基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線收發(fā)芯片CC1100的TPMS

3.1系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

接收模塊和采樣模塊采用主從方式，接收模塊可看做是主設(shè)備，輪胎內(nèi)部的采樣模塊是從設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)采樣發(fā)射模塊與接收模塊之間可靠的無線通信，兩者之間必須以一定的協(xié)議進(jìn)行。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)中包括協(xié)調(diào)器、FFD(全功能器件)和RFD(簡化功能器件)，并支持星形網(wǎng)絡(luò)、樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)3種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？紤]到普通小轎車有4個(gè)輪胎和1個(gè)備用輪胎，每個(gè)輪胎內(nèi)的采樣發(fā)射模塊作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的1個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)之間不進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，只與車廂內(nèi)的接收模塊進(jìn)行通信，因而選用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。RFD子節(jié)點(diǎn)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)以幀的形式傳送給接收端，再由接收端主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后顯示出來。圖5是ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀格式。

3.2軟件設(shè)計(jì)

采樣發(fā)射模塊與接收模塊(主機(jī))間的通信模式如圖6所示。

采樣發(fā)射模塊向接收模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)幀格式如圖7所示。

3.2.1采樣發(fā)射模塊程序流程

采樣發(fā)射模塊的主程序流程如圖8所示。當(dāng)CC1100檢測到喚醒命令時(shí)被激活，并喚醒MCU。MCU配置CC1100進(jìn)入發(fā)射模式。MCU采集傳感器檢測到輪胎內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，由CC1100發(fā)往主機(jī)。發(fā)送成功后，CC1100和MCU則重新進(jìn)入休眠狀態(tài)。寄存器配置如表1所示。

3.2.2接收模塊程序流程

接收模塊的程序流程如圖9所示。

接通電源后，AT48先進(jìn)行初始化，再對(duì)CC1100進(jìn)行配置。當(dāng)MCU檢測到振動(dòng)信號(hào)時(shí)，給采樣發(fā)射模塊發(fā)送激活命令。發(fā)送命令成功后，立刻進(jìn)入接收模式，若CC1100接收狀態(tài)準(zhǔn)備好，則可以接收數(shù)據(jù)。若接收到的數(shù)據(jù)是有效的，則將接收到的ID與存儲(chǔ)在單片機(jī)E2PROM中的ID碼進(jìn)行比較，如果與其中的某個(gè)ID相匹配則數(shù)據(jù)就被處理并保存。當(dāng)檢測到溫度、壓力值偏離正常值則進(jìn)行報(bào)警，提醒駕駛員注意。駕駛員也可通過顯示器察看當(dāng)前檢測到的輪胎內(nèi)部的溫度和壓力值。
具體實(shí)現(xiàn)程序段如下：

4結(jié)束語

本文提出的基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線收發(fā)芯片CC1100的TPMS，充分利用無線收發(fā)芯片CC1100、AT48和傳感器SP12的特性，采用低功耗、低復(fù)雜度的ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為通信協(xié)議，在電磁波激活模式下，發(fā)送數(shù)據(jù)包成功后CC1100可以進(jìn)入深度休眠狀態(tài)，大大降低了模塊功耗。每個(gè)輪胎都設(shè)置了固定的ID碼以避免外界的干擾，駕駛員可以在駕駛室手動(dòng)讀取任何一個(gè)輪胎的溫度、壓力值，實(shí)時(shí)監(jiān)測輪胎狀況，預(yù)防輪胎故障。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為防止汽車爆胎提供了一個(gè)有效的途徑。