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1、轮胎压力监控增强汽车的安全性未来数年内，安全性一直是推动轮胎压力监控系统(TPMS)发展的主要动力，因为许多交通事故的发生都与轮胎的缺陷有关，因此，TPMS有望成为发展最快的汽车电子应用。本文介绍菲利浦公司的胎压监测系统方案。业界统计显示，不恰当的轮胎压力可能破坏汽车的稳定性并影响汽车的驾驶和制动，每年因此而导致的交通事故高达数十万起。较低的轮胎压力几乎与所有涉及制动的撞车有关，因为较低的轮胎压力将导致刹车的距离增大。许多汽车司机往往忽视了轮胎中的隐患，尽管轮胎是保障汽车性能的最重要因素之一。适当充气的轮胎不仅可以增强安全性和性能，还能节省燃料并延长轮胎的寿命。然而，20的轮胎仍处于40的亚充
2、气状态(under-inflated)。这不仅显著地降低了轮胎的寿命，而且还增加了燃料消耗。根据固特异(Goodyear)公司的数据，亚充气状态下每下降3个PSI将使燃料增加1。美国交通部国家高速公路交通安全管理署(NHTSA)最近要求，自2007年起，所有在美国出售的汽车都必须装备轮胎压力监控系统(TPMS)。当汽车轮胎处于25的亚充气状态时，这些系统将向驾驶员发出警告，以有效地防止轮胎破损，从而避免汽车在轮胎充气不足情况下负重行使而导致交通事故。美国已制订法规要求自2003年下半年起，所有新组装的汽车都必须装备TPMS。这主要是因为2000年夏发生的一系列交通事故的起因都是由于亚充气的轮胎
3、在行驶过程中从车体分离而导致追尾。新颁布的法令要求使用更先进的直接TPMS，即对每个轮胎中都进行压力监控。直接TPMS不仅有助于预防交通事故，而且每年节约的燃料消耗和汽车维护费用可达17亿美元，因为亚充气轮胎将缩短轮胎的寿命并增加燃料消耗(NHTSA)。TPMS市场未来，轮胎压力监控系统的市场将非常巨大。咨询公司Strategy Analytics指出，未来数年中，轮胎压力监控有望成为汽车电子系统中增长最快的领域，2010年将达到3000万套。作为为数不多的几家既能提供直接TPMS解决方案，又能提供相关信号调节芯片(P2SC)的公司，飞利浦(Philips)有望占据很大的市场份额。直接测量系统
4、图题:胎压监测模块本身由以下三个部分组成：1. 压力传感器(通常为压阻式模拟器件)；2. 压力传感器信号调节芯片(可以集成在压力传感器中)；3. 射频发射器装置。直接轮胎压力监控系统是能在轮胎内部直接测量轮胎压力的监控系统。为此，胎压监测模块将位于轮胎中(通常位于充气阀旁边)并通过射频(RF)将其测量的数据广播至中央接收器。这种射频链接运用了与遥控车门开关 (Remote Keyless Entry, RKE) 系统相同的射频原理和频率范围。由于RKE系统已经广泛地应用于现代汽车中，因此这种射频链接可以与RKE系统共享资源，以节省整个系统的成本。飞利浦公司的TPMS采用了与业界领先的遥控车门开
5、关技术相同的射频链接，这已通过现场测试并被生产商采用，如Siemens VDO公司的无插孔感应门系统(Passive Entry System, PASE)。胎压监测模块本身由以下三个部分组成：1. 压力传感器(通常为压阻式模拟器件)；2. 压力传感器信号调节芯片(可以集成在压力传感器中)；3. 射频发射器装置。胎压监测模块必须能承受-40 C 至 150 C以上的温度以及高达2000g的加速度。极端环境下，还将使用一些特殊器件以保证寿命达到10年。胎压监测模块中的压力传感器是一个典型的微电子机械系统(MEMS)器件。目前，只有很少几家主要的专业公司具有TPMS方面的专业技能和经验以生产能在真
6、实恶劣环境下保证足够鲁棒性的传感器。胎压监测模块的封装也很重要，封装包括下面所描述的压力传感器信号调节芯片。来自硅片传感器的信号必须经过放大和数字化，而整个器件还需要进行校准和初始化。飞利浦公司的传感器信号处理芯片P2SC从传感器桥(sensor bridge)采集信号后，对信号进行数字化处理，然后直接在芯片上测量温度并执行所需的全部校准和初始化操作。P2SC带有基于STARC的精简指令集计算机(RISC)第二代微控制器内核，该内核通过了RKE应用的现场检验并专用于TPMS。P2SC的功耗也经过优化后降至最低，而且作为一项特有的性能，P2SC还能通过车轮识别特性解决自转问题。目前正在使用的基于
7、UHF发射器的外部SAW或PLL既能分离使用，也能集成到设备中。但是，飞利浦半导体业已发布了与UHF PLL集成至同一芯片的第二代P2SC。这有助于在压力感应模块中进一步降低PCB的成本和尺寸。以后，该器件还将完全集成至“智能传感器”封装中：轮胎上只有一块芯片和一套封装解决方案。如前所述，TPMS的接收器装置也是基于与RKE接收器类似的技术。因此，现有的射频接收器可以在TPMS和RKE之间实现共享。这能显著地降低成本，因此众多的汽车制造商已经强烈要求供应商将RKE和TPMS集成至一套系统中。经过校准和初始化，现在每个轮胎都能够发送压力信息至驾驶室的仪表盘中，而车身控制器也能判断信号来自哪个轮胎
8、。但如果驾驶员正在更换(旋转)轮胎，那么将发生什么情况呢？我们可以通过以下途径解决这个问题：1. 每个车轮都安装专用的射频接收器；2. 感应测量不受速度的影响，测量包含ABS/ESP信息；3. 射频信号(RSSI)的放大分析；4. 双向射频链接；5. 低频唤醒(LF wakeup)。飞利浦选择了低频唤醒方案进行轮胎定位。该解决方案的成本相对低廉并能实现可靠的立即识别。小低频(125KHz)驾驶室天线发送唤醒信号至特定的胎压监测模块，胎压监测模块通过射频链接发送响应信号。低频唤醒必须在驾驶室天线与胎压监测模块之间弥合约1m的距离，这已被证明完全可行，飞利浦半导体公司的无源遥控开锁(Passive
9、 Keyless Entry, PKE)技术即能实现。此外，遥控开启车门时也需要在两者之间弥合类似的一段距离。另外，胎压监测模块中的三维(3D)接口也需要为接收到的唤醒信号保证与信号发射源无关的灵敏度。压力监控系统早在多年前就已实现，但只装备在高端的豪华汽车上。当代的TPMS基于压力传感器，包含了专门用来调节压力和温度信号的ASIC。然而，新的法令将使得TPMS成为各种型号汽车的标准配置。P2SC是能提供低频唤醒和高频返回信号的直接测量解决方案，这意味着系统可以“请求”每个轮胎报告当前的压力状况并将这些信息中继给驾驶员。一旦启动点火，每个轮胎就将被“唤醒”，并在驾驶员开动汽车之前汇报轮胎上的状
10、态信息。在整个行程中，轮胎将保持“唤醒”状态并定期更新状态信息。如果出现压力骤降情况，轮胎将自动将该信息中继给驾驶员，而无需进行先期唤醒。驾驶员将能利用仪表盘上的图标显示或虚拟汽车，获得轮胎压力信息。现在正在批量生产的下一代TPMS将利用微控制器(如飞利浦公司的P2SC)取代ASIC。由于胎压监测模块上的电池成本和寿命方面还有一些问题需要解决，汽车电子业界仍然需要继续研究使用更少电池的解决方案，如采用感应耦合或无源GHz技术。作者：Joerg Becker 汽车门禁系统营销经理 飞利浦半导体公司轮胎压力监控增强汽车的安全性未来数年内，安全性一直是推动轮胎压力监控系统(TPMS)发展的主要动力，
11、因为许多交通事故的发生都与轮胎的缺陷有关，因此，TPMS有望成为发展最快的汽车电子应用。本文介绍菲利浦公司的胎压监测系统方案。业界统计显示，不恰当的轮胎压力可能破坏汽车的稳定性并影响汽车的驾驶和制动，每年因此而导致的交通事故高达数十万起。较低的轮胎压力几乎与所有涉及制动的撞车有关，因为较低的轮胎压力将导致刹车的距离增大。 许多汽车司机往往忽视了轮胎中的隐患，尽管轮胎是保障汽车性能的最重要因素之一。适当充气的轮胎不仅可以增强安全性和性能，还能节省燃料并延长轮胎的寿命。然而，20的轮胎仍处于40的亚充气状态(under-inflated)。这不仅显著地降低了轮胎的寿命，而且还增加了燃料消耗。根据固
12、特异(Goodyear)公司的数据，亚充气状态下每下降3个PSI将使燃料增加1。 美国交通部国家高速公路交通安全管理署(NHTSA)最近要求，自2007年起，所有在美国出售的汽车都必须装备轮胎压力监控系统(TPMS)。当汽车轮胎处于25的亚充气状态时，这些系统将向驾驶员发出警告，以有效地防止轮胎破损，从而避免汽车在轮胎充气不足情况下负重行使而导致交通事故。 美国已制订法规要求自2003年下半年起，所有新组装的汽车都必须装备TPMS。这主要是因为2000年夏发生的一系列交通事故的起因都是由于亚充气的轮胎在行驶过程中从车体分离而导致追尾。新颁布的法令要求使用更先进的直接TPMS，即对每个轮胎中都进
13、行压力监控。直接TPMS不仅有助于预防交通事故，而且每年节约的燃料消耗和汽车维护费用可达17亿美元，因为亚充气轮胎将缩短轮胎的寿命并增加燃料消耗(NHTSA)。TPMS市场 未来，轮胎压力监控系统的市场将非常巨大。咨询公司Strategy Analytics指出，未来数年中，轮胎压力监控有望成为汽车电子系统中增长最快的领域，2010年将达到3000万套。作为为数不多的几家既能提供直接TPMS解决方案，又能提供相关信号调节芯片(P2SC)的公司，飞利浦(Philips)有望占据很大的市场份额。图题:胎压监测模块本身由以下三个部分组成：1. 压力传感器(通常为压阻式模拟器件)；2. 压力传感器信号
14、调节芯片(可以集成在压力传感器中)；3. 射频发射器装置。直接测量系统 直接轮胎压力监控系统是能在轮胎内部直接测量轮胎压力的监控系统。为此，胎压监测模块将位于轮胎中(通常位于充气阀旁边)并通过射频(RF)将其测量的数据广播至中央接收器。这种射频链接运用了与遥控车门开关 (Remote Keyless Entry, RKE) 系统相同的射频原理和频率范围。由于RKE系统已经广泛地应用于现代汽车中，因此这种射频链接可以与RKE系统共享资源，以节省整个系统的成本。飞利浦公司的TPMS采用了与业界领先的遥控车门开关技术相同的射频链接，这已通过现场测试并被生产商采用，如Siemens VDO公司的无插孔
15、感应门系统(Passive Entry System, PASE)。 胎压监测模块本身由以下三个部分组成：1. 压力传感器(通常为压阻式模拟器件)；2. 压力传感器信号调节芯片(可以集成在压力传感器中)；3. 射频发射器装置。 胎压监测模块必须能承受-40 C 至 150 C以上的温度以及高达2000g的加速度。极端环境下，还将使用一些特殊器件以保证寿命达到10年。 胎压监测模块中的压力传感器是一个典型的微电子机械系统(MEMS)器件。目前，只有很少几家主要的专业公司具有TPMS方面的专业技能和经验以生产能在真实恶劣环境下保证足够鲁棒性的传感器。 胎压监测模块的封装也很重要，封装包括下面所描述
16、的压力传感器信号调节芯片。 来自硅片传感器的信号必须经过放大和数字化，而整个器件还需要进行校准和初始化。飞利浦公司的传感器信号处理芯片P2SC从传感器桥(sensor bridge)采集信号后，对信号进行数字化处理，然后直接在芯片上测量温度并执行所需的全部校准和初始化操作。P2SC带有基于STARC的精简指令集计算机(RISC)第二代微控制器内核，该内核通过了RKE应用的现场检验并专用于TPMS。P2SC的功耗也经过优化后降至最低，而且作为一项特有的性能，P2SC还能通过车轮识别特性解决自转问题。 目前正在使用的基于UHF发射器的外部SAW或PLL既能分离使用，也能集成到设备中。但是，飞利浦半
17、导体业已发布了与UHF PLL集成至同一芯片的第二代P2SC。 这有助于在压力感应模块中进一步降低PCB的成本和尺寸。以后，该器件还将完全集成至“智能传感器”封装中：轮胎上只有一块芯片和一套封装解决方案。 如前所述，TPMS的接收器装置也是基于与RKE接收器类似的技术。因此，现有的射频接收器可以在TPMS和RKE之间实现共享。这能显著地降低成本，因此众多的汽车制造商已经强烈要求供应商将RKE和TPMS集成至一套系统中。 经过校准和初始化，现在每个轮胎都能够发送压力信息至驾驶室的仪表盘中，而车身控制器也能判断信号来自哪个轮胎。但如果驾驶员正在更换(旋转)轮胎，那么将发生什么情况呢？ 我们可以通过
18、以下途径解决这个问题：1. 每个车轮都安装专用的射频接收器；2. 感应测量不受速度的影响，测量包含ABS/ESP信息；3. 射频信号(RSSI)的放大分析；4. 双向射频链接；5. 低频唤醒(LF wakeup)。 飞利浦选择了低频唤醒方案进行轮胎定位。该解决方案的成本相对低廉并能实现可靠的立即识别。小低频(125KHz)驾驶室天线发送唤醒信号至特定的胎压监测模块，胎压监测模块通过射频链接发送响应信号。低频唤醒必须在驾驶室天线与胎压监测模块之间弥合约1m的距离，这已被证明完全可行，飞利浦半导体公司的无源遥控开锁(Passive Keyless Entry, PKE)技术即能实现。此外，遥控开启
19、车门时也需要在两者之间弥合类似的一段距离。另外，胎压监测模块中的三维(3D)接口也需要为接收到的唤醒信号保证与信号发射源无关的灵敏度。 压力监控系统早在多年前就已实现，但只装备在高端的豪华汽车上。当代的TPMS基于压力传感器，包含了专门用来调节压力和温度信号的ASIC。然而，新的法令将使得TPMS成为各种型号汽车的标准配置。 P2SC是能提供低频唤醒和高频返回信号的直接测量解决方案，这意味着系统可以“请求”每个轮胎报告当前的压力状况并将这些信息中继给驾驶员。一旦启动点火，每个轮胎就将被“唤醒”，并在驾驶员开动汽车之前汇报轮胎上的状态信息。在整个行程中，轮胎将保持“唤醒”状态并定期更新状态信息。
20、如果出现压力骤降情况，轮胎将自动将该信息中继给驾驶员，而无需进行先期唤醒。驾驶员将能利用仪表盘上的图标显示或虚拟汽车，获得轮胎压力信息。 现在正在批量生产的下一代TPMS将利用微控制器(如飞利浦公司的P2SC)取代ASIC。由于胎压监测模块上的电池成本和寿命方面还有一些问题需要解决，汽车电子业界仍然需要继续研究使用更少电池的解决方案，如采用感应耦合或无源GHz技术。轮胎压力监控系统改变汽车安全性能发表日期：2003-11-29 17:03:00 未来几年内，轮胎压力监控系统（TPMS）将成为发展最快的汽车电子应用系统之一。鉴于一系列交通事故都是由不合格的轮胎引起的，有关部门主要是出于安全的考虑
21、，要求在车辆上使用轮胎压力监控系统。2000年夏季，调查发现，某些轮胎在压力不足的状态下行驶，表面会出现裂痕，美国因此有超过650万个轮胎被召回。这些事件促使美国国会立法通过了车辆召回增强责任及备案法规(TREAD)，自2000年11月1日起开始实施。法规要求，自2004年起，所有在美国销售的新型车辆必须配备可测量全部轮胎压力的系统，并在轮胎压力严重不足时对驾驶员提出警告。不恰当的轮胎压力会破坏车辆的稳定性，影响车辆的操作性能和制动性能，根据行业内的统计数据，不恰当的轮胎压力也可能是每年数十万交通事故的罪魁祸首。在包括制动不灵造成的所有交通碰撞事故中，都可能找到轮胎压力低的影响。低轮胎压力会延
22、长刹车距离。尽管轮胎是车辆性能的最重要因素之一，许多汽车司机仍然忽视了轮胎的影响。正确充压的轮胎可增强安全性、车辆性能、燃油效率，并可延长轮胎使用寿命。然而，事实上，每五个轮胎中，就有一个压力不足达40%。这就导致了轮胎使用寿命大大减少，根据Goodyear最新的统计数据，轮胎压力每降低三个PSI，燃油消耗将增加约1%。推动轮胎压力监控系统普及的另一个动力来自所谓的低压运行轮胎，这种轮胎在较低的轮胎压力下也能良好运行，因而需要借助轮胎压力监控系统，在轮胎压力丧失时警告驾驶员。车辆召回增强责任及备案法规要求美国国家高速公路安全管理局(NHTSA)发布规定，自2004年起，在美国销售的所有汽车、轻
23、型卡车、多用途客车上必须将轮胎压力监控系统作为标准配置。美国国家高速公路安全管理局于2001年进行了测试，并于2001年7月26日在规则制定建议通告中公布了测试结果，通告中指出，与基于车速的间接测量系统相比，采用传感器直接测量轮胎压力的系统能够更好地检测轮胎压力不足的现象，具有更多的警告阈值，能更快地提供压力不足警告。轮胎压力监控系统市场轮胎压力监控系统的未来商业发展空间是巨大的。战略分析人士预计，在未来的几年里，轮胎压力监控将成为发展最快的汽车电子应用系统。全球汽车产量将从2001年的5200万辆客车、SUV轿车及轻型货车，预计增长到2008年的6800万辆，平均复合增长率(CAGR)为4%
24、。2001年，全球市场对直接轮胎压力监控系统的需求约为230万套，预计到2008年将达到2930万套左右，平均复合增长率为44%。飞利浦公司的轮胎压力监控系统采用与其业界领先的远程无键输入技术相同的射频链路，该技术在汽车行业已经得到成熟的应用。作为无线连接领域的技术领先者，以及固定和集成远程无键输入系统硅片技术的环球市场领先者，飞利浦公司已作好准备，服务于这一新兴的直接轮胎压力监控系统市场，为现有及未来的MEMS设备提供硅片解决方案。间接轮胎压力监控系统的增长将是有限的，将从2001年的69万套增长到2008年的74万套，平均复合增长率为3%。直接测量系统直接轮胎压力监控系统是一个连续、直接测
25、量轮胎内部压力的系统，轮胎模块被放置在轮胎内，通常连接在充气阀上，借助射频技术向中央接收器发送测量数据。该射频链路使用与现代车辆中常用的远程无键输入系统相同的射频原理和频率范围，因而可与远程无键输入系统实现共享，以降低整体系统成本。飞利浦公司业界领先的无键输入技术目前被西门子等制造商采用，西门子VDO的无源输入系统(PASE)便是应用实例之一。轮胎模块自身由三部分组成：一个压力传感器(通常为压阻模拟传感器)一个压力传感器信号调节芯片(可集成在传感器内)一个射频发送器轮胎模块需要承受40C到150C以上的温度，加速范围高达2000g。在如此苛刻的环境中，需要使用特殊的元件以保证模块的使用寿命最长
26、可达10年。来自硅片传感器的信号需要被放大和数字化，整个装置还需要被校准及初始化。飞利浦公司的传感器信号处理芯片P2SC从传感器桥接部分获取信号，将其转换成数字信号，然后从芯片上直接测量温度，并执行全部校准和初始化操作。P2SC芯片包括一个基于STARC的精减指令集计算机(RISC)微控制器核心，该核心已经在远程无键输入应用系统中获得了现场成熟的应用经验，可专用于轮胎压力监控系统。P2SC芯片的功率耗散已经优化到最低限度，它具备另一个独特的性能，可执行车轮识别功能以解决自动旋转问题。在校准和初始化后，每个轮胎都能够向仪表盘发送压力信息，车体控制器则负责识别信号来自哪个轮胎。不过，由于任何驾驶员
27、都有可能交换使用车轮，带来了车轮识别的新问题。飞利浦公司选择了低频率激发解决方案来识别车轮的位置。该方案并不昂贵，可实现快速可靠的识别。小型的低频率(125khz)驾驶室天线向特定的轮胎模块发送激发模式信号，轮胎模块通过射频链路反馈信号。低频激发需要桥接从驾驶室天线到轮胎模块大约1米的距离，事实证明，采用飞利浦半导体无源无键输入技术，上述桥接是可行的。飞利浦半导体无源无键输入技术早已付诸应用，可在相似的桥接距离范围内实现远距离遥控打开车门。轮胎模块的三维(3D)接口保证了对即将传送来的激发模式信号的独立定向敏感性能。轮胎压力监控系统早在几年前就已经应用在高档豪华汽车上。新一代轮胎压力监控系统基
28、于一个压力传感器，该传感器包含一个ASIC，用来调节压力和温度信号。新法规的实施将使轮胎压力监控系统成为所有车型的标准特性。P2SC芯片是一个直接测量解决方案，提供低频率激发及高频率回馈功能，这意味着，系统可以“询问”每个轮胎目前的压力信息，并将这一信息传送给驾驶员。每个轮胎在每次点火时都被“激发”，在开车前为驾驶员提供轮胎的状态信息，在车辆的整个行驶过程中，轮胎也都处于被激发状态，定时向驾驶员更新轮胎的状态信息。若遭遇轮胎压力骤然下降的情况，轮胎会自动将这一信息转发给驾驶员，而无需首先被激发。驾驶员借助不同的系统来获知轮胎压力信息，如图符显示或仪表盘上的虚拟汽车。目前正处于开发阶段的未来轮胎
29、压力监控系统，将用微控制器，如飞利浦公司的P2SC芯片取代ASIC。由于轮胎模块中电池的成本和使用寿命仍然是需要突破的难题，汽车电子行业将继续开发不使用电池的解决方案，如在无源GHz技术应用中采用电感耦合技术。基于GENovaSensor压力传感器的轮胎压力监控系统设计*TPMS压力温度1引言随着汽车消费市场的日益升温，汽车的安全性能更加被消费者所关注。在汽车的高速行驶中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70% 是由于爆胎引起的，而在美国这一比例高达80%。基于此，美国运输部(DOT)国家公路交通安全管理委员会
30、 (NHTSA) 出台法规。该法规规定:2003年11月到2006年10月31日期间美国新出厂的轻型汽车将逐步引入轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System)。鉴于如此大的市场潜力，国内外许多公司纷纷开始研制。2TPMS系统构成轮胎压力监测系统分为直接系统和间接系统。间接系统即通过车速传感器来确定轮胎压力变化的系统。直接系统一般由轮胎监测模块和主机接收显示模块构成。2.1轮胎监测模块轮胎监测模块主要是用来嵌入到轮胎里面，监测轮胎内部气压和温度状况，并通过无线调制方式发送到的主机显示模块，故轮胎监测模块主要应包含传感器、微控制器、UHF发射器以及供电电池。整
31、个模块放置在轮胎里面，在汽车高速行驶时轮胎内部产生高温情况下要能正常运行，并且能保证有效工作510年，故而模块的小型化、宽工作温度范围以及低功耗设计显得尤为重要。(1) NPX-C10746简介NPX-C10746是GE Nova Sensor公司最新推出的轮胎压力监测系统专用芯片，它是由一块带有大量外围器件的Philip 8bit RISC内核组成的高集成度芯片。(2) 监测模块硬件构成轮胎监测模块硬件结构图如图1所示。UHF发射芯片采用Atmel公司的ATA5757，该芯片集成度高、低功耗，能很好满足监测模块低功耗、小型化设计要求。图1TPMS系统监测模块硬件结构图监测模块供电采用Tadi
32、ran公司的TLH-2450长效锂亚硫酰氯扣式电池，该电池额定工作温度范围在-40+125之间，并具有外形尺寸小、能量密度更大、自放电极低的特点。此外，供电电池串联一个加速度开关(即图1中的Switch)，用作控制监测模块电源。当车轮转速超过2圈/秒时，加速度开关导通，监测模块开始工作。2.2主机接收显示模块主机显示模块安装在汽车驾驶台，通过改变指示灯颜色和数码显示来告知驾驶员，车辆各轮胎当前的压力、温度及供电电压状况是否异常。主机接收显示模块硬件结构图如图2所示，由接收天线、UHF接收器MC33594、微控制器P89LPC913等器件组成。图2TPMS系统主机显示模块硬件结构图MC33594
33、器件是，它能够接收并解调OOK或FSK调制的Manchester编码数据，同时通过一条串行外围接口(SPI)总线将其发送出去。通信中采用FSK调制方式时，MC33594支持数据管理器，可以去掉数据帧中的同步码、前导码和结束符(EOM)等字节，这样控制它的软件就可以大大简化。P89LPC930是Philip的一款微控制器，适合于许多要求高集成度、低成本的场合，可以满足多方面的性能要求。P89LPC930采用了高性能的处理器结构，指令执行速度6倍于标准80C51器件，且带有SPI总线接口，方便与MC33594之间的通信。3TPMS系统软件设计TPMS系统的软件比较简单，轮胎监测模块主要实现对气压、
34、温度及电源电压数据的测量、处理和数据传输。主机显示模块接收到数据帧，校验后显示气压、温度和电压值，并与报警阀值比较判断是否需要报警。3.1轮胎监测模块程序设计轮胎监测模块的主程序在执行完初始化功能，再根据当前气压与报警阀值的差值设置定时中断的时间后，然后就进入低功耗模式。模块供电电压及轮胎气压和温度的监测与数据的传输都放置在中断程序，中断结束立即进入低功耗模式。NPX-C10746内置中断定时时间大约为0.5至4秒，轮胎气压和温度正常时，可取3秒定时中断一次，调用NPX的轮胎气压和温度检测和补偿、CRC-16校验计算执行库后，通过无线方式发送给主机显示模块。在气压及温度接近或低于报警阀值时，缩
35、短定时中断时间，增加数据采样及发送频率。因为监测模块供电电压下降相对比较缓慢，这里采用软件计数定时中断来延长其检测周期，取20次中断(60秒)采样一次。定时中断程序流程如图3所示。3.2主机显示模块程序设计主机上电后，P89LPC930初始化，配置完MC33594，模块进入等待SPI数据工作状态。在接收到一个数据帧，CRC校验(采用查表法实现，减小MCU占用时间)和轮胎ID判断无误后，送数码显示并点亮相应的指示灯以表示各模块工作正常。当轮胎监测模块供电电压、气压及温度接近或低于报警阀值时，主机启动LED闪烁警告或蜂鸣器报警。程序流程图如图4所示。图3轮胎检测模块定时中断程序流程图图4主机显示模
36、块程序流程图3.3通讯及协议(1) 数据帧格式轮胎监测模块与主机显示模块之间的无线通讯采用固定数据帧长度进行，具体数据帧格式如表1所示:同步码的长度为16bit，设置成0xFB86。具体意义如下:l0xF(1111):MC33594至少需要四比特的同步码来唤醒它，并让它的内部电路稳定。l0xB8(1100 1000):MC33594的寄存器2被编程为0xB8，这样使前同步码中的0xB8数据被验证并接通数据管理器。l0x6(0110):MC33594中报头被使能，指示有实际意义的数据输出(从轮胎ID开始)。MC33594接收到的同步码不会发送到SPI总线，所以P89LPC930收到的数据帧从轮胎
37、ID编号开始共8个字节。轮胎ID编号长度为32 bit，它可用作表示轮胎监测模块所属TPMS系统的标志，并表明其被安装在哪个方位的轮胎，从而方便主机显示模块辨识。P89LPC930接收到数据帧后，会对轮胎ID编号进行检测，如果ID不匹配，数据帧就会被忽略。气压、温度和电压各占一个字节，代表当前测得的数值。CRC校验码通过监测模块调用NPX的CRC-16校验计算执行库生成，放置在数据帧帧尾。主机显示模块CRC校验正确后才进行相应处理，否则忽略该数据帧。(2) 通信设置系统无线通信载波频率选用433.92MHz，发射速率取9600 bps，采用FSK调制作方式。发射前先对数据帧进行曼彻斯特编码。曼彻斯特编码就是用两个bit位之间的电平变化来表示数字信号0或1。由高电平变为低电平表示数字0，反之则表示数字1。通过曼彻斯特编码可以以减小发射信号的直流分量，降低误码率，提高通信距离。4结束语基于GE NovaSensor压力传感器的轮胎压力监测系统集成度较高，稳定性好，能够同时监测轮胎气压、温度及监测模块供电电压三个关键参数。当轮胎漏气、温度升高等异常情况时，系统都会自动报警，从而确保行车安全，延长轮胎的使用寿命，降低燃油的消耗。此外，主机显示模块还可以通过扩展液晶显示、语音报警及提供与汽车控制系统接口等，来适应不同用户需要。vv