TPMS方案設計及芯片選擇

圖3左虛線框為輪胎內(nèi)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(nèi)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(nèi)含為2K用戶FLash ROM，定時器，集成的射頻(RF)發(fā)送器，低電壓檢測和RAM及內(nèi)部時鐘發(fā)生器。則整個圖3左虛線框為Mpxy8020A6A與MC68HC90RF2 合成的遙測模塊示意圖。其圖3右側(cè)MC33591為UHF接收器內(nèi)含鎖相環(huán)(PLL)超高頻開關鍵控(00K)接收器;MC912DP256 接收端控制器內(nèi)含256KFLash，12KRAM，4KEEPROM，up to 5CAN，1xJl850，256MHz工作須頻率。

當 然輪胎內(nèi)的傳感器IC也可以選擇Melexis公司的MLX90603芯片。MLX90603它內(nèi)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(nèi)。最大的特點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(diào)制的IC和汽車 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(diào)制IC，可在1.85V-5.5V寬電壓范圍內(nèi)工作，并且發(fā)射功率可在-12dBm--+10dBm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

2.22接收模塊與芯片選擇

其 圖3右側(cè)MC33591為UHF接收器內(nèi)含鎖相環(huán)(PLL)超高頻開關鍵控(00K)接收器;MC912DP256接收端控制器內(nèi)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)絡的主節(jié)點即中央控制器，見圖1所示。也可選擇MLX82001 ， 該芯片是一個6位的、集成了LIN2.0并帶有增強型UART的MCU;從節(jié)點可選擇MLX81100集成了雙任務CPU和LIN收發(fā)器，是專門為LIN 總線應用設計的MCU。

2.3 TPMS系統(tǒng)軟件設計考慮

在設計一個運行穩(wěn)定、功效高的系統(tǒng)時，需要考慮的第一個因素就是 軟件。因為車輪模塊通常是用微控制器來執(zhí)行命令的，所以應采用一種智能化算法實現(xiàn)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，感應模塊可以始終處于電源關閉模式，只有在收到喚醒信號后，傳感器才會進行測量和數(shù)據(jù)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(tǒng)通過低頻接口向微控制器發(fā)送特定命令，以對輪胎進行重新校準和定位。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明。MLX90603帶有LF(Low Frequency)接口，因此可以在大部分時間內(nèi)將發(fā)射端處于休眠模式，需要時通過低頻信號將其喚醒，進而進行測量并通過TH720x發(fā)射芯片將測量得 到的數(shù)據(jù)發(fā)送給相應的LIN從節(jié)點。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(shù)據(jù)后，配置TDMA、RF所需的寄存器，即可將MLX90603進入Sleep mode，利用TDMA模塊自動把要發(fā)射的數(shù)據(jù)傳輸給RF，以充分節(jié)省功耗。由于發(fā)射端工作在惡劣環(huán)境下，為了保證發(fā)送端和接收端進行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，考 慮到本應用信息量小、數(shù)據(jù)簡單的特點，我們采用信息冗余的方法來保證數(shù)據(jù)的可靠接收，即一幀數(shù)據(jù)發(fā)送N次。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整發(fā)送次數(shù)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(nèi)置鏡頻抑 制，無需通常使用的前端SAW濾波器。睡眠模式時，MAXl473可在小于250ps的時間內(nèi)啟動并發(fā)送數(shù)據(jù)，保證了更深的睡眠周期和更長的電池壽命 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，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(diào)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(nèi)置鏡頻抑制，無需通常使用的前端SAW濾波器。睡眠模式時，MAX1473可在小于250ps的時間內(nèi)啟動并發(fā)送數(shù)據(jù)，保證了更深的睡眠周期和更 長的電池壽命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)點是能將你的RKE系統(tǒng)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)點是能將你的RKE系統(tǒng)有效距離擴大一倍(即控制范圍超過兩倍)是理想應用于電池供電設備，胎壓檢測的選擇也包括鑰匙，汽車報警。

3.2雙通道接收器同時捕捉兩種信號的MAX1471結構方框與應用

使用MA1471雙通道接收器同時捕捉兩種信號，即能同時接收ASK和FSK(頻率變換數(shù)據(jù))，模式間切換時間為零。針對同時需要對 ASK和FSK解碼的低成本系統(tǒng)設計，MAXl471雙模接收器還可進行自輪詢，器件可保持長達8分鐘的睡眠模式，并可喚醒微處理器，以進一步節(jié)省能源。max1471工作于300MHz至450MHz，包括內(nèi)置的42dB(兆型值)鏡頻抑制混頻器，不需常見的SAW濾波器。MAXl471內(nèi)置一個可用于 3.3V或5V的穩(wěn)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也可用于汽車輪胎壓力監(jiān) 視系統(tǒng)中接收器。

4、結束語

上述新型系信統(tǒng)與芯片的分析介紹，采用分布式結構的TPMS，其特點是，控制靈活，比較適合應用于前裝市場。而將LIN總線應用于TPMS的優(yōu)勢是為每個輪胎跟接收器比較接近，因此會大大節(jié)省每個發(fā)射器的功率，延長系統(tǒng)的使用壽命。