目前的TPMS(re pressure monitoring system)主要分為兩種類型，一種是間接式的，一種就是直接式的。而直接式的TPMS系統(tǒng)一直因其報警準確性差、在無線傳輸中受到輪轂的屏蔽電磁波和磁場的干擾而影響其進一步的發(fā)展。本文以Nordic公司生產(chǎn)的射頻芯片為基礎，介紹了汽車TPMS系統(tǒng)的無線收發(fā)系統(tǒng)的電路設計與解決方案，從而對上述直接式的TPMS系統(tǒng)加以改進。

近幾年來無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)己經(jīng)成為小型工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，此類無線數(shù)據(jù)傳輸和現(xiàn)存的有線數(shù)據(jù)傳輸以及其他無線數(shù)據(jù)傳輸相比較而言，工業(yè)監(jiān)控中的無線數(shù)據(jù)傳輸主要使用射頻(RF)技術(shù)來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。整個系統(tǒng)的各個部分都是服務于無線數(shù)據(jù)傳輸這個目的，所以在整個系統(tǒng)的軟件設計中，無線數(shù)據(jù)的傳輸部分(射頻模塊)就為主要部分。射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱，每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流，射頻技術(shù)在無線通信領域具有廣泛的、不可替代的作用。

1 TPMS系統(tǒng)的設計

本文中提到的TPMS系統(tǒng)是通過射頻信息的收發(fā)與相關(guān)信息的提示來完成的。在輪胎部分的主要有壓力檢測模塊與射頻發(fā)射模塊，在駕駛員部分主要有射頻接收模塊和顯示報警模塊。

壓力檢測模塊主要是實時的檢測所測輪胎的壓力數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行相應的變化存儲到中心處理器上，等待射頻發(fā)射模塊進行發(fā)射。在射頻接收模塊接收到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行相應的處理并將數(shù)據(jù)在附件LCD上進行顯示，并判斷數(shù)據(jù)的安全性，在發(fā)現(xiàn)輪胎的壓力超出了所能接受的范圍后通過蜂鳴器進行報警提醒駕駛員。具體的工作原理圖如圖1所示。

2 無線收發(fā)芯片的比較與選擇

由于無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，無線收發(fā)芯片的選擇在設計中是至關(guān)重要的，正確的選擇可減小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本，將產(chǎn)品更快推向市場。選擇無線收發(fā)芯片時應考慮需要幾點兇素：功耗、發(fā)射功率、接收靈敏度、收發(fā)芯片所需的外圍元器件數(shù)量、芯片成本、數(shù)據(jù)傳輸是否需要進行曼徹斯特編碼等。

用來評價無線數(shù)據(jù)收發(fā)的幾項重要指標有：接收靈敏度、動態(tài)范圍、選擇性、接收頻率穩(wěn)定度、發(fā)射輸比功率、效率、發(fā)射頻率范圍、功耗等因素。下面對市場上的現(xiàn)階段比較流行的三種無線收發(fā)芯片進行了相關(guān)的性能比較，如表1所列。

對照表1以及技術(shù)指標的表述，對于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，滿足頻段的范圍越大，靈敏度越高，在相同條什下的接收電流越小，發(fā)射電流越大，所需外圍器件越少等條件的收發(fā)芯片應用也就越廣泛，并且可以適合于多種情況。

綜合以上考慮，nRF905的優(yōu)越性就很明顯了，所以在本設計中選擇nRF905是適用的。

3 nRF905的簡介

無線收發(fā)芯片nRF905是挪威Nordic公司推出的一款單片無線收發(fā)一體的芯片。nRF905足一款工作在433／868／915頻段上的單片射頻收發(fā)器，因為所使用的是國際上的ISM 頻段，因此并沒有所謂的頻段限制。nRF905由完全集成的電源管理、頻率合成器、調(diào)制接收器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)節(jié)器構(gòu)成。nRF905具有ShockBurst特點，能夠自動處理數(shù)據(jù)包中的前導碼和CRC校驗碼。通過SPI接口，可以很容易地對nRF905的配置操作進行編程。nRF905的耗電量非常低。在發(fā)射模式下，以-10dBm的輸出功率進行發(fā)射耗電僅為11mA；同樣的功率在接收模式下耗電量為12.5mA。而其Power DOWN掉電模式下則可以更加省電。

3.1 nRF905的控制模式

nRF905有兩種激活模式和兩種省電模式。

激活模式包括ShockBurst RX接收模式和ShockBurst TX發(fā)射模式。省電模式包括PowerDown an DSP I-programming掉電和SPI編程模式和Standby andSPI-programming待機和SPI編程模式。

TRX_CE、TX_EN和PWR的設置決定了模式的控制，具體的控制如表2所列。

3.2 單片機與nRF905的連接

nRF905與外界的通信通過一個SPI接口來進行，速率由微控制器設置的接口速度決定。在RX模式中，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準備就緒(DR)信號通知MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成，微控制器即可通過SPI讀取接收的數(shù)據(jù)。在TX模式中，無線通信模塊自動產(chǎn)生前導碼和CRC校驗碼，數(shù)據(jù)準備就緒信號通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。