芯片式防盜系統(tǒng)介紹及案例分析

東風(fēng)悅達(dá)起亞汽車(chē)有限公司 吳 猛

1 概述

芯片式防盜系統(tǒng)是一種利用無(wú)線(xiàn)通信進(jìn)行信息認(rèn)證達(dá)到防盜目的的系統(tǒng)。對(duì)于配備芯片式防盜系統(tǒng)的車(chē)輛，嘗試起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，不但需要鑰匙的機(jī)械齒與點(diǎn)火開(kāi)關(guān)鎖筒內(nèi)的齒形匹配，還需要防盜控制單元內(nèi)的密碼與鑰匙發(fā)出的密碼一致時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)被允許起動(dòng)。

芯片式防盜系統(tǒng)多用于汽車(chē)原配防盜器中，主要依靠鎖定發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油和點(diǎn)火來(lái)達(dá)到防盜目的。不會(huì)出現(xiàn)遙控防盜系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)（電子遙控防盜系統(tǒng)僅通過(guò)鎖定起動(dòng)機(jī)來(lái)達(dá)到防盜的目的），卻仍能通過(guò)比如強(qiáng)制跨接起動(dòng)繼電器等方式起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。東風(fēng)悅達(dá)起亞旗下的嘉華、遠(yuǎn)艦、K3、K2等車(chē)型均采用芯片式防盜系統(tǒng)。

2 芯片式防盜系統(tǒng)的工作過(guò)程和構(gòu)成（以起亞嘉華車(chē)為例）

2.1 芯片式防盜系統(tǒng)的工作過(guò)程

芯片式防盜系統(tǒng)工作過(guò)程（圖1）如下。

（1）將鑰匙插入點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，嘗試起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出起動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)。

（2）防盜控制單元（ICM）接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的請(qǐng)求后，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈天線(xiàn)。

（3）線(xiàn)圈天線(xiàn)通電瞬間，產(chǎn)生磁場(chǎng)變化，鑰匙內(nèi)部的線(xiàn)圈將磁通量的變化轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)在內(nèi)部電容內(nèi)。

（4）鑰匙內(nèi)部的發(fā)射器得到電源（電容放電）后，將鑰匙信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)出。

（5）線(xiàn)圈天線(xiàn)接收到鑰匙發(fā)出的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，將鑰匙信息傳遞給防盜控制單元（ICM）。

（6）防盜控制單元（ICM）將接收到的鑰匙信息與存儲(chǔ)在其內(nèi)部的鑰匙信息（防盜控制單元內(nèi)的鑰匙信息是在鑰匙注冊(cè)時(shí)存入防盜控制單元的）進(jìn)行比較。如果鑰匙信息匹配成功，防盜控制單元將允許發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；如果鑰匙信息不匹配，防盜控制單元將禁止發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

（7）如果發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元接收到允許起動(dòng)的信號(hào)后，即解除燃油噴射系統(tǒng)的鎖止?fàn)顟B(tài)，并控制發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；如果發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元接收到禁止起動(dòng)的信號(hào)后，將繼續(xù)維持燃油噴射系統(tǒng)的鎖止?fàn)顟B(tài)。

圖1 芯片式防盜系統(tǒng)的工作過(guò)程

2.2 芯片式防盜系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）鑰匙（圖2）。發(fā)射器安裝在鑰匙頭部。當(dāng)鑰匙插入點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，嘗試起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，ICM通過(guò)線(xiàn)圈將磁能提供給發(fā)射器。發(fā)射器中的線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并由電容儲(chǔ)存電能。當(dāng)ICM終止磁能供應(yīng)時(shí)，發(fā)射器內(nèi)的電容將儲(chǔ)存的電能釋放，以供發(fā)射器發(fā)出鑰匙信息，鑰匙信息儲(chǔ)存在專(zhuān)用的集成電路（ASIC）中。車(chē)輛的鑰匙分為ID鑰匙和主鑰匙，具體見(jiàn)表1所列。

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以油用牡丹與不同樹(shù)種套種立體栽培模式為研究對(duì)象，設(shè)4個(gè)處理，即油用牡丹單一種植、油用牡丹-碧桃套種、油用牡丹-香椿套種和油用牡丹-核桃套種4種模式。2013年9月進(jìn)行油用牡丹大田定植，保持良好水肥條件，常規(guī)管理。2014年春季在油用牡丹定植田預(yù)留地間作樹(shù)種，間作樹(shù)種種植密度均為3 m×3 m，油用牡丹套種和單作種植密度均為40 cm×50 cm。每種間作模式下設(shè)不同的觀測(cè)定位點(diǎn)，分別在林分的近林緣和中間，盡可能減少因林分中不同位置的郁閉度差異對(duì)生理生態(tài)指標(biāo)的影響。

（2）線(xiàn)圈天線(xiàn)（圖3）。線(xiàn)圈天線(xiàn)安裝在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的頭部，其功能如下。

1）為鑰匙發(fā)射器提供磁能。

2）接收鑰匙發(fā)出的鑰匙信息。

3）將鑰匙信息傳遞給防盜控制單元。

（3）防盜控制單元（圖4）。防盜控制單元安裝在轉(zhuǎn)向柱右側(cè)，其功能如下。

1）為線(xiàn)圈天線(xiàn)提供電能。

2）接收線(xiàn)圈天線(xiàn)傳送來(lái)的鑰匙信息，并與自身內(nèi)部存儲(chǔ)的鑰匙信息進(jìn)行比較。

3）根據(jù)鑰匙信息的比對(duì)結(jié)果，給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元提供起動(dòng)信號(hào)或禁止起動(dòng)信號(hào)。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（圖5）。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元安裝在前排乘員側(cè)踏板下部，其功能（涉及到防盜系統(tǒng)的部分）如下。

1）當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ON位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元向防盜控制單元發(fā)出起動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)。

2）接收防盜控制單元的應(yīng)答信號(hào)（起動(dòng)信號(hào)或禁止起動(dòng)信號(hào)）。

3）確定燃油噴射系統(tǒng)能否工作。

圖2 鑰匙結(jié)構(gòu)

表1 ID鑰匙和主鑰匙

圖3 線(xiàn)圈天線(xiàn)

圖4 防盜控制單元

圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元

3 案例

案例1 起亞嘉華車(chē)無(wú)法起動(dòng)

故障現(xiàn)象一輛搭載3.5 L發(fā)動(dòng)機(jī)的起亞嘉華車(chē)，在行駛過(guò)程中突然熄火，熄火后發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，只得電話(huà)求助4S店。

故障診斷和排除維修人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)，試車(chē)驗(yàn)證故障現(xiàn)象，接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)嘗試起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但發(fā)動(dòng)機(jī)始終無(wú)法起動(dòng)著機(jī)。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，火花塞正常跳火，但噴油器不工作。

用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，讀取到的故障代碼為“P1696”，含義為防盜鑰匙認(rèn)證失敗。接著使用故障檢測(cè)儀查閱防盜系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)流，結(jié)果如圖6所示。針對(duì)插入鑰匙筒的鑰匙不能檢測(cè)的故障現(xiàn)象，判斷故障原因可能是線(xiàn)圈天線(xiàn)斷路或短路、防盜控制單元損壞、鑰匙芯片損壞等。

圖6 防盜系統(tǒng)數(shù)據(jù)流（截屏）

按照故障排查的一般思路，決定先對(duì)線(xiàn)圈天線(xiàn)進(jìn)行檢查。測(cè)量線(xiàn)圈天線(xiàn)的電阻，為2.0 Ω，正常，初步排除線(xiàn)圈損壞的可能。由于是外出救援，并未攜帶相關(guān)配件（防盜控制單元、鑰匙等），且駕駛?cè)酥挥?把灰色鑰匙（主鑰匙）。于是嘗試使用故障檢測(cè)儀重新對(duì)主鑰匙進(jìn)行注冊(cè)（初始密碼：2345）。但注冊(cè)后發(fā)現(xiàn)鑰匙仍不能起動(dòng)車(chē)輛，且讀取到的數(shù)據(jù)流依舊。分析認(rèn)為，防盜系統(tǒng)的ID鑰匙數(shù)量和主鑰匙數(shù)量均顯示為0，懷疑防盜控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的鑰匙信息已丟失或防盜控制單元損壞。

對(duì)于防盜控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的鑰匙信息丟失的情況，必須用原車(chē)的ID鑰匙重新注冊(cè)防盜控制單元。然而詢(xún)問(wèn)駕駛?cè)说弥?，該?chē)是單位的車(chē)，另一把主鑰匙和ID鑰匙已丟失。由于ID鑰匙丟失，必須使用新的ID鑰匙重新注冊(cè)防盜控制單元，維修人員對(duì)客戶(hù)說(shuō)明情況后，決定先將車(chē)輛運(yùn)回修理廠(chǎng)作進(jìn)一步檢修。

然而，第2天一早，客戶(hù)取來(lái)了2把鑰匙，1把ID鑰匙和1把主鑰匙。但是試車(chē)發(fā)現(xiàn)，這2把鑰匙并非這輛車(chē)的，鑰匙的機(jī)械齒都與原車(chē)的不匹配，無(wú)法插入點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)，詢(xún)問(wèn)得知，這2把鑰匙是單位其他車(chē)的。客戶(hù)要求盡量降低維修費(fèi)用，且盡快修復(fù)車(chē)輛。

在對(duì)防盜系統(tǒng)的整體工作情況進(jìn)行充分研究后，筆者發(fā)現(xiàn)要完成ID鑰匙的注冊(cè)需要同時(shí)滿(mǎn)足2個(gè)條件：機(jī)械齒吻合（能夠插入并接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)）、ID鑰匙能有效發(fā)出無(wú)線(xiàn)信號(hào)（鑰匙信息寫(xiě)入防盜控制單元）。而該車(chē)的問(wèn)題是，雖然有1把ID鑰匙，但I(xiàn)D鑰匙的機(jī)械齒與原車(chē)的不吻合。這時(shí)筆者靈機(jī)一動(dòng)，決定嘗試分開(kāi)滿(mǎn)足這2個(gè)條件，看是否可行，具體的操作步驟如下。

（1）將線(xiàn)圈天線(xiàn)與點(diǎn)火開(kāi)關(guān)分離。

（2）將ID鑰匙放入線(xiàn)圈天線(xiàn)內(nèi)部，同時(shí)將原車(chē)的主鑰匙插入點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)（圖7）。此時(shí)線(xiàn)圈天線(xiàn)與ID鑰匙進(jìn)行信息交換，原車(chē)的主鑰匙則用于控制點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的接通和斷開(kāi)。

（3）用主鑰匙接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，10 s內(nèi)將主鑰匙拔出，ID鑰匙即注冊(cè)完成。

（4）將線(xiàn)圈天線(xiàn)裝復(fù)，再次將主鑰匙插入點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，等待10 s以上，拔出主鑰匙，即完成了主鑰匙的重新匹配（這里可以確定原車(chē)主鑰匙內(nèi)的鑰匙信息也一并丟失了，否則，如果主鑰匙內(nèi)仍存有原車(chē)的鑰匙信息是無(wú)法完成鑰匙匹配的，需要借助故障檢測(cè)儀才能擦除并重新寫(xiě)入新的鑰匙信息）。

圖7 將ID鑰匙放入線(xiàn)圈天線(xiàn)內(nèi)部的同時(shí)將原車(chē)的主鑰匙插入點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)

圖8 重新注冊(cè)主鑰匙后的防盜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流（截屏）

操作完成后，連接故障檢測(cè)儀，查看防盜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，結(jié)果如圖8所示，說(shuō)明ID鑰匙已經(jīng)注冊(cè)成功，主鑰匙也已完成了重新匹配。此時(shí)防盜控制單元內(nèi)儲(chǔ)存的是另一臺(tái)車(chē)的ID鑰匙信息，但是由于這把ID鑰匙的機(jī)械齒齒形與點(diǎn)火開(kāi)關(guān)鎖筒內(nèi)的齒形不符，所以無(wú)法起動(dòng)車(chē)輛；而此時(shí)的主鑰匙，不僅被寫(xiě)入了另一臺(tái)車(chē)的鑰匙信息，而且機(jī)械齒齒形與點(diǎn)火開(kāi)關(guān)鎖筒內(nèi)的齒形一致，故能正常起動(dòng)車(chē)輛，至此故障排除。