基于CAN总线的胎压监测系统在重型车辆上的应用
TPMS在重型车辆上的应用在国内外的汽车电子领域起步比较迟缓,事实上重型车辆由于载重量较大,发生爆胎的机率更高。现在汽车安全产品种类繁多,以致相互通信复杂且资源浪费,本文就重型车辆上整合TPMS与汽车行驶记录仪等汽车安全配件,提出一种全新的实现方法,以一个电控单元统一协调管理取代以往多个汽车安全用品单独控制,形成汽车安全电控系统。整个汽车安全电控系统由胎压监测系统、倒车雷达装置、汽车行驶记录仪等组成,所有装置均挂接于CAN总线上,共享仪表盘显示。其中重点介绍TPMS的实现原理。接收显示部分的软件由源码公开的微型实时操作系统uCOS-II来管理,使整个系统的实时性,可靠性进一步提高。
1 方案选择
大卡车用TPMS的发射器可多至36个,因此后面几十个轮子的信号都要接力和中转,必须加信号转发器,因为现在的大卡车从后轮到驾驶室的距离在10米左右,半挂车更长,TPMS的发射功率如超过10dbm,那么整个产品和系统要受无线电管制委员会管制。信号中转可采用两种方法：一、无线收发,即通过无线方式接收发射模块的射频信号,然后又以无线方式传输给接收模块。二、无线接收发射模块的射频信号,通过CAN总线传输给接收模块。
无线收发方案,中转模块便于安装,但是存在可靠性较低,模块之间射频信号容易相互串扰的缺点。相比于无线收发方案CAN总线传输有着较高的通讯速率又有非常高的可靠性;同时,外部接线方便、灵活,且成本低,非常适合于中转模块的应用。故本胎压监测系统采用CAN总线中转信号的方案。
2 TPMS系统结构
图1 TPMS系统结构示意图
TPMS一共由三个功能模块组成：射频发射模块、信号中转节点、接收显示主节点。图1所示为TPMS系统结构示意图,发射模块监测轮胎压力、温度、电池电量等信息,通过集成射频芯片的RF2单片机将这些信息以电磁波的形式发送出来;中转模块将接收到的射频信号处理并通过CAN总线传给接收显示模块;接收显示模块一方面接收距离较短的两个前轮发送的射频信号,另一方面接收由中转模块通过CAN传输的轮胎压力温度等信号。CAN采用短帧方式传输,传输时间短,受干扰概率小,可靠性高。同时有利于实时传输。发射模块安装于轮胎外的气门咀上,外面用金属外壳加固。中转模块和接收显示模块分别安装于远离接收显示模块靠近轮胎附近的固定位置和驾驶室仪表盘上。
3 系统各功能模块设计
3.1发射模块
图2 发射模块的传感器连接电路
