基于ZigBee無線網絡技術和無線收發芯片CC1100的TPMS

3.1系統拓撲結構

接收模塊和采樣模塊采用主從方式，接收模塊可看做是主設備，輪胎內部的采樣模塊是從設備。為實現采樣發射模塊與接收模塊之間可靠的無線通信，兩者之間必須以一定的協議進行。 ZigBee網絡中包括協調器、FFD(全功能器件)和RFD(簡化功能器件)，并支持星形網絡、樹狀網絡和網狀網絡3種網絡拓撲結構?？紤]到普通小轎車有4個輪胎和1個備用輪胎，每個輪胎內的采樣發射模塊作為ZigBee網絡的1個子節點，子節點之間不進行數據的傳輸，只與車廂內的接收模塊進行通信，因而選用星形拓撲結構。RFD子節點通過ZigBee無線網絡將數據以幀的形式傳送給接收端，再由接收端主機對數據進行分析、處理后顯示出來。圖5是ZigBee網絡的數據幀格式。

3.2軟件設計

采樣發射模塊與接收模塊(主機)間的通信模式如圖6所示。

采樣發射模塊向接收模塊發送的數據幀格式如圖7所示。

3.2.1采樣發射模塊程序流程

采樣發射模塊的主程序流程如圖8所示。當CC1100檢測到喚醒命令時被激活，并喚醒MCU。MCU配置CC1100進入發射模式。MCU采集傳感器檢測到輪胎內的數據進行處理后，由CC1100發往主機。發送成功后，CC1100和MCU則重新進入休眠狀態。寄存器配置如表1所示。

3.2.2接收模塊程序流程

接收模塊的程序流程如圖9所示。

接通電源后，AT48先進行初始化，再對CC1100進行配置。當MCU檢測到振動信號時，給采樣發射模塊發送激活命令。發送命令成功后，立刻進入接收模式，若CC1100接收狀態準備好，則可以接收數據。若接收到的數據是有效的，則將接收到的ID與存儲在單片機E2PROM中的ID碼進行比較，如果與其中的某個ID相匹配則數據就被處理并保存。當檢測到溫度、壓力值偏離正常值則進行報警，提醒駕駛員注意。駕駛員也可通過顯示器察看當前檢測到的輪胎內部的溫度和壓力值。
具體實現程序段如下：

4結束語

本文提出的基于ZigBee無線網絡技術和無線收發芯片CC1100的TPMS，充分利用無線收發芯片CC1100、AT48和傳感器SP12的特性，采用低功耗、低復雜度的ZigBee網絡技術作為通信協議，在電磁波激活模式下，發送數據包成功后CC1100可以進入深度休眠狀態，大大降低了模塊功耗。每個輪胎都設置了固定的ID碼以避免外界的干擾，駕駛員可以在駕駛室手動讀取任何一個輪胎的溫度、壓力值，實時監測輪胎狀況，預防輪胎故障。該系統的實現為防止汽車爆胎提供了一個有效的途徑。