綜合CAN和LIN通信功能的TPMS設(shè)計(jì)和應(yīng)用

引言

　　本文通過TPMS在國外某車型上的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，詳細(xì)介紹TPMS軟硬件設(shè)計(jì)方法。本方案中綜合了CAN、LIN總線的設(shè)計(jì)，滿足了TPMS在實(shí)際應(yīng)用中的整車布線要求，并與整車總線集成，真正實(shí)現(xiàn)了TPMS的系統(tǒng)化、智能化。

項(xiàng)目需求分析及TPMS系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　TPMS的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，除了產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)，需要更多關(guān)注其應(yīng)用環(huán)境——汽車本身，從TPMS的安裝、布線、功能、性能、通信、干擾等方面來分析，從而明確TPMS的設(shè)計(jì)要求，確定其技術(shù)方案。

TPMS技術(shù)需求分析

　　根據(jù)車輛具體環(huán)境，對(duì)TPMS的特殊技術(shù)要求分析如下：

　　a) 射頻信號(hào)傳輸是TPMS系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)輪胎內(nèi)發(fā)射信號(hào)要傳輸?shù)杰噧?nèi)接收系統(tǒng)時(shí)，首先輪胎要造成信號(hào)衰減，其次車輛本身的金屬殼體相當(dāng)于一個(gè)屏蔽盒，這樣會(huì)造成TPMS信號(hào)很不穩(wěn)定。特別在此項(xiàng)目中針對(duì)的高端車型，車輛對(duì)射頻信號(hào)的影響更大。

　　b) 輪胎內(nèi)的胎壓傳感模塊是TPMS設(shè)計(jì)中的核心內(nèi)容，由于輪胎內(nèi)惡劣的應(yīng)用環(huán)境，使其設(shè)計(jì)面臨諸多難點(diǎn)。

　　c)在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，原車具有1Mbps高速CAN的通信功能，因此TPMS必須與整車的CAN總線集成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息化、智能化控制。

TPMS應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

　　TPMS系統(tǒng)包含：四個(gè)胎壓傳感模塊、一個(gè)ECU主控模塊、兩個(gè)射頻數(shù)字天線模塊以及CAN/LIN通訊線材。其信息處理及傳輸過程如圖1所示。

圖1 TPMS信號(hào)處理流程

基于NPX1傳感芯片的發(fā)射模塊設(shè)計(jì)

傳感模塊的硬件電路設(shè)計(jì)

　　NPX是高精度傳感器和低功耗單片機(jī)的集成芯片，是應(yīng)用于TPMS的專用芯片，具有功能完善、性能可靠、應(yīng)用靈活等顯著優(yōu)點(diǎn)。主要實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎壓力/溫度的測(cè)量、信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)的計(jì)算和校準(zhǔn)、數(shù)字信號(hào)編碼輸出等過程。

　　T5754是高增益輸出的射頻芯片，通過不同的外圍電路設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)ASK/FSK調(diào)制信號(hào)。外部晶振Y1為該芯片提供基準(zhǔn)頻率，不同的頻率經(jīng)過32倍頻后，可以實(shí)現(xiàn)315MHz或434MHz的射頻信號(hào)。

　　圖 2是胎壓傳感模塊的原理圖，軟件設(shè)置P14作為數(shù)據(jù)流輸出端口，數(shù)據(jù)流的高低電平不斷切換開集電極三極管Q1的導(dǎo)通和閉合，而達(dá)到對(duì)晶振Y1負(fù)載電容 C7||C8的容值改變，由此影響晶振的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)FSK的調(diào)制功能。另外電路中的C1、L1、R1相并聯(lián)，組成低頻接口，專用于接收125kHz的低頻信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)胎壓傳感的主動(dòng)喚醒，從而進(jìn)行功能檢測(cè)或雙向通信。

圖2 傳感模塊原理圖

傳感模塊固件程序設(shè)計(jì)

　　傳感模塊的固件程序設(shè)計(jì)主要圍繞省電和可靠性設(shè)計(jì)。針對(duì)TPMS的特殊應(yīng)用，NPX具有ITOV、LTOV、LF WUP等中斷功能，這樣可以使整個(gè)發(fā)射模塊在大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)，只有當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，才處于短暫的工作狀態(tài)。