2 TPMS系統軟件設計

　　TPMS的軟件比較簡單，輪胎監測模塊主要對氣壓、溫度及電源電壓數據進行測量、處理和傳輸。主機顯示模塊接收到數據幀并經校驗后顯示氣壓、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。整個系統對低功耗設計要求非常高，所以應盡可能合理安排程序流程，優化軟件算法。

　　2.1 輪胎監測模塊程序設計

　　輪胎監測模塊的主程序在執行完初始化功能后便根據當前氣壓值與報警閾值的差值設置定時中斷時間，然后進入低功耗模式。模塊供電電壓、輪胎氣壓和溫度的監測與數據的傳輸都放置在中斷程序，中斷結束立即進入低功耗模式。NPX-C10746內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，調用NPX的輪胎氣壓和溫度檢測與補償、CRC-16校驗計算執行庫后，通過無線方式發送給主機顯示模塊。在氣壓及溫度接近或低于報警閾值時，縮短定時中斷時間，增加數據采樣及發送頻率。因為監測模塊供電電壓下降相對比較緩慢，這里采用軟件計數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計

　　主機上電后，P89LPC930初始化，配置完MC33594后，模塊進入等待SPI數據工作狀態。在接收到一個數據幀并經CRC校驗（采用查表法實現，減小MCU占用時間）和輪胎ID判斷無誤后，送數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 通訊及協議

　　2.3.1 數據幀格式

　　輪胎監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據幀長度進行，具體數據幀格式如表1所示。

　　同步碼的長度為16bit，設置成0xFB86。具體意義如下：

　　·0xF（1111）：MC33594至少需要4bit的同步碼來喚醒它，并讓它的內部電路穩定。

　　·0xB8（11001000）：MC33594的寄存器2被編程為0xB8，這樣使前同步碼中的0xB8數據被驗證并接通數據管理器。

　　·0x6（0110）：MC33594中報頭被使能，指示有實際意義的數據輸出（從輪胎ID開始）。

　　MC33594接收到的同步碼不會被發送到SPI總線，所以P89LPC930收到的數據幀從輪胎ID編號開始共8個字節。

　　輪胎ID編號長度為32bit，它可用于表示輪胎監測模塊所屬TPMS系統的標志，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接收到數據幀后，會對輪胎ID編號進行檢測，如果ID不匹配，數據幀就會被忽略。

　　氣壓、溫度和電壓各占一個字節，代表當前測得的數值。

　　CRC校驗碼通過監測模塊調用NPX的CRC-16校驗計算執行庫生成，放置在數據幀幀尾。主機接收顯示模塊CRC校驗正確后才進行相應處理，否則忽略該數據幀。

　　2.3.2 通信設置

　　系統的無線通信載波頻率選用433.92MHz，發射速率取9600bps，采用FSK調制方式。發射前先對數據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字信號0或1。由高電平變為低電平表示數字0，反之則表示數字1。通過曼徹斯特編碼可以減小發射信號的直流分量，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測系統集成度較高，穩定性好，能夠同時監測輪胎氣壓、溫度和監測模塊供電電壓三個關鍵參數，當輪胎出現漏氣、溫度升高等異常情況時，系統都會自動報警，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接口等來適應不同用戶需要。該系統已成功應用在國內某一型號的TPMS產品中，且運行狀況比較良好。