綜合CAN和LIN通信功能的TPMS設計和應用

引言

　　本文通過(guò)TPMS在國外某車(chē)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(xiàn)的設計，滿(mǎn)足了TPMS在實(shí)際應用中的整車(chē)布線(xiàn)要求，并與整車(chē)總線(xiàn)集成，真正實(shí)現了TPMS的系統化、智能化。

項目需求分析及TPMS系統方案設計

　　TPMS的設計是一個(gè)系統工程，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(chē)本身，從TPMS的安裝、布線(xiàn)、功能、性能、通信、干擾等方面來(lái)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

　　根據車(chē)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系統中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。當輪胎內發(fā)射信號要傳輸到車(chē)內接收系統時(shí)，首先輪胎要造成信號衰減，其次車(chē)輛本身的金屬殼體相當于一個(gè)屏蔽盒，這樣會(huì )造成TPMS信號很不穩定。特別在此項目中針對的高端車(chē)型，車(chē)輛對射頻信號的影響更大。

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

　　c)在本項目設計中，原車(chē)具有1Mbps高速CAN的通信功能，因此TPMS必須與整車(chē)的CAN總線(xiàn)集成，實(shí)現系統的信息化、智能化控制。

TPMS應用方案設計

　　TPMS系統包含：四個(gè)胎壓傳感模塊、一個(gè)ECU主控模塊、兩個(gè)射頻數字天線(xiàn)模塊以及CAN/LIN通訊線(xiàn)材。其信息處理及傳輸過(guò)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(zhuān)用芯片，具有功能完善、性能可靠、應用靈活等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。主要實(shí)現對輪胎壓力/溫度的測量、信號放大、A/D轉化、數據的計算和校準、數字信號編碼輸出等過(guò)程。

　　T5754是高增益輸出的射頻芯片，通過(guò)不同的外圍電路設計可以實(shí)現ASK/FSK調制信號。外部晶振Y1為該芯片提供基準頻率，不同的頻率經(jīng)過(guò)32倍頻后，可以實(shí)現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作為數據流輸出端口，數據流的高低電平不斷切換開(kāi)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(shí)現FSK的調制功能。另外電路中的C1、L1、R1相并聯(lián)，組成低頻接口，專(zhuān)用于接收125kHz的低頻信號，可以實(shí)現對胎壓傳感的主動(dòng)喚醒，從而進(jìn)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(gè)發(fā)射模塊在大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)，只有當中斷發(fā)生時(shí)，才處于短暫的工作狀態(tài)。