TPMS设计功能规范

TPMS设计功能规范  FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page2of21介绍1.1机密性1.2修改记录版本:日期:作者:描述FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page3of32系统综述2.1综述本系统主要用于在汽车行驶中，能实时的针对轮胎胎压过低、胎压过高、快速漏气、胎温过高及电池电压过低等信息进行自动监测与报警，为汽车驾驶者提供有效信息去保持正常足够的轮胎胎压，预防爆胎事故的发生，增加驾驶汽车的安全性，减少因轮胎胎压不足所额外产生的油秏，并延长轮胎的使用寿命。本系统分为胎压传感器和控制器两部分。胎压传感器用于检测汽车每个轮胎的实时压力，胎温，电池电压信息，并将这些信息通过RF射频信号传输到显示器上；而显示器则用于接收传感器发送来的轮胎信息转换后显示出来，让驾驶员能及时准确的掌握轮胎胎压，并对胎压过高、过低、快速漏气以及胎温过高等信息进行报警，保证驾驶的安全性。2.2技术参数参数:数值:传感器工作电压范围1.9-3.6V显示器（控制器）工作电压9~16V传感器待机电流0.7uA压力测量范围100~900KPa工作温度范围-40~+125Deg.存储温度范围-40~+150Deg.2.3缩写以下的缩写词或首字母缩写用于整个规范:项目描述BCMBodyControlModule车身控制器TPMSTirePressureMonitoringSystem轮胎压力检测系统RFRadioFrequency射频发射模块LFLowFrequency低频发射模块FSKFrequency-shiftkeying频移键控调制ASKAmplitudeShiftKeying幅移键控调制FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page4of43系统功能3.1系统框图：3.1.1单向TPMS系统框图压力传感器温度传感器加速度传感器电压传感器8051RFLFSP37电源按键蜂鸣器显示器单片机TDA5235接收125KHz传感器唤醒信号发送胎压胎温信息发送125KHz传感器唤醒信号接收胎压胎温信息显示器电源LF低频触发器图一、单向TPMS系统图3.1.2双向TPMS系统框图压力传感器温度传感器加速度传感器电压传感器8051RFLFSP37电源按键蜂鸣器显示器单片机TDA5235接收125KHz传感器唤醒信号发送胎压胎温信息发送125KHz传感器唤醒信号接收胎压胎温信息显示器电源LF低频触发器ATA5279触发低频天线图二、双向TPMS系统图3.2功能说明：1、单向TPMS只能依照软件设定的固定时间读取胎压、胎温等信息。2、双向TPMS则可以依照使用者的意愿实时读取胎压、胎温等信息。FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page5of53.3系统配置：TPMS的硬件配置如下所示：信号描述类型单向双向KL30电池电源外部硬线输入√√KL31地外部硬线输入√√3.4胎压传感器模块：3.4.1SP37工作模式：SP37工作模式分为三个模式，分别是正常模式，编程模式，调试模式：其中正常模式有五种状态，分别是初始化状态、运行状态、闲置状态、掉电状态、热关机状态。下表是SP37各内部模块在不同状态下的运行情况：内部模块运行状态闲置状态关机状态热关断状态上电复位ActiveActiveActiveActive欠压检测ActiveActiveInactiveInactive峰值检测由ROM库函数控制InactiveInactiveActive电压稳压器(Vreg)ActiveActiveActiveActive系统控制器ActiveActiveActiveActiveCPUActiveInactiveNosupplyNosupply曼切斯特/双向编码器，定时器ActiveActiveNosupplyNosupply外围模块CRC、I2C、伪随机数发生器Active/InactiveInactiveNosupplyNosupply看门狗定时器ActiveActiveNosupplyNosupply内部模块运行状态闲置状态掉电状态热关机状态高128字节RAMActiveInactiveNosupplyNosupply低128字节RAMActiveInactiveInactive/NosupplyInactive/NosupplyFunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page6of6FLASHActiveInactiveNosupplyNosupplyROMActiveInactiveNosupplyNosupply晶振Active/InactiveActive/InactiveNosupplyNosupply2kHzRCLP振荡器ActiveActiveActiveInactive12MHzRCHF振荡器ActiveActiveNosupplyNosupply间隔定时器ActiveActiveActiveInactiveLF接收器Active/InactiveActive/InactiveActive/InactiveInactiveRF发射器Active/InactiveActive/InactiveInactiveInactive传感器由ROM库函数控制由ROM库函数控制NosupplyNosupply注：Active:模块供电正常，能使用且能保存寄存器的内容；Inactive：模块供电正常，不能使用，但能保存寄存器的内容；Nosupply：模块部供电，不能使用，所有寄存器内容丢失。初始化状态：在系统复位以后（可以是上电复位、欠压复位、软件复位中的一种），确定所需的操作模式和初始化SP37，同时，如果有一个唤醒信号或者一个看门狗唤醒事件，但是在唤醒信号后不能选择操作模式而直接立即进入运行状态。运行状态：在运行状态下，将执行应用程序且看门狗将避免软件跑死。CPU的时钟一直基于12MHz的RC高频振荡器。闲置状态：在闲置状态，CPU时钟将关闭，以减小功耗，但是定时器0、ADC、RF发送、LF接收依然可以正常运行。关机状态：在掉电状态，SP37的CPU和大部分外围模块将被关闭。热关断状态：当检测到温度超过了峰值温度，程序将进入热关机状态，一旦进入热关机状态，除了峰值检测电路能提供一个唤醒信号，其他唤醒源将被关闭，直到温度低于Trel阀值。3.4.2SP37工作模式转换：SP37工作模式的相互转换是在上电复位以后通过设置PP0和PP1的状态来完成的，如下二图示意所示：FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page7of7PP0=0PP0=1PP1=1PP1=1PP0=1PP0=0PP0=0PP0=0初始化编程模式内部调试模式调试模式正常模式系统复位上电复位软件复位欠压复位图三：FLASH的Lockbyte2未激活PP0=0PP0=0PP0=1PP0=1PP1=0PP1=1PP1=0PP1=1初始化正常模式内部调试模式系统复位上电复位软件复位欠压复位图四：FLASH的Lockbyte2已激活FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page8of83.4.3SP37在正常模式下启动后系统控制器的状态转换：在正常模式下启动后系统控制器的状态转换：WUWUSRSRTETEWDWDWUPEIFLGWUPEIFLGRSRSWDWD上电初始化热关机状态运行状态掉电状态空闲状态说明：SR：SystemReset说明：SR：SystemResetWU：WakeupWU：WakeupPE：EnterPOWERDOWNstatePE：EnterPOWERDOWNstateTE：EnterTHERMALSHUTDOWNstateTE：EnterTHERMALSHUTDOWNstateWD：WatchdogwakeupWD：WatchdogwakeupIFLG：EnterIDLEstateIFLG：EnterIDLEstateRS：ResumeeventRS：ResumeeventSP37在正常运行状态下，各运行状态可以调用自带的库函数和设置特殊功能寄存器来相互转换。SP37在正常运行状态下，各运行状态可以调用自带的库函数和设置特殊功能寄存器来相互转换。3.4.4.SP37运行模式下的工作范围3.4.4.SP37运行模式下的工作范围运行模式下的工作范围1.9V2.1V2.5V3.6VFLASH编程，清除和读取电压，加速度，温度测量，低频接收器电池测量，CUP，射频发生器，FLASH读取FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page9of9由上图可以知道：SP37的正常工作电压电压范围为1.9V-3.6V。但要对SP37进行调试和编程，需保证电源电压在2.5-3.6V范围内。要保证传感器能正常工作，需要保证电源电压在2.1-3.6V之间，当电源电压低于2.1V后射频发射和LF接收由于功率降低，其距离将受到影响。因此，系统将在SP37的供电电压为2.1V时进行电压提醒，低于2.1V就需要进行低压报警。3.4.5SP37射频发射模块SP37的RF发射模块用于将发射胎压传感器采集到胎压、胎温、速度、电池电压等信息发射到控制器模块。SP37的RF发射器可工作在315MHZ（频率范围：300~320MHZ）和433.92MHZ（频率范围：433~450MHZ）两个频段，同时可以通过软件配置使其输出功率在-5dBm和-8dBm。为了让传感器发送的数据有更快，更稳定，系统采用FSK调制。RF射频发射模块内部框图如下所示：FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page10of103.4.6SP37低频接收模块SP37的LF接收模块用于与控制器模块进行通信，用于传感器在休眠模式下唤醒SP37模块。用于触发压力测量，上报压力到控制器；触发特定ID号传输，用于车轮定位；触发操作模式，如生产和维护时的诊断模式等；更新用户配置信息，如压力电报的传输频率等。SP37LF低频接收部分功能框图如下所示：SP37的LF接收模块固定的基带波特率为3.92KBps，其接收频率为125KHZ，同时采用ASK调制模式。SP37有多种唤醒逻辑（P44），分别有：（1）看门狗唤醒（2）热关断释放唤醒（3）低频载波唤醒（4）低频同步匹配唤醒（5）GPIOPP2外部唤醒（6）间隔定时器唤醒3.5LF激励模块LF激励模块用在生产时将休眠的传感器进行唤醒，用于和控制器进行信息匹配。LF激励器用于生产时产生125KHZ的低频近场信号，分别单独触发相应轮胎的LF发射检测模块，然后由被触发的发射检测模块将自身的身份识别码通过RF发送到接收模块，从而进行自动轮胎定位。LF低频激励模块的功能框图如下：电源外接电源MCU天线驱动发射电感为了避免LF信号误触发相邻轮胎的发射检测模块，LF的发射距离一般需要控制在18CM~30CM范围内。3.6显示控制器模块FunctionalSpecification文档编号:TPMS2016-08-19Page11of11TPMS的显示控制器主要包括以下几部分：分别是RF射频信号接收部分、LF低频发射部分、显示部分、报警及按键部分等。3.6.1RF射频信号接收部分方案一：TPMS系统的RF射频接收部分采用英飞凌的RF自动接收芯片TDA5235,其具有极高的接收灵敏度（FSK：-118dBmASK:-116dBm）,主要负责将SP37发射出的关于胎压的相关数据（包括胎压，胎温，车速，电池电压等）自动接收后转换成数字信号通过SPI传输给MCU进行处理。TDA5235支持自主接收模式，自动提取所需的有效信息，同时中断可触发主机控制器从FIFO内存读取有效数据。当TDA5235接收到无效接收信号时，其主机控制器依然会处