汽車無線傳感器的研究與設(shè)計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
1．4 無線通信模塊
由于不同品牌汽車的差異性，造成了射頻技術(shù)(RF)運(yùn)行環(huán)境的不確定性。無線通訊模塊必須滿足兩個基本的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：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(如圖4所示)，PCB(簡潔、低功耗，但難調(diào)節(jié))和外部天線(與PCB相反)。不同射頻頻段和天線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輛中。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197351.htm
1．5 微控制器
對微控制器芯片選擇Atmel ATmega88，因?yàn)樗哂械凸?，還有待機(jī)模式和主動模式的快速轉(zhuǎn)換功能，所以無線傳感器能夠在非常短的時間完成數(shù)據(jù)的測量和傳輸；它有一個內(nèi)置的掉電檢測電路，可用來提醒用戶傳感器網(wǎng)絡(luò)電池是否需要更換；它還有一個內(nèi)置的A／D轉(zhuǎn)換器，可以將傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成具有10位數(shù)字值的數(shù)字信號(零代表0 V，210-1代表電源電壓和最大可能電壓)。
以上只是說明了單個無線傳感器的設(shè)計。然而，在實(shí)際的汽車測試環(huán)境中，還必須考慮有多少個傳感器在同時工作，有多大量的數(shù)據(jù)需要傳輸。
2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器的數(shù)據(jù)通信將用到時分多址通信協(xié)議。使用時分多址(TDMA)意味著只有有用的數(shù)據(jù)才能在通信模式(較高功率)下傳輸和接受，因此無線傳感器其他任何時候都處于即時通信模式。我們假設(shè)一個無線傳感器(主)作為恒定的數(shù)據(jù)接收器(星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò))，且無線傳感器是有汽車電池供電(所以無需考慮主無線傳感器的電源問題)，除了發(fā)揮中央處理器的作用外，當(dāng)所有子無線傳感器開始傳輸數(shù)據(jù)的時候，主無線傳感器會同步返給子無線傳感器一個專門的請求信息。
兩個收發(fā)器240位射頻數(shù)據(jù)包，采用十五個16位的數(shù)據(jù)包(3位配給具有5通道的A／D轉(zhuǎn)換器，10位配給感測數(shù)據(jù)，3位剩余)。10 ms的窗口時間足夠接收器處理單個數(shù)據(jù)包，最小的TDMA也要5ms的間隔。
下面計算一下此網(wǎng)絡(luò)可負(fù)載無線傳感器的最大數(shù)量，即一個TDMA網(wǎng)絡(luò)可以支持的數(shù)值。
定義：NP=數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)位號=240；MB=測量尺寸(位數(shù))=16；SIl=采樣時間間隔(用戶自定義單位：秒)；SN=傳感器數(shù)量(用戶自定義 單位：秒)；TT=使用TDMA協(xié)議時，每個收發(fā)器所需最小時間=5ms；MT=MCU處理每個數(shù)據(jù)包所需要的最小時間=10ms。
基于以上定義，以下數(shù)據(jù)可以計算的變量為：
Sp=樣品包數(shù)=
=15；TA=平均傳輸時間間隔；TM=每個主傳感器在TDMA協(xié)議下傳輸和處理的平均窗口時間(單位：毫秒)；
傳感器按采樣時間間隔率每采樣15次將發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，平均傳輸時間間隔是這樣的：TA=SP*SI。
如果每一個TA傳感器傳送一個數(shù)據(jù)包，那么每一個傳感器可以獲得一個時分多路復(fù)用的時間窗。為了精確計算時間槽的大小，間隔時間必須除以網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)。1 000轉(zhuǎn)換為毫秒如下：
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