号，提升了卡片式无钥匙门禁装置使用的安全性，为汽车爱好者提供了一种较好的汽车开锁体验。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置的电性连接简要示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置的硬件设计总体框图的简要原理示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的说明，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本实用新型实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：

本实用新型实施例1提供一种卡片式汽车门禁装置，参照图1，包括：

无源卡片钥匙1，包括无源RFID芯片及卡片天线线圈，用于汽车使用者随身携带；所述无源RFID芯片中设置有密钥及唯一的卡片ID信息；(IC卡结构卡片天线线圈11，设置于所述无源卡片钥匙1中，同所述超高频射频芯片2感应连接，用于感应射频场能量和接收射频信息；)

超高频射频芯片2，用于远距离发射射频场信号以及对所述无源卡片钥匙1进行加密识别；

汽车门禁微控制器3，同所述超高频射频芯片2通信连接，用于加密及读卡信息处理；

指令收发接口4，设置于所述汽车门禁微控制器3上，用于所述汽车门禁微控制器3同汽车中央控制器5通信连接；所述汽车中央控制器5同开锁门执行机构6电性连接；

加密单元7，同所述汽车门禁微控制器3通信连接，用于匹配无源卡片钥匙1的密钥及ID信息；

门禁装置供电单元8，用于对所述汽车门禁微控制器3和所述超高频射频芯片2提供工作电源。

本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置，无源卡片钥匙1是类似于银行卡一类的卡片，其内设置有无源RFID芯片及卡片天线线圈，在使用时内部无需设置电源，因此其正常工作时相对于有源RFID芯片来说受到电源干扰的影响小，不需更换电池，使用方便，作可靠性提高，成本也较低，可供车主随身携带。超高频射频芯片2，相对于传统的300M频段的有源RFID钥匙实施方式来说，其能够发射的超高频射频场信号的载波能力越强，能量传输距离越远，超高频射频芯片2工作在超高频段(902-928MHZ)，基于超高频射频芯片2，能够提高无源读标的距离，提升在远距离加密识别解锁车门的体验感。汽车门禁微控制器3，其上连接的指令收发接口4能够和汽车自身的汽车中央控制器5通信，进而汽车门禁微控制器3能够根据读标的结果执行指令传送控制，进一步由汽车中央控制器5作出向汽车自身的开锁门执行机构6的驱动控制。本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置，还设置有加密单元7，能够根据唯一的卡片ID进行信息加密，并存储密钥，提升了无钥匙解锁的安全性，防盗性能增强。门禁装置供电单元8为汽车门禁微控制器3和超高频射频芯片2提供工作电源，构成了一个相对完整的无源卡片钥匙汽车门禁系统。

本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置在实施时，汽车门禁微控制器3同超高频射频芯片2通信连接(可以通过通信总线来实施)，可以实现寄存器配置，完成脉宽调制，来对射频信号发射频率及发射时间的控制，例如令超高频射频芯片2每秒向外发射一次射频场信号，该频率和时间可以在汽车门禁微控制器3中设定。参照图2，在无源卡片钥匙1和超高频射频芯片2的感应回路中设置有ASK调制单元、阻抗匹配单元及接收滤波器等信号处理单元，来处理射频场信号传输及接收的性能参数，在此不予赘述。通过阻抗匹配，达到所有的高频信号都传至负载点的目的，阻止了信号反射回来源点，能够进一步提升能源效益。ASK调制单元能够利用基带脉冲对载波波形的参数进行控制，形成适合线路传送的信号。接收滤波器会对无源卡片钥匙1应答的信号进行滤波，抑制干扰，对信息进行提取再送至超高频射频芯片2中处理，提升了加密识别的性能。汽车门禁微控制器3、超高频射频芯片2及用于向外发射射频场信号的天线(图中未示出)构成了用于向无源卡片钥匙1中的无源RFID芯片充电的电路，当无源卡片钥匙1通过内部的卡片天线线圈接收到目标射频场信号时，从射频场感应能量中获得了工作电源，继而可以将无源RFID芯片内设置的密钥及卡片ID信息进行应答。超高频射频芯片2进而对应答的信息进行解码、放大等处理，将可识别的数据信号传送汽车门禁微控制器3中，汽车门禁微控制器3会基于加密单元7中的密钥ID信息进行匹配，当密钥ID匹配时，汽车门禁微控制器3才通过指令收发电路接口4向汽车中央控制器5传送开门/锁门信号，如果密钥ID信息不匹配，则门禁控制系统不予车中央控制系统通信，不执行操作，实现了安全的RFID远距离加密标签识别。

本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置，只要车主靠近汽车就可以自动开门实现真正的无钥匙进入，无需任何钥匙按键进行命令触发，相比于有源无钥匙进入的系统来说更加便捷，对于装置中设置的各个单元或部件，可以基于说明书述及的控制方案进行进一步设计，这是本领域技术人员能够理解的。为了便于本领域技术人员更好地理解，本实用新型实施例1进一步对卡片式汽车门禁装置中的单元组成部分提供了优选的实施方式，参照图2所提供的简要原理示意图，所述超高频射频芯片2优选为英频杰R2000UHF射频芯片，可以高性能地在UHF频段工作，该芯片直接集成了混频器、增益滤波器、压控振荡器、锁相环、模数/数模转换器等模拟前端，并且内置了ISO/IEC 18000 6C的完整协议处理系统，为外围处理电路设计的设计提供了方便，R2000芯片集成了VCO、预分频器、主除法器、参考除法器、鉴相器和电荷泵，外围电路只要提供一个环路滤波器即可组成一个完整的锁相环(PLL)电路，便于实际的设计工作。当采用R2000UHF射频芯片作为超高频射频芯片2时，汽车门禁微控制器3仅需通过8位并口或者SPI口即可实现对超高频射频芯片2的所有通信和控制。对于汽车门禁微控制器3，优选型号为STM32F103，其属32位的ARM微控制器，具有Cortex-M3内核。芯片集成有定时器、CAN、ADC、SPI、I²C、USB、UART等多种外设功能，无需特别开发，降低了电路开发和设计的难度，当选取STM32F103作为汽车门禁微控制器3时，能够通过SPI接口可以和超高频射频芯片2进行通信和控制，能够以CAN总线接口作为指令收发接口4对汽车的中央控制器5进行通信，无需重新进行接口设计，且STM32F103具有睡眠、停机、待机等模式，拥有较低功耗。本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置，超高频射频芯片2和汽车门禁微控制器3的通信连接方式还可以采用GPIO端口扩展器，功率损耗大约为1μA，内置有IIC从机接口，在待机模式下也能够全速工作，具有较低成本，GPIO提供小封装的尺寸，降低了整体门禁控制系统控制电路的尺寸且布线简单，仅需使用2条就可以组成IIC总线，3条可以组成SPI总线，便于集成应用。所述加密单元7优选为AES加密芯片，将加密单元7设置为AES加密芯片，对无源卡片钥匙1的标签信息进行加密，提高了无源卡片钥匙1内的标签信息的安全性。芯片内的AES加密算法非常适用于8位的小型单片机或者普通的32位微处理器，并且适合用专门的硬件实现，硬件实现能够使其吞吐量(每秒可以到达的加密/解密bit数)达到十亿量级，使其对于RFID系统的适应性较高，不需要高强度运算及加密技术，可以确保数据安全传输，具有较高的加密效率。

对于本实用新型实施例1提供的门禁装置供电单元8，优选地通过下述方案实施，所述门禁装置供电单元8包括一DC-DC降压芯片，所述DC-DC降压芯片的电源输入端电性连接于汽车电池上，所述DC-DC降压芯片的电源输出端包括第一电性连接端及第二电性连接端；所述第一电性连接端电性连接于所述汽车门禁微控制器3上，所述第二电性连接端通过一LDO芯片连接于所述超高频射频芯片2上。门禁装置供电单元8采用汽车自身的12V电池来供电，然后通过DC-DC降压芯片封装好的降压电路进行降压，输出电压一路提供给MCU，即汽车门禁微控制器3，一路通过LDO(低压差线性稳压器)芯片进一步实现电压转换，供给超高频射频芯片2使用。在实施时，DC-DC降压芯片优选为TPS54XXX，LDO芯片的型号优选为TPS74XX。TPS54XXX是TI公司的一款DC-DC转换芯片电路，采用非隔离型降压方式，转换效率高，输入电压范围宽，输出电流大，工作频率高，可以减小外围器件的尺寸和成本。TPS74XX是一种低压降稳压器，其使用小型输出电容器(10uF)进行快速瞬态响应，提供1.5V，1.8V，2.5V，3V和3.3V多种输出电压，还具有热关断保护，能够更好地为超高频射频芯片2提供稳定的工作电源，提高整体卡片式汽车门禁装置的实施性能。

本实用新型实施例1提供的卡片式汽车门禁装置，通过优选的部件单元，可以实现基于超高频Gen2RFID加密的射频识别智能门禁系统，实现了汽车使用者不需要任何操作，仅携带无源卡片钥匙1，就可以在3～5米的范围进行远距离无源读标，整体汽车门禁系统的功耗Pmax＝5W，主要功耗为R2000即后端射频功率放大的功耗，能够节省电能，减少发热引起的系统故障，系统结构合理，易于推广。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本实用新型的实质内容，在此不予赘述。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种卡片式汽车门禁装置，其特征在于，包括：

无源卡片钥匙，包括无源RFID芯片及卡片天线线圈，用于汽车使用者随身携带；所述无源RFID芯片中设置有密钥及唯一的卡片ID信息；

超高频射频芯片，用于远距离发射射频场信号以及对所述无源卡片钥匙进行加密识别；

汽车门禁微控制器，同所述超高频射频芯片通信连接，用于加密及读卡信息处理；

指令收发接口，设置于所述汽车门禁微控制器上，用于所述汽车门禁微控制器同汽车中央控制器通信连接；所述汽车中央控制器同开锁门执行机构电性连接；

加密单元，同所述汽车门禁微控制器通信连接，用于匹配无源卡片钥匙的密钥及卡片ID信息；

门禁装置供电单元，用于对所述汽车门禁微控制器和所述超高频射频芯片提供工作电源。

2.如权利要求1所述的卡片式汽车门禁装置，其特征在于，所述超高频射频芯片的型号为英频杰R2000 UHF射频芯片。

3.如权利要求1所述的卡片式汽车门禁装置，其特征在于，所述汽车门禁微控制器的型号为STM32F103。

4.如权利要求1所述的卡片式汽车门禁装置，其特征在于，所述加密单元为AES加密芯片。

5.如权利要求1所述的卡片式汽车门禁装置，其特征在于，所述超高频射频芯片通过SPI接口或GPIO接口同所述汽车门禁微控制器通信连接。

6.如权利要求1所述的卡片式汽车门禁装置，其特征在于，所述指令收发接口为CAN总线接口。

7.如权利要求1～6任一所述的卡片式汽车门禁装置，其特征在于，所述门禁装置供电单元包括一DC-DC降压芯片，所述DC-DC降压芯片的电源输入端电性连接于汽车电池上，所述DC-DC降压芯片的电源输出端包括第一电性连接端及第二电性连接端；所述第一电性连接端电性连接于所述汽车门禁微控制器上，所述第二电性连接端通过一LDO芯片连接于所述超高频射频芯片上。

8.如权利要求7所述的卡片式汽车门禁装置，其特征在于，所述DC-DC降压芯片的型号为TPS54XXX，所述LDO芯片型号为TPS74XX。

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