綜合CAN和LIN通信功能的TPMS設計和應用

引言

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

項目需求分析及TPMS系統(tǒng)方案設計

　　TPMS的設計是一個系統(tǒng)工程，除了產(chǎn)品本身的設計，需要更多關(guān)注其應用環(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的設計要求，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TPMS的特殊技術(shù)要求分析如下：

　　a) 射頻信號傳輸是TPMS系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵技術(shù)。當輪胎內(nèi)發(fā)射信號要傳輸?shù)杰噧?nèi)接收系統(tǒng)時，首先輪胎要造成信號衰減，其次車輛本身的金屬殼體相當于一個屏蔽盒，這樣會造成TPMS信號很不穩(wěn)定。特別在此項目中針對的高端車型，車輛對射頻信號的影響更大。

　　b) 輪胎內(nèi)的胎壓傳感模塊是TPMS設計中的核心內(nèi)容，由于輪胎內(nèi)惡劣的應用環(huán)境，使其設計面臨諸多難點。

　　c)在本項目設計中，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，實現(xiàn)系統(tǒng)的信息化、智能化控制。

TPMS應用方案設計

　　TPMS系統(tǒng)包含：四個胎壓傳感模塊、一個ECU主控模塊、兩個射頻數(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信號處理流程

基于NPX1傳感芯片的發(fā)射模塊設計

傳感模塊的硬件電路設計

　　NPX是高精度傳感器和低功耗單片機的集成芯片，是應用于TPMS的專用芯片，具有功能完善、性能可靠、應用靈活等顯著優(yōu)點。主要實現(xiàn)對輪胎壓力/溫度的測量、信號放大、A/D轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)的計算和校準、數(shù)字信號編碼輸出等過程。

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

　　圖 2是胎壓傳感模塊的原理圖，軟件設置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的導通和閉合，而達到對晶振Y1負載電容 C7||C8的容值改變，由此影響晶振的諧振頻率，實現(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，可以實現(xiàn)對胎壓傳感的主動喚醒，從而進行功能檢測或雙向通信。

圖2 傳感模塊原理圖

傳感模塊固件程序設計

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