汽車(chē)無(wú)線(xiàn)傳感器的研究與設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1．4 無(wú)線(xiàn)通信模塊
由于不同品牌汽車(chē)的差異性，造成了射頻技術(shù)(RF)運行環(huán)境的不確定性。無(wú)線(xiàn)通訊模塊必須滿(mǎn)足兩個(gè)基本的設計標準：第一，多頻段通信，選擇低功耗的射頻(RF)芯片，即433／868／915 MHz頻段收發(fā)器nRF905和2．4 GHz頻段nRF2401收發(fā)器；第二，兩種可供選擇的天線(xiàn)(如圖4所示)，PCB(簡(jiǎn)潔、低功耗，但難調節)和外部天線(xiàn)(與PCB相反)。不同射頻頻段和天線(xiàn)之間具有切換的功能，以保證通信暢通，特別是在引擎艙和駕駛艙之間有厚金屬板擋板的車(chē)輛中。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/197351.htm
1．5 微控制器
對微控制器芯片選擇Atmel ATmega88，因為它具有低功耗，還有待機模式和主動(dòng)模式的快速轉換功能，所以無(wú)線(xiàn)傳感器能夠在非常短的時(shí)間完成數據的測量和傳輸；它有一個(gè)內置的掉電檢測電路，可用來(lái)提醒用戶(hù)傳感器網(wǎng)絡(luò )電池是否需要更換；它還有一個(gè)內置的A／D轉換器，可以將傳感器的模擬信號轉換成具有10位數字值的數字信號(零代表0 V，210-1代表電源電壓和最大可能電壓)。
以上只是說(shuō)明了單個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器的設計。然而，在實(shí)際的汽車(chē)測試環(huán)境中，還必須考慮有多少個(gè)傳感器在同時(shí)工作，有多大量的數據需要傳輸。
2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )
無(wú)線(xiàn)傳感器的數據通信將用到時(shí)分多址通信協(xié)議。使用時(shí)分多址(TDMA)意味著(zhù)只有有用的數據才能在通信模式(較高功率)下傳輸和接受，因此無(wú)線(xiàn)傳感器其他任何時(shí)候都處于即時(shí)通信模式。我們假設一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器(主)作為恒定的數據接收器(星形拓撲網(wǎng)絡(luò ))，且無(wú)線(xiàn)傳感器是有汽車(chē)電池供電(所以無(wú)需考慮主無(wú)線(xiàn)傳感器的電源問(wèn)題)，除了發(fā)揮中央處理器的作用外，當所有子無(wú)線(xiàn)傳感器開(kāi)始傳輸數據的時(shí)候，主無(wú)線(xiàn)傳感器會(huì )同步返給子無(wú)線(xiàn)傳感器一個(gè)專(zhuān)門(mén)的請求信息。
兩個(gè)收發(fā)器240位射頻數據包，采用十五個(gè)16位的數據包(3位配給具有5通道的A／D轉換器，10位配給感測數據，3位剩余)。10 ms的窗口時(shí)間足夠接收器處理單個(gè)數據包，最小的TDMA也要5ms的間隔。
下面計算一下此網(wǎng)絡(luò )可負載無(wú)線(xiàn)傳感器的最大數量，即一個(gè)TDMA網(wǎng)絡(luò )可以支持的數值。
定義：NP=數據包中的數據位號=240；MB=測量尺寸(位數)=16；SIl=采樣時(shí)間間隔(用戶(hù)自定義單位：秒)；SN=傳感器數量(用戶(hù)自定義 單位：秒)；TT=使用TDMA協(xié)議時(shí)，每個(gè)收發(fā)器所需最小時(shí)間=5ms；MT=MCU處理每個(gè)數據包所需要的最小時(shí)間=10ms。
基于以上定義，以下數據可以計算的變量為：
Sp=樣品包數=
=15；TA=平均傳輸時(shí)間間隔；TM=每個(gè)主傳感器在TDMA協(xié)議下傳輸和處理的平均窗口時(shí)間(單位：毫秒)；
傳感器按采樣時(shí)間間隔率每采樣15次將發(fā)送一個(gè)數據包，平均傳輸時(shí)間間隔是這樣的：TA=SP*SI。
如果每一個(gè)TA傳感器傳送一個(gè)數據包，那么每一個(gè)傳感器可以獲得一個(gè)時(shí)分多路復用的時(shí)間窗。為了精確計算時(shí)間槽的大小，間隔時(shí)間必須除以網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)數。1 000轉換為毫秒如下：
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