TPMS方案設計及芯片選擇

圖3左虛線(xiàn)框為輪胎內的壓力傳感器IC和發(fā)送IC為freescale公司的Mpxy8020A6或Mpxy8040A芯片和 MC68HC90RF2芯片。 Mpxy8020A6它內含壓力傳感器、溫度傳感器、電源控制和電池電壓檢測，喚醒功能的定時(shí)器，屬表面微機械CMOS加工工藝，SSOP封裝;而UHF 發(fā)送器+MCU(Flash)的MC68HC90RF2內含為2K用戶(hù)FLash ROM，定時(shí)器，集成的射頻(RF)發(fā)送器，低電壓檢測和RAM及內部時(shí)鐘發(fā)生器。則整個(gè)圖3左虛線(xiàn)框為Mpxy8020A6A與MC68HC90RF2 合成的遙測模塊示意圖。其圖3右側MC33591為UHF接收器內含鎖相環(huán)(PLL)超高頻開(kāi)關(guān)鍵控(00K)接收器;MC912DP256 接收端控制器內含256KFLash，12KRAM，4KEEPROM，up to 5CAN，1xJl850，256MHz工作須頻率。

當 然輪胎內的傳感器IC也可以選擇Melexis公司的MLX90603芯片。MLX90603它內部有16bit RISCMCU，8K byte Flash，256 byte RAM和128 byte EEPROM。MLX90603還有125KHz或13.56MHz LFinterface和壓力傳感器的補償接口(sensor interface)在IC內。最大的特點(diǎn)是它有不同的工作模式Shelf mode，Sleep mode，Runmode，Idlemode和適合RFID、RF應用的TDMA(Tag Direct Memory Access)mode，。這些都為降低發(fā)射端功耗、延長(cháng)電池使用壽命提供了最大的可能性。在發(fā)射IC方面，Melexis有不同頻率和調制的IC和汽車(chē) 級IC(工作溫度-40℃-125℃)，如315MHz，433MHz，868MHz和915MHz等ISM band頻段，IC FSK，ASK和FM等不同調制IC，可在1.85V-5.5V寬電壓范圍內工作，并且發(fā)射功率可在-12dBm--+10dBm范圍內調節。

2.22接收模塊與芯片選擇

其 圖3右側MC33591為UHF接收器內含鎖相環(huán)(PLL)超高頻開(kāi)關(guān)鍵控(00K)接收器;MC912DP256接收端控制器內含 256KFLash，12KRAM，4KEEPROM，up to 5CAN，1xJl850，256MHz工作須頻率。當然對于接收模塊處于LIN網(wǎng)絡(luò )的主節點(diǎn)即中央控制器，見(jiàn)圖1所示。也可選擇MLX82001 ， 該芯片是一個(gè)6位的、集成了LIN2.0并帶有增強型UART的MCU;從節點(diǎn)可選擇MLX81100集成了雙任務(wù)CPU和LIN收發(fā)器，是專(zhuān)門(mén)為L(cháng)IN 總線(xiàn)應用設計的MCU。

2.3 TPMS系統軟件設計考慮

在設計一個(gè)運行穩定、功效高的系統時(shí)，需要考慮的第一個(gè)因素就是 軟件。因為車(chē)輪模塊通常是用微控制器來(lái)執行命令的，所以應采用一種智能化算法實(shí)現預期的功效。其次，使用低頻功能是控制TPMS的非常有效的方法。在使用 低頻接口時(shí)，感應模塊可以始終處于電源關(guān)閉模式，只有在收到喚醒信號后，傳感器才會(huì )進(jìn)行測量和數據傳輸。除了降低功耗以外，低頻接口還具備設計靈活性和其 他一些優(yōu)勢。例如，低頻通訊可使系統通過(guò)低頻接口向微控制器發(fā)送特定命令，以對輪胎進(jìn)行重新校準和定位。值此以MLX90603帶有LF(Low Frequency)接口為例的發(fā)送模塊軟件設計方案作一說(shuō)明。MLX90603帶有LF(Low Frequency)接口，因此可以在大部分時(shí)間內將發(fā)射端處于休眠模式，需要時(shí)通過(guò)低頻信號將其喚醒，進(jìn)而進(jìn)行測量并通過(guò)TH720x發(fā)射芯片將測量得 到的數據發(fā)送給相應的LIN從節點(diǎn)。圖4是發(fā)射端的部分流程圖。本方案中，充分利用了MLX90603 中集成的TDMA(Tag Direct Memory Access)模塊，在MLX90603采集完數據后，配置TDMA、RF所需的寄存器，即可將MLX90603進(jìn)入Sleep mode，利用TDMA模塊自動(dòng)把要發(fā)射的數據傳輸給RF，以充分節省功耗。由于發(fā)射端工作在惡劣環(huán)境下，為了保證發(fā)送端和接收端進(jìn)行可靠的數據傳輸，考 慮到本應用信息量小、數據簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，我們采用信息冗余的方法來(lái)保證數據的可靠接收，即一幀數據發(fā)送N次。根據采集到的數據動(dòng)態(tài)調整發(fā)送次數N。

3、新型送器(遙控鑰匙)與接收器中幾種芯片的選用

3.1 MAX1473接收器與MAX7044發(fā)送器的選用

而 RF接收器器件 MAX1473是最新的300MHz至450MHzASK射頻接收器平均靈敏度為-114dBm，正常工作僅消耗5.5mA(典型值)的電流。內置鏡頻抑 制，無(wú)需通常使用的前端SAW濾波器。睡眠模式時(shí)，MAXl473可在小于250ps的時(shí)間內啟動(dòng)并發(fā)送數據，保證了更深的睡眠周期和更長(cháng)的電池壽命 MAX1473可工作于3V至5V的電源電壓。

而發(fā)送器中的MAX7044器件是可輸出+3dBmASK信號的發(fā)送器，采用微型的8引腳SOT封裝，采用占空比為50%的編碼方式時(shí)，如曼徹斯特碼，僅需消耗7.7mA的電流。MAX7044可使用電壓低至2.1V的單個(gè)鋰電池供電。

而 RF接收器器件 MAX1473是最新的300MHz至450MHzASK(振幅變換調制)射頻接收器平均靈敏度為-114dBm，正常工作僅消耗5.5mA(典型值)的 電流。內置鏡頻抑制，無(wú)需通常使用的前端SAW濾波器。睡眠模式時(shí)，MAX1473可在小于250ps的時(shí)間內啟動(dòng)并發(fā)送數據，保證了更深的睡眠周期和更 長(cháng)的電池壽命MAX1473可工作于3V至5V的電源電壓。該300MHz至450MHz發(fā)送器和接收器的最大優(yōu)點(diǎn)是能將你的RKE系統有效距離擴大一倍 理想應用子電池供電設備，包括鑰匙，汽車(chē)報警和胎壓檢測。

該300MHz至450MHz發(fā)送器和接收器的最大優(yōu)點(diǎn)是能將你的RKE系統有效距離擴大一倍(即控制范圍超過(guò)兩倍)是理想應用于電池供電設備，胎壓檢測的選擇也包括鑰匙，汽車(chē)報警。

3.2雙通道接收器同時(shí)捕捉兩種信號的MAX1471結構方框與應用

使用MA1471雙通道接收器同時(shí)捕捉兩種信號，即能同時(shí)接收ASK和FSK(頻率變換數據)，模式間切換時(shí)間為零。針對同時(shí)需要對 ASK和FSK解碼的低成本系統設計，MAXl471雙模接收器還可進(jìn)行自輪詢(xún)，器件可保持長(cháng)達8分鐘的睡眠模式，并可喚醒微處理器，以進(jìn)一步節省能源。max1471工作于300MHz至450MHz，包括內置的42dB(兆型值)鏡頻抑制混頻器，不需常見(jiàn)的SAW濾波器。MAXl471內置一個(gè)可用于 3.3V或5V的穩壓器，可在低至2.4V的電壓下工作。圖5為MAX1471結構方框與應用示意圖，從圖中表看出MAX1471也可用于汽車(chē)輪胎壓力監 視系統中接收器。

4、結束語(yǔ)

上述新型系信統與芯片的分析介紹，采用分布式結構的TPMS，其特點(diǎn)是，控制靈活，比較適合應用于前裝市場(chǎng)。而將LIN總線(xiàn)應用于TPMS的優(yōu)勢是為每個(gè)輪胎跟接收器比較接近，因此會(huì )大大節省每個(gè)發(fā)射器的功率，延長(cháng)系統的使用壽命。