摘要：在汽車智能化程度越來越高的今天，汽車防盜系統也在不斷發生改變。就像車鑰匙，近幾年出現了很多不同于經典鑰匙的存在形式，支持手機實現鑰匙功能的車型也越來越多。本文將會帶你來展望未來車鑰匙及防盜系統的改變。
隨著汽車電子近年來的發展，我們總能在車上見到很多實用抑或炫酷的功能。而在這其中，一把炫酷的車鑰匙肯定是那個能第一時間吸引人們眼球的配件。通過這些年的發展，多種形態和多種功能的車鑰匙不斷出現，我們可以看到像手環鑰匙和帶屏鑰匙等不同類型的鑰匙越來越多。當然這些車鑰匙也不僅僅只是車鑰匙，還附加了很多以前車鑰匙不具備的功能，例如自動尋車、遠程控制、遙控泊車等，智能鑰匙的概念也就這樣應運而生。
隨著前幾年在寶馬液晶鑰匙和捷豹手環鑰匙問世，國內自主品牌像吉利和奇瑞等車廠跟隨潮流推出了類似的產品。在這種趨勢下，在汽車鑰匙上擴充的功能也越來越多，例如要在炎熱的夏日里，在車外用鑰匙就把車窗降下并車內的空調打開通風降溫；在寒冷的冬季，可以提前啟動發動機對車進行預熱；在停車狀態下如果胎壓不足馬上給出警示；車輛長時間停放電瓶低了及時發出提醒等。這樣以來車鑰匙就變的越來越復雜，當然成本就會越來越高。
在這么多需求逐漸增多的情況下，單單一把鑰匙是很難承載的。于是我們發現在近些年車聯網的基礎上，手機更多的實現了與汽車的互聯，逐漸都實現了前面提到的這些功能，有一些車廠已經開放了手機解鎖甚至啟動發動機功能。這樣來看手機替代鑰匙已經是理所當然了，但實際上手機確實逐漸實現更多與汽車交互的功能，但傳統的鑰匙目前還沒有見要被替代的情況，這是怎么回事呢？
圖1
總體來說，主要是功能和安全性兩方面的原因。對于傳統鑰匙而言，在成熟的低頻和射頻無線通信技術非常成熟的今天，無鑰匙進入以及一鍵啟動（PEPS）的功能已經逐漸普及在乘用車上。這極大的提高了駕駛者的實際體驗。而手機目前還只能實現遙控鑰匙（RKE）的功能，自然體驗有差距。另外一方面如果現在使用手機完全替代鑰匙，安全性還是不能得到十足保障的，手機依然會有被病毒或者網絡攻擊的風險。而鑰匙由于未連接互聯網，同時具備特有的加密方式，使得安全性得以保障。
然而有些小伙伴們會追問，那么10年后車鑰匙又會是怎樣？既然手機都逐漸實現了鑰匙的功能，車鑰匙還會存在么？
其實這個問題不只是各個汽車廠商在考慮，半導體廠商也已經在布局了。前面提到，目前成熟的汽車防盜系統主要采用RF(434MHz)和LF(125KHz)無線通信技術，RF主要用于遠距離鑰匙與車輛通信，LF用于近距離車輛與鑰匙通信并判斷鑰匙距離及方位。而目前手機控車主要是用低功耗藍牙(BLE)或者4G與車輛連接，目前不便實現判斷手機所在方位和距離的功能。但在不久的將來，這一切將會改變。
NXP（恩智浦）作為在汽車防盜方面獨占鰲頭的半導體廠商，已經給我們勾勒出了未來汽車防盜的演變過程。就像圖2中所呈現的那樣，汽車防盜的發展一共會呈現三個階段，即只有單純車鑰匙階段、車鑰匙與手機（包含移動設備）并存階段、車鑰匙與移動設備包括手機融合（數字鑰匙）階段。
圖2
目前我們基本上處于第一和第二個階段之間。近兩年雖然很多上市汽車的已經可以利用BLE和4G（5G）與鑰匙互聯，但目前新發布的汽車還有很多并不支持NFC。這樣如果手機沒電了，就沒有可供備用的開門以及啟動汽車的方式了，但傳統車鑰匙還有機械鑰匙和IMMO可以在無電時使用。由此來看手機和測量NFC功能普及后，整個應用場景才能更充分。
要解決前面提到的手機及移動設備的安全，必然要針對現有的BLE、NFC、4G（5G）在汽車防盜應用上統一相關的標準。當然這就不僅僅涉及汽車廠與半導體廠，還有手機等智能移動終端公司和企業。于是在這樣的大潮下，全球車聯聯盟Car Connectivity Consortium（簡稱CCC）便作為帶頭大哥出現了。CCC組織在2018年下半年發布了汽車數字汽車防盜鑰匙NFC標準第1版，2019年秋天發布了數字汽車鑰匙標準第2版，據了解后面還會發布包含BLE和UWB標準的第3版。
從NXP和CCC了解的情況來看，對于未來數字鑰匙的描繪是鑰匙的實體將會逐漸消失，而手機、可穿戴設備、智能卡等將成為實現鑰匙功能的載體。于此同時，在得到車主授權的情況下，數字鑰匙可以被授權給多個智能設備亦或是他人的設備進行使用，當然可被授權的設備需要滿足對應功能且可以遵循相關標準規范才可以。
未來支持數字鑰匙的設備需要都需要具備什么功能呢？
首先就是上面提到的NFC，當然要想實現類似經典PKE功能的話，還需要低功耗藍牙（BLE）和超寬帶（UWB）技術。
這里我們簡單介紹下超帶寬（UWB）技術。
UWB為一種無線載波通信技術，通信頻段在3.1至10.6GHz之間。它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。因此其信道所占的頻譜范圍很寬，一般為500MHz及以上，由此數據傳輸速率可以達到幾百兆比特每秒。
納秒級的沖激脈沖具有很高的定位精度。采用UWB技術，可以將定位與通信合一。UWB技術具有極強的穿透能力，可在室內和地下進行精確定位，而GPS（全球定位系統 ）只能工作在其定位衛星的可視范圍之內。與GPS提供絕對地理位置不同，超寬帶無線電定位器是給出相對位置，其定位精度可達10cm以內。
當然以上技術在汽車上也要具備。也就是說在后面的幾年里，車身的防盜系統組成也將逐漸改變，總體的組成框圖大致如下：
圖3
我們可以看到除了BCM以外，這個系統由NFC+BLE+UWB組成。其相對于目前經典汽車防盜系統來看是全新的，已經沒有了RF(434MHz)和LF(125KHz)。從這個系統的組成可以預測，BLE后面將會替代RF實現遠距離遙控功能；UWB將會替代LF用作近距離通信以及測距定位；NFC將會替代IMMO用于近距離（10cm）解鎖和開啟發動機（可無電使用）。
作為汽車半導體的領頭羊，NXP已經給出了整體系統級解決方案，由S32K14x（BCM）+KW35/6（BLE）+NCJ29D5（UWB）+NCF33x0（NFC）組成。S32K系列汽車級MCU已然是業界的當紅小生，之前已經詳細介紹過，這里就不再贅述。我們重點介紹下KW35/6、NCF33x0和NCJ29D5。
BLE芯片KW35/6的特點如下：
汽車級BLE 5.0芯片，最高工作溫度105℃；
Cortex M0+內核，主頻最高可達48MHz；512KB Flash，64KB RAM；
最多可支持8個BLE組網；
最大3.5dBm發射強度；接收靈敏度可達-95dBm；
KW36帶有CAN（CAN FD）和LIN接口；
兩種封裝可選：6×6mm QFN40；7×7mm QFN48；
NFC讀寫卡芯片NCF3320、NCF3340的特點如下：
汽車級非接觸式通信的獨立NFC前端芯片，最高工作溫度105℃；
支持的協議有：
ISO/IEC 14443 A&B R/W support
FeliCa R/W support
R/W support for MIFARE 1K, 4K
R/W support for ISO15693 / 18000-3
支持3V至5.5V電源供電，RF驅動電流最大350mA;
具備增強的低功耗尋卡模式；
具有專用的中斷IRQ輸出引腳；
提供通用的和免費軟件庫便于平臺開發(NCF3340內集成庫)；
NCF3340為HVQFN40封裝；NCF3320為HVQFN32；
UWB芯片NCJ29D5的特點如下：
汽車級UWB專用收發芯片，最高工作溫度105℃；
滿足IEEE Std 802.15.4?標準；支持頻段6.0 GHz to 8.5 GHz；
支持數據通信速率110kbps，850kbps，6.8Mbps，7.8Mbps；
Cortex M33內核，256KB Flash，32KB RAM；
支持1.8V至3.6V電源供電；最大峰值脈沖發射強度12dBm；
支持AES128/256、SHA2-256加密算法；
6mm x 6 mm QFN40封裝；
很多小伙伴應該知道華為高端手機Mate和P系列已經可以利用NFC來作為奧迪及寶馬部分車型的鑰匙。而去年iPhone11發布時雖然沒有黑科技滿滿，但是增加的UWB功能依然吸睛無數。其實更多的汽車和手機廠商已經投入到這場大潮里。除了我們現在想到的，數年后的“數字鑰匙”也一定會實現許多更強大、更新奇的功能。也許要不了10年，我們真的就見不到“車鑰匙了”。