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摩托罗拉轮胎压力监测系统应时而动MC68HC908RF2

2020-01-08 02:15:20

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摩托罗拉轮胎压力监测系统应时而动MC68HC908RF2
作者:佚名

大量数据表明,对轮胎正确充气会大大降低爆胎的可能性。为了解决这个问题,轮胎压力监测系统(TPMS)的研究开始受到重视。直接TPMS
是在每个轮胎内使用压力传感器,并安装无线发射器,将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上的系统。使用直接系统,可以随时测定每个轮胎内部的实际瞬压,很容易确定故障轮胎。

  目前直接轮胎压力监测系统包括4个或5个(取决于备胎是否装备传感器)轮胎模块和一
个中央接收器模块。轮胎模块由压力传感器、温度传感器、控制模块(如ASIC或MCU)、发射器、天线以及电池组成。也可以包括更多的外部系统,如启动发射的低频(LF)探测器、惯性开关或无内置电池的电源等装置。

  一个简单的接收器模块由一根中央天线、一个接收器IC和一个与车辆其他部分相连接的接口组成。通用接口包括控制器局域网络(CAN)接口,该接口通常装备在车辆的车身控制器内。数据由车身控制器处理,当轮胎压力低时,它可以用来向司机提出警告。

  为了促进快速的产品开发,在此介绍一款直接TPMS系统,这套系统的中心部件是摩托罗拉MEMS压力传感器,它可以承受轮胎内的恶劣环境。

  轮胎模块之硬件

  传感器(Motorola器件号MPXY8020A)
是电容型MEMS压力传感器,专用于满足TPMS在温度和媒介兼容方面的要求。它是一个单体压力和温度传感器,并具备电源管理和数字输出功能。套件内的媒介保护过滤器可以使其硅片免受环境影响。该系统有4种操作模式:待机模式(耗电600mA)、测定气压模式、测定温度模式和输出数据读取模式。该设备要求控制器至少提供5个引脚:2个引脚用于控制其操作模式,
2个引脚用于数据串行交换,另外1个引脚用于接收数据。
8020型还具有复位针,该针作为一个输出端子,大约每小时向控制器发送复位信号,以保证单片机的损坏并不意味着需要更换轮胎模块。

  控制器(Motorola器件号MC68HC908RF2)是在一个32针QFP封装中结合8位Fla
sh单片机和UHF发射器的器件。单片机连接传感器,定期检查气压和温度数据。它还连接与其在一起的发射器,并根据所使用晶振的不同,用315MHz或434MHz的频率发送数据。
轮胎模块之软件

  许多TPMS供应商所采用的行业标准是轮胎模块为7年至10年的使用寿命。因为轮胎模块是由一块锂电池供电,因此需要高效率的算法。

  TPMS的软件很简单,只有3种主要功能:测量、处理数据和传输。而当多个轮胎模块同时发送数据时会发生数据冲突。为了避免由冲突造成的数据丢失,模块应在每个数据帧之间,在随机时间间隔内发送多个数据帧,而不是一个数据帧。这将大大降低数据丢失的可能性,但也将缩短电池的使用寿命,并增加接收器软件的复杂性。理想的折衷办法是
在每隔10ms-100ms的间隔发送3个-4个数据帧。

  接收器模块之硬件

  摩托罗拉的MC33594器件是高温集成UHF接收器模块。这种IC能够接收并解调OOK或FSK调制的Manchester编码数据,同时通过一条串行外围接口(SPI)总线将其发送出去。采用FSK调制,可支持数据管理器——
Manchester数据解码器(这是在TPMS中采用这种IC的最佳方法)。如果有匹配的天线,它的灵敏度是-103dBm。

  接收器所选的控制器与TPMS无关。MC33594接收机将它所接收的数据按顺序发送,这样任何控制器都可以接收、处理数据,在出现异常情况时可向司机告警。.

  接收机模块之软件

   MC33594接收机IC是高度集成的,非常简单,通过一个MCU来控制,特别是当MCU含有硬件 SPI时,则更简单。

  由于数据管理器支持MC33594,天线接收的Manchester编码数据被解调、解码,并转换到S
PI协议,它通过这个协议与控制器通信。数据管理器非常智能,可以去掉叫醒信号、开始码和结束符(EOM)等数据帧,这样控制它的软件被大大减少。它还有许多节能选项,即使汽车停很长时间,它也不会消耗完一块电池。

  由于每个轮胎模块要发送相同格式的数据,接收机控制器能在收到全部数据帧后中断,这样它可以在大部分时间都处于低能耗睡眠状态。

  这套系统很容易升级,供应商可以提供更多功能,使自己的产品从竞争中脱颖而出。(中国电子报)