【 NXP 】PCF7961 芯片基础介绍

一 、基础介绍    

1.1 PCF7961 介绍

      PCF7961 是一款将 IMMO (车辆防盗）和无钥匙进入功能结合在一起的单芯片应用解决方案，可使用外部线圈与基站的非接触式通信，以及从磁场中获取设备电源。

      设备操作由 E-ROM 基于RISC控制器，由 NXP 的低功耗  8 位MICRO RISC内核 MRKII，MRKII 内核需要特定的 MRKII 2-Link 烧录器，以及特定的编译调试环境 IAR Embedded Workbench for MRKII。

      收发器具有安全的非接触式身份验证，使用密钥和随机数加密设备与基站间的通信，PCF7961 具有一个工厂编程的唯一序列号，也可用作钥匙 IDE 识别。

      当使用 RKE（钥匙按键遥控） 功能时，该设备由外部电池供电，应用程序计算单元可以生成滚码，计算单元可以采用 HT2（48位密钥）或 HT3模式（96位密钥）加密，以及提供通用 I/O 包括为 RKE 按钮、LED、IR 或其他可选按钮提供外部电路，片上UHF发射器支持在 315MHz 或 434MHz 频点下运行，不需要除了参考晶体和环形天线匹配电路的其他外部组件。

1.2 PCF7961 特点

• 单芯片 IMMO (车辆防盗）和无钥匙进入解决方案与片上超高频发射器
• 512 字节 EEPROM 可扩展数据存储
• 32 位唯一设备识别 IDE
• HT2 48 位加密，HT3 96 位加密
• 8 位 RISC 架构 MRK II
• 低功耗运行模式 300μA, IDLE 模式 20μA, PD 模式 100nA，
• 可编程电池低检测

1.3 PCF7961 加密方式

      PCF7961 支持多种加密方式，提供设备与基站间的安全通信，加密计算单元这部分计算程序是集成于硬件，不同 PCF7961 型号所采用的加密方式不同，下表为 PCF7961 具体型号对于加密方式表格。

1.4 PCF7961 引脚介绍

1.4.1 PCF7961 管脚定义

PCF7961 芯片管脚图

PCF7961 管脚定义

1.4.2 PCF7961 烧录接口定义

      MRKII 2-Link 烧录器为 10 PIN 接口 IDC，插入转接 5 PIN 单线插母连接器间距为 2.54mm，下表为 PCF7961 5PIN 烧录调试接口定义。

1.5 典型应用电路

      图中所示是 PCF761 最小应用电路 ，PCF7961 提供 7 通道通用 IO 可实现多达 7 个无钥匙输入命令按钮、192 Byte RAM、512 Byte EEPROM。

 
二、UHF 信号

2.1 UHF 频点

      PCF7961 UHF发射器支持在 315MHz 或 434MHz 频点工作，理想载波频率 fTx 和实际锁相环参考频率 XREF 之间的分割比为 32，常见 XTAL 频率的建议设置为 9.8433MHz 和 13.56MHz。

      UHF 发射器利用一组控制寄存器 XFCON 控制 XTAL 振荡器频率偏移，无论是频率微调还是 FSK 调制方式，通过另一组控制寄存器 PACON 控制功率放大器，无论是幅度微调还是 ASK 调制方式。

      晶振的可用频率偏差主要取决于晶体参数 C1（静态负载电容），C1 值与晶体尺寸有关，晶体越小 C1 值越小，所以在硬件设计阶段，建议使用 NXP 提供的频率偏差计算文档资料来验证应用程序的可用频率偏差。

2.2 UHF 调制方式

2.2.1 ASK 调制

       ASK（Amplitude Shift Keying）振幅键控，数字调制信号的可能状态与二进制信息符号或它的相应基带信号状态相对应，则称其已调信号为二进制数字调制信号。用二进制信息符号进行键控，也称为二进制振幅键控用 2ASK 表示，也就是 OOK（On-Off Keying）二进制启闭键控，该调制方式抗噪声性能不如其他调制方式。

      当调试的基带信号为 1 时，传输载波；

      当调试的基带信号为 0 时，不传输载波；

2.2.2 FSK 调制

      FSK（Fequency Shift Keying）频移键控，利用两个不同频率的振荡源来代表信号 1 和 0。用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。该调制方式抗噪声与抗衰减的性能较好。

2.2.3 FSK 调制方式 UHF 信号示例

      如下图 FSK 调制下 UHF 信号在频谱分析仪中检测图，UHF 信号参数为：中心频点为 433.922 MHz，fdev 频偏为 ± 55 KHz 。

三、参考资料

       【 PEPS 技术浅谈 】

              https://www.wpgdadatong.com/blog/detail?BID=B2618

       【 NXP PEPS 方案深入浅出（一）-系统结构与选型 】             
              https://www.wpgdadatong.com/blog/detail?BID=B1177

       【 NXP : 微型单芯片无源无钥匙开关解决方案 】             
             https://www.nxp.com.cn/products/security-and-authentication/secure-car-access/tiny-single-chip-passive-keyless-entry-go-solution:NCF29A1MHN

       【 AN_PCF7961_22_XTAL_Startup.pdf 】

       【 f7926att.pdf】