2 TPMS系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　TPMS的軟件比較簡(jiǎn)單，輪胎監(jiān)測(cè)模塊主要對(duì)氣壓、溫度及電源電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、處理和傳輸。主機(jī)顯示模塊接收到數(shù)據(jù)幀并經(jīng)校驗(yàn)后顯示氣壓、溫度和電壓值，并且與報(bào)警閾值進(jìn)行比較以判斷是否需要報(bào)警。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)低功耗設(shè)計(jì)要求非常高，所以應(yīng)盡可能合理安排程序流程，優(yōu)化軟件算法。

　　2.1 輪胎監(jiān)測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)

　　輪胎監(jiān)測(cè)模塊的主程序在執(zhí)行完初始化功能后便根據(jù)當(dāng)前氣壓值與報(bào)警閾值的差值設(shè)置定時(shí)中斷時(shí)間，然后進(jìn)入低功耗模式。模塊供電電壓、輪胎氣壓和溫度的監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)的傳輸都放置在中斷程序，中斷結(jié)束立即進(jìn)入低功耗模式。NPX-C10746內(nèi)置中斷定時(shí)時(shí)間大約為0.5秒～4秒，輪胎氣壓和溫度正常時(shí)，可取3秒定時(shí)中斷一次，調(diào)用NPX的輪胎氣壓和溫度檢測(cè)與補(bǔ)償、CRC-16校驗(yàn)計(jì)算執(zhí)行庫(kù)后，通過無(wú)線方式發(fā)送給主機(jī)顯示模塊。在氣壓及溫度接近或低于報(bào)警閾值時(shí)，縮短定時(shí)中斷時(shí)間，增加數(shù)據(jù)采樣及發(fā)送頻率。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)模塊供電電壓下降相對(duì)比較緩慢，這里采用軟件計(jì)數(shù)定時(shí)中斷來延長(zhǎng)其檢測(cè)周期，取20次中斷（60秒）采樣一次。定時(shí)中斷程序流程如圖3所示。

　　2.2 主機(jī)顯示模塊程序設(shè)計(jì)

　　主機(jī)上電后，P89LPC930初始化，配置完MC33594后，模塊進(jìn)入等待SPI數(shù)據(jù)工作狀態(tài)。在接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀并經(jīng)CRC校驗(yàn)（采用查表法實(shí)現(xiàn)，減小MCU占用時(shí)間）和輪胎ID判斷無(wú)誤后，送數(shù)碼顯示并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈以表示各模塊工作正常。當(dāng)輪胎監(jiān)測(cè)模塊供電電壓、氣壓及溫度接近或低于報(bào)警閾值時(shí)，主機(jī)啟動(dòng)LED閃爍警告或蜂鳴器報(bào)警。程序流程圖如圖4所示。

　　2.3 通訊及協(xié)議

　　2.3.1 數(shù)據(jù)幀格式

　　輪胎監(jiān)測(cè)模塊與主機(jī)接收顯示模塊之間的無(wú)線通訊采用固定的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度進(jìn)行，具體數(shù)據(jù)幀格式如表1所示。

　　同步碼的長(zhǎng)度為16bit，設(shè)置成0xFB86。具體意義如下：

　　·0xF（1111）：MC33594至少需要4bit的同步碼來喚醒它，并讓它的內(nèi)部電路穩(wěn)定。

　　·0xB8（11001000）：MC33594的寄存器2被編程為0xB8，這樣使前同步碼中的0xB8數(shù)據(jù)被驗(yàn)證并接通數(shù)據(jù)管理器。

　　·0x6（0110）：MC33594中報(bào)頭被使能，指示有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)輸出（從輪胎ID開始）。

　　MC33594接收到的同步碼不會(huì)被發(fā)送到SPI總線，所以P89LPC930收到的數(shù)據(jù)幀從輪胎ID編號(hào)開始共8個(gè)字節(jié)。

　　輪胎ID編號(hào)長(zhǎng)度為32bit，它可用于表示輪胎監(jiān)測(cè)模塊所屬TPMS系統(tǒng)的標(biāo)志，并表明其被安裝在哪個(gè)方位的輪胎，從而方便主機(jī)顯示模塊辨識(shí)。P89LPC930接收到數(shù)據(jù)幀后，會(huì)對(duì)輪胎ID編號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果ID不匹配，數(shù)據(jù)幀就會(huì)被忽略。

　　氣壓、溫度和電壓各占一個(gè)字節(jié)，代表當(dāng)前測(cè)得的數(shù)值。

　　CRC校驗(yàn)碼通過監(jiān)測(cè)模塊調(diào)用NPX的CRC-16校驗(yàn)計(jì)算執(zhí)行庫(kù)生成，放置在數(shù)據(jù)幀幀尾。主機(jī)接收顯示模塊CRC校驗(yàn)正確后才進(jìn)行相應(yīng)處理，否則忽略該數(shù)據(jù)幀。

　　2.3.2 通信設(shè)置

　　系統(tǒng)的無(wú)線通信載波頻率選用433.92MHz，發(fā)射速率取9600bps，采用FSK調(diào)制方式。發(fā)射前先對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行曼徹斯特編碼。曼徹斯特編碼（如圖5所示）就是用兩個(gè)bit之間的電平變化來表示數(shù)字信號(hào)0或1。由高電平變?yōu)榈碗娖奖硎緮?shù)字0，反之則表示數(shù)字1。通過曼徹斯特編碼可以減小發(fā)射信號(hào)的直流分量，降低誤碼率，提高通信距離。

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　　可以看出，基于NPX系列傳感器的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成度較高，穩(wěn)定性好，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓、溫度和監(jiān)測(cè)模塊供電電壓三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，當(dāng)輪胎出現(xiàn)漏氣、溫度升高等異常情況時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)報(bào)警，從而確保我們行車的安全，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，降低燃油的消耗。此外，主機(jī)接收顯示模塊還可以通過擴(kuò)展液晶顯示、語(yǔ)音報(bào)警及提供與汽車控制系統(tǒng)接口等來適應(yīng)不同用戶需要。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用在國(guó)內(nèi)某一型號(hào)的TPMS產(chǎn)品中，且運(yùn)行狀況比較良好。