基于ZigBee无线网络技术和无线收发芯片CC1100的TPMS

3.1系统拓扑结构

接收模块和采样模块采用主从方式，接收模块可看做是主设备，轮胎内部的采样模块是从设备。为实现采样发射模块与接收模块之间可靠的无线通信，两者之间必须以一定的协议进行。 ZigBee网络中包括协调器、FFD(全功能器件)和RFD(简化功能器件)，并支持星形网络、树状网络和网状网络3种网络拓扑结构。考虑到普通小轿车有4个轮胎和1个备用轮胎，每个轮胎内的采样发射模块作为ZigBee网络的1个子节点，子节点之间不进行数据的传输，只与车厢内的接收模块进行通信，因而选用星形拓扑结构。RFD子节点通过ZigBee无线网络将数据以帧的形式传送给接收端，再由接收端主机对数据进行分析、处理后显示出来。图5是ZigBee网络的数据帧格式。

3.2软件设计

采样发射模块与接收模块(主机)间的通信模式如图6所示。

采样发射模块向接收模块发送的数据帧格式如图7所示。

3.2.1采样发射模块程序流程

采样发射模块的主程序流程如图8所示。当CC1100检测到唤醒命令时被激活，并唤醒MCU。MCU配置CC1100进入发射模式。MCU采集传感器检测到轮胎内的数据进行处理后，由CC1100发往主机。发送成功后，CC1100和MCU则重新进入休眠状态。寄存器配置如表1所示。

3.2.2接收模块程序流程

接收模块的程序流程如图9所示。

接通电源后，AT48先进行初始化，再对CC1100进行配置。当MCU检测到振动信号时，给采样发射模块发送激活命令。发送命令成功后，立刻进入接收模式，若CC1100接收状态准备好，则可以接收数据。若接收到的数据是有效的，则将接收到的ID与存储在单片机E2PROM中的ID码进行比较，如果与其中的某个ID相匹配则数据就被处理并保存。当检测到温度、压力值偏离正常值则进行报警，提醒驾驶员注意。驾驶员也可通过显示器察看当前检测到的轮胎内部的温度和压力值。
具体实现程序段如下：

4结束语

本文提出的基于ZigBee无线网络技术和无线收发芯片CC1100的TPMS，充分利用无线收发芯片CC1100、AT48和传感器SP12的特性，采用低功耗、低复杂度的ZigBee网络技术作为通信协议，在电磁波激活模式下，发送数据包成功后CC1100可以进入深度休眠状态，大大降低了模块功耗。每个轮胎都设置了固定的ID码以避免外界的干扰，驾驶员可以在驾驶室手动读取任何一个轮胎的温度、压力值，实时监测轮胎状况，预防轮胎故障。该系统的实现为防止汽车爆胎提供了一个有效的途径。