基于ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片CC1100的TPMS

3.1系統拓撲結構

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備，輪胎內部的采樣模塊是從設備。為實(shí)現采樣發(fā)射模塊與接收模塊之間可靠的無(wú)線(xiàn)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)調器、FFD(全功能器件)和RFD(簡(jiǎn)化功能器件)，并支持星形網(wǎng)絡(luò )、樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )3種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構?？紤]到普通小轎車(chē)有4個(gè)輪胎和1個(gè)備用輪胎，每個(gè)輪胎內的采樣發(fā)射模塊作為ZigBee網(wǎng)絡(luò )的1個(gè)子節點(diǎn)，子節點(diǎn)之間不進(jìn)行數據的傳輸，只與車(chē)廂內的接收模塊進(jìn)行通信，因而選用星形拓撲結構。RFD子節點(diǎn)通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將數據以幀的形式傳送給接收端，再由接收端主機對數據進(jìn)行分析、處理后顯示出來(lái)。圖5是ZigBee網(wǎng)絡(luò )的數據幀格式。

3.2軟件設計

采樣發(fā)射模塊與接收模塊(主機)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)送的數據幀格式如圖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的數據進(jìn)行處理后，由CC1100發(fā)往主機。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CC1100進(jìn)行配置。當MCU檢測到振動(dòng)信號時(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)準備好，則可以接收數據。若接收到的數據是有效的，則將接收到的ID與存儲在單片機E2PROM中的ID碼進(jìn)行比較，如果與其中的某個(gè)ID相匹配則數據就被處理并保存。當檢測到溫度、壓力值偏離正常值則進(jìn)行報警，提醒駕駛員注意。駕駛員也可通過(guò)顯示器察看當前檢測到的輪胎內部的溫度和壓力值。
具體實(shí)現程序段如下：

4結束語(yǔ)

本文提出的基于ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片CC1100的TPMS，充分利用無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片CC1100、AT48和傳感器SP12的特性，采用低功耗、低復雜度的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)送數據包成功后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)監測輪胎狀況，預防輪胎故障。該系統的實(shí)現為防止汽車(chē)爆胎提供了一個(gè)有效的途徑。