基于CC2530和MPXY8020A的汽车轮胎预警监测系统设计

3 软件设计
本系统的软件是基于德州仪器公司的Z—Stack2007设计的。为了降低功耗，对协议栈简化，删减了不必须的功能。
3．1 数据帧的设计
CC2530发送数据和接收数据时，RF射频前端工作，此时消耗功率最大，因此应该减少轮胎检测模块的数据发送数和发送数据的长度。为了能够识别一个系统中每个轮胎的参数值和防止多个系统之间的设备冲突，将设备的扩展地址加入到数据帧。压力、温度和电压值分别占用一个字节。数据帧的具体格式如表3所示。

中央监视模块解析收到的数据帧，通过扩展地址来一一对应每只轮胎，然后将温度、压力和电量信息对应到相应轮胎。
3．2 检测模块软件设计
CC2530被唤醒后，立刻进入温度、压力和电池电压的测量。为了能够精确测量轮胎内压力和温度采用逐次逼近的方式，但是逐次逼近方式需要64个时钟周期的采样时间。因此对采样的时间顺序进行优化，在最短时间内完成数据采样。
P=2．5×Output±(误差)
式中：P为轮胎压力测量值(单位：kPa)；Output为MPXY8020A输出的8位精度压力模数转换值；误差为温度和电源电压等因素影响产生测量误差的软件修正值。
根据上式将压力模数值转换成轮胎压力值。由于压力测量值受到温度和电源电压的影响偏离真实值，通过软件方式对误差值进行进行修正，最后得出准确的压力值。MPXY8020A测量的温度值也偏离真实值，其测量误差如图5所示。MPXY8020A测量值的软件校正值和CC2530片内温度传感器测量值的平均值视为真实温度。

监测模块连续20次温度和压力测量值的变化幅度在传感器误差允许范围内相等时，认为汽车处在停止状态，此时系统休眠时间延长，休眠时间最长至10 min。休眠时间大于3 s时，CC2530屏蔽MPXY8020A唤醒，进入PM2功耗模式。
程序流程图如图6所示。

3．3 监视模块软件设计
当接收到轮胎检测模块的数据帧时，监视模块MCU被唤醒，系统启动解析数据帧，识别轮胎，在LCD上面相应轮胎位置处显示此轮胎的压力和温度。通过按键配置安全阈值，当轮胎的压力和温度偏离标准值高于安全阈值时，LCD上轮胎图标由绿色变成红色，同时绿色LED常亮变成红色LED闪烁。
为了防止汽车行驶过程中，由于路面的凹凸不平和汽车载荷的变化，引起轮胎压力出现尖峰波动，引发系统错误警告，通过软件方法将压力尖峰波动过滤。
监视模块接收四个轮胎数据帧的周期大于5 min，系统将关闭LCD显示和LED指示灯，自动进入休眠状态。进入休眠状态后，系统只有在2 min内连续检测到至少两个轮胎的数据帧时，系统判定汽车正在行驶则退出休眠。软件流程图如图7所示。

4 结论
实际轮胎工况十分复杂，直接式TPMS是主动预警轮胎故障最直接的方法，但其寿命受到电池电量的限制。采用低功耗设计，优化硬件和软件，可延长TPMS系统寿命1～2年。采用高集成度芯片减小检测模块的质量和体积，可降低轮胎偏心。通过滤除干扰因素引起的轮胎压力尖峰，可使轮胎压力测量更加准确和稳定。系统定时复位，可防止程序跑飞，增加了系统的稳定性和准确性。