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HackRF实现无线门铃信号分析重放

文章特点:数据解码方面实在是没什么信心,存在分析错乱的可能性,所幸发出来共同探讨,恳请鞭策。

0x01 概述

这是一款工作在315Mhz频段的无线遥控门铃,根据查阅官方手册以及芯片信息,确定其采用了eV1527 百万组编码芯片。这是一款无线发码专用集成电路,采用 CMOS 工艺制造,拥有 20 位内码,可预烧 100 万组内码组合,发射频率支持315Mhz与433Mhz。本文仅对基于录制的信号波形图进行简单分析,详细发码结构可参考相关文档。

EV1527芯片说明:http://www.sc-tech.cn/ev1527.pdf
EV1527码位波形图:http://wenku.baidu.com/view/1b54c361ddccda38376baf7c.html

 

编码模块特写:

 

0x02 信号分析

首先通过gqrx或SDR#对无线门铃的工作频率进行精确定位,我自己这款检测到的频率值为315.1Mhz,而公司的门铃则与说明书标称的一样为315Mhz ;

出现不同是因为EV1527芯片可根据电压和振荡电阻的匹配情况来确定其振荡频率,电压越高,频率越大,电阻越大,频率越小,从组合来看可以构成无数种振荡频率,大大降低了重复几率。

接下来对工作频段数据进行捕获录制,执行以下命令:

hackrf_transfer -r hell.iq -f 315100000 -s 8000000 -n 40000000

解释:记录数据到文件hell.iq、指定工作频率为315.1Mhz,指定采样率8Msps/s,指定采样样本数为40M,采样时间也就是5秒

并在5秒内按下遥控器按钮,此时铃声响起,数据也被记录下来了

重放信号以测试样本可靠性:

hackrf_transfer -t hell.iq -f 315100000 -s 8000000 -a 1 -l 40 -x 47

解释:指定发射信号源文件,指定工作频率315.1Mhz,指定采样率8Msps,开启天线增益控制,指定RX LNA(IF)增益为40,指定TX VGA(IF)增益为47

如果听见铃声响起,那说明这段信号是有效的,如果没有响起,可能是录制指定的频率不对或采样到的信号样本不完整,可多次尝试录制,如果是车钥匙等其他设备,其信号只有一次或几次有效性,俗称滚动码,这点请注意。

如果从单纯分析信号的角度考量,现阶段不一定需要重放信号;

现在我们使用音频处理软件 Audacity 对hell.iq文件进行信号分析,我们可以通过其展现信号波形图来判断信号的调制方式并加以分析

打开程序后点选“文件”—“导入”—“原始数据”— 配置如下

导入成功后显示如下图:

 

上面有14段完整的信号采样,我们选择一段信号后点击放大镜来进一步观察信号特征

上面是两段相同的脉冲信号,由1和0组成 ,因为我们已经预先知晓了该无线模块的调制模式为ASK/OOK 所以接下来的分析比较简单,这里面的OOK是ASK的一种特殊调制模式,叫做(On-Off-Keying),简单说它就是摩尔斯电码的工作方式。由于OOK的抗噪声性能不如其他调制方式,所以该调制方式在目前的卫星通信、数字微波通信中没有被采用,但是由于该调制方式的实现简单,在遥控、RFID等领域中仍然有着广泛应用。

我们将第一个最窄宽度的蓝色条状物当作标准宽度 1,空白区域当作0,空白区域的宽度能容纳几个标准宽度蓝条,就代表有几个0,以此类推,较宽的蓝色条状物能容纳几个标准宽度蓝条就代表有几个1。

经过计算和统计后,我们得出如下数据:

1000100011101000111011101000100011101110100011101110100011101000111010001110100010001000100011101

在我们按住遥控按钮的过程中,信号实际上是在持续不断的重复发射的,后面距离第二段脉冲信号经过计算大约有30个0,所以整段数据为

1000100011101000111011101000100011101110100011101110100011101000111010001110100010001000100011101000000000000000000000000000000

根据EV1527芯片说明,当工作电压在12V、振荡阻值80K情况下,其脉冲周期 T≈400μs,即0.4毫秒,脉冲周期是指前后相邻脉冲的间隔时间,这一参数将在后面模拟仿真时使用到。

由上面两组相同的信号样本结合芯片说明可知这是两组相同的帧码,每一帧码有25位,由同步码、内码、数据码组成,一帧码发完马上发下一帧码。

时序图:

数据解码:

接下来对上面捕获的数据进行解码,其他位我们可以这样理解,第一位SYN也就是1000,这段我们不予分析(实在不会,这是一段高低电平比t:31t的脉冲信号 ),后面的部分可以分为“百万组内码”和“数据码”,数据码我们已知是后四组,也就是1000100011101000,根据上诉分析可解出4个数字代表一位,每个数字脉冲周期是4t,这里的1代表高电平,0代表低电平,则1000可解为0,因为4t+12t先高后低表示0码,而1110可解为12t+4t先高后低,代表1码,最后整段解码得出0010这个发码组合,参考芯片说明一共有15种按键组合,当门铃被按下后则发出对应的发码组合给接收器中的EV1527芯片,接收器收到后就会处理响应,播放铃音了。

内码部分按照上述原理解码后得出:01011001101101010100,将二进制转换后得出 十进制:367444 十六进制:0x59B54 也就是这款芯片的百万组编码号了。

公司门铃内码解码后得出:1101001101101100101 十进制:432997 十六进制:0x69B65

0x03 数据汇总

#自己的门铃
产品型号:朗瑞特 LR-1688 直流款
发射模块:eV1527 百万组编码芯片
调制模式:ASK/OOK
工作频率:315.1Mhz
Vector:(1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
#公司门铃
产品型号:朗瑞特 LR-1688 交流款
发射模块:eV1527 百万组编码芯片
调制模式:ASK/OOK
工作频率:315Mhz
Vector:(1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)

0x04 模拟信号源发射

Repate模块用于设置脉冲周期;

由于我们的框图中使用采样率为1MHz,那么想让每个数字所占用的时间t=0.4ms的话,则需要使Vector Source里的每个数字重复 1e6*0.5*10^(-3)=400 次。于是将Repeat模块的Interpolation设置为400即可。

Gnuradio框图:

 

posted on 2016-03-12 13:44 K1two2 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

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