2 TPMS系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　TPMS的軟件比較簡單，輪胎監(jiān)測模塊主要對氣壓、溫度及電源電壓數(shù)據(jù)進行測量、處理和傳輸。主機顯示模塊接收到數(shù)據(jù)幀并經(jīng)校驗后顯示氣壓、溫度和電壓值，并且與報警閾值進行比較以判斷是否需要報警。整個系統(tǒng)對低功耗設(shè)計要求非常高，所以應盡可能合理安排程序流程，優(yōu)化軟件算法。

　　2.1 輪胎監(jiān)測模塊程序設(shè)計

　　輪胎監(jiān)測模塊的主程序在執(zhí)行完初始化功能后便根據(jù)當前氣壓值與報警閾值的差值設(shè)置定時中斷時間，然后進入低功耗模式。模塊供電電壓、輪胎氣壓和溫度的監(jiān)測與數(shù)據(jù)的傳輸都放置在中斷程序，中斷結(jié)束立即進入低功耗模式。NPX-C10746內(nèi)置中斷定時時間大約為0.5秒～4秒，輪胎氣壓和溫度正常時，可取3秒定時中斷一次，調(diào)用NPX的輪胎氣壓和溫度檢測與補償、CRC-16校驗計算執(zhí)行庫后，通過無線方式發(fā)送給主機顯示模塊。在氣壓及溫度接近或低于報警閾值時，縮短定時中斷時間，增加數(shù)據(jù)采樣及發(fā)送頻率。因為監(jiān)測模塊供電電壓下降相對比較緩慢，這里采用軟件計數(shù)定時中斷來延長其檢測周期，取20次中斷（60秒）采樣一次。定時中斷程序流程如圖3所示。

　　2.2 主機顯示模塊程序設(shè)計

　　主機上電后，P89LPC930初始化，配置完MC33594后，模塊進入等待SPI數(shù)據(jù)工作狀態(tài)。在接收到一個數(shù)據(jù)幀并經(jīng)CRC校驗（采用查表法實現(xiàn)，減小MCU占用時間）和輪胎ID判斷無誤后，送數(shù)碼顯示并點亮相應的指示燈以表示各模塊工作正常。當輪胎監(jiān)測模塊供電電壓、氣壓及溫度接近或低于報警閾值時，主機啟動LED閃爍警告或蜂鳴器報警。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)測模塊與主機接收顯示模塊之間的無線通訊采用固定的數(shù)據(jù)幀長度進行，具體數(shù)據(jù)幀格式如表1所示。

　　同步碼的長度為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)被驗證并接通數(shù)據(jù)管理器。

　　·0x6（0110）：MC33594中報頭被使能，指示有實際意義的數(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編號開始共8個字節(jié)。

　　輪胎ID編號長度為32bit，它可用于表示輪胎監(jiān)測模塊所屬TPMS系統(tǒng)的標志，并表明其被安裝在哪個方位的輪胎，從而方便主機顯示模塊辨識。P89LPC930接收到數(shù)據(jù)幀后，會對輪胎ID編號進行檢測，如果ID不匹配，數(shù)據(jù)幀就會被忽略。

　　氣壓、溫度和電壓各占一個字節(jié)，代表當前測得的數(shù)值。

　　CRC校驗碼通過監(jiān)測模塊調(diào)用NPX的CRC-16校驗計算執(zhí)行庫生成，放置在數(shù)據(jù)幀幀尾。主機接收顯示模塊CRC校驗正確后才進行相應處理，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)射前先對數(shù)據(jù)幀進行曼徹斯特編碼。曼徹斯特編碼（如圖5所示）就是用兩個bit之間的電平變化來表示數(shù)字信號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)測系統(tǒng)集成度較高，穩(wěn)定性好，能夠同時監(jiān)測輪胎氣壓、溫度和監(jiān)測模塊供電電壓三個關(guān)鍵參數(shù)，當輪胎出現(xiàn)漏氣、溫度升高等異常情況時，系統(tǒng)都會自動報警，從而確保我們行車的安全，延長輪胎的使用壽命，降低燃油的消耗。此外，主機接收顯示模塊還可以通過擴展液晶顯示、語音報警及提供與汽車控制系統(tǒng)接口等來適應不同用戶需要。該系統(tǒng)已成功應用在國內(nèi)某一型號的TPMS產(chǎn)品中，且運行狀況比較良好。