自定位直接式胎压监测系统设计

论文摘要

现今汽车已成为人们日常生活中不可或缺的重要工具之一,而汽车安全也越来越引起社会的强烈关注。轮胎是汽车的关键部件,它的安全同样是人们关注的目标,如何保证轮胎在正常状态下使用,怎样使得驾驶员在行车时实时了解轮胎信息,由汽车电子技术飞速发展带来的胎压监测系统帮人们解决了这个难题。轮胎压力监测系统（TPMS-Tire Pressure Monitoring System）是用于对行驶中的汽车轮胎状态进行监测,发生异常时提醒驾驶员注意检修或暂停驾驶的车载主动安全设备。研究出一款监测实时准确的TPMS具有很实际的应用意义。本文对TPMS的背景进行了调查,了解了各国对TPMS的立法及功能性能要求,分析了直接式和间接式者两种主流的TPMS技术,比较其优缺点。选择直接式TPMS作为本文的设计目标,以主流法规的综合要求为系统的设计功能要求。直接式TPMS是利用附着在轮胎上的胎压传感器将轮胎信息包括压力、温度、轮胎加速度等实际测量得的数据通过射频通信发送给车内的接收主机,处理判断后轮胎数据及是否异常发送给车载显示提醒设备。轮胎传感器围绕Feeescale的MPXY8300展开软硬件设计,数据采集由芯片自身硬件完成,软件负责处理数据转换、发送、芯片工作模式切换等工作。设计重点在于如何平衡数据实时采集发送和降低功耗的性能需求。传感器具有低频唤醒功能。接收主机以微控制器为主,辅以RF、LF通信接口,加上CAN总线通信,根据上层应用协议提取轮胎状态实际测量数据,处理判断,同时实现RF数据和CAN消息之间的信息交互。LF通信用来唤醒和配置轮胎传感器,调度其运行时序及帮助接收主机与其建立配对关系,从而能识别其轮胎位置信息。测试表明,所设计的自定位直接式TPMS能准确测量轮胎数据,传送可靠性高,数据解析快,发生异常时能在规定时间内发出报警信号,传感器功耗能满足严格的法规要求,接收主机能自动识别四轮位置的轮胎传感器。因此设计能达到预期功能需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外TPMS 法规标准及性能要求
• 1.3 国内外研究现状及主流开发平台
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 TPMS 的工作原理
• 2.1 TPMS 分类
• 2.2 间接式TPMS 工作原理
• 2.3 直接式TPMS 工作原理
• 2.4 TPMS 发展趋势
• 2.5 本章小结
• 第三章 TPMS 系统方案设计
• 3.1 系统设计要求
• 3.2 系统结构设计及工作模式
• 3.2.1 系统结构
• 3.2.2 系统工作模式
• 3.3 关键器件选型
• 3.4 本章小结
• 第四章 轮胎状态传感器设计
• 4.1 传感器硬件设计
• 4.1.1 数据采集测量
• 4.1.2 RF 发射及调制方式选择
• 4.1.3 天线及匹配网络设计
• 4.1.4 低频检测
• 4.1.5 MCU 工作模式设定
• 4.2 传感器软件设计
• 4.2.1 MPXY8300A 片内固件资源访问
• 4.2.2 传输数据帧格式
• 4.2.3 开发工具选择
• 4.2.4 软件模块设计
• 4.2.5 软件流程设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 接收处理主机模块设计
• 5.1 接收主机硬件设计
• 5.1.1 MCU 及其周边
• 5.1.2 射频接收电路
• 5.1.3 低频发射电路
• 5.1.4 EEPROM 电路
• 5.1.5 CAN 总线接口
• 5.2 接收主机软件设计
• 5.2.1 开发工具
• 5.2.2 软件结构
• 5.2.3 初始化及操作系统
• 5.2.4 底层驱动
• 5.2.5 应用程序
• 5.2.6 诊断服务
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统设计难点
• 6.1 如何自动识别轮胎位置
• 6.2 如何处理系统功耗和数据实时采集的矛盾
• 6.3 可靠性设计
• 6.3.1 硬件可靠性设计
• 6.3.2 软件可靠性设计
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结
• 7.1 主要结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 符号与标记（附录1）
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 附件