В Европе системы контроля давления — обязательное оснащение, мы же пока в хвосте прогресса. Поэтому сравниваем три системы, которые можно приобрести отдельно и установить самостоятельно.
Датчик давления системы ТР‑310. Вскоре он навсегда спрячется под шиной.
Давление должно быть в норме – как в сосудах водителя, так и в шинах его автомобиля. Но если в прежнюю эпоху владельцы проверяли колеса чуть ли не каждый выходной, то сегодня на это занятие почти все махнули рукой. Мол, пока колесо не легло на обод, давление в нем нормальное.
На ходу обнаружить разнобой в давлении порой бывает непросто: переднеприводный автомобиль, к примеру, может довольно спокойно двигаться при севшем заднем колесе, пока оно не размочалится в лохмотья. Хотя бы поэтому устройства TPMS (tyre pressure monitoring system – система контроля давления в шинах) никак нельзя причислить к безделушкам.
В Европе TPMS – обязательное оснащение, без этой системы машину не сертифицируешь. Даже поставляемые на европейский рынок Весты имеют систему контроля давления в шинах. А мы вновь в хвосте прогресса: на дорогих машинах TPMS есть, а на бюджетных отродясь не было. Однако любую из «обделенных» несложно оснастить соответствующим гаджетом – их в продаже довольно много.
Датчики давления систем ТР‑300 и TPMS‑8886. В грязи им несладко. К тому же они обречены на постоянные посягательства несознательных членов общества.
Автомобили среднего ценового диапазона обычно оснащают системой контроля давления в шинах, считывающей количество оборотов колес с датчиков АБС. Такая конструкция проста и надежна, но температура колеса не отслеживается. Иное дело – проверенные нами системы: они замечают перегрев шины из-за начала разрушения ее силовой структуры, а также из-за подклинивающих тормозных колодок.
Условия работы всех колес могут немного различаться, но по крайней мере в паре передних или задних давление и температура не должны сколь-нибудь заметно разниться.
В ходе испытаний мы оценивали удобство установки и пользования трех систем китайского производства, а также точность их работы.
Мерим изнутри и снаружи
Принципиальных различий между тестируемыми устройствами немного. ТР‑310 требует установить датчики внутри колес, и без шиномонтажных работ здесь не обойтись. ТР‑300 и TPMS‑8886 гораздо демократичнее: их датчики навертываются снаружи на ниппели. А информацию они передают по-разному: ТР‑300 – на монитор (входит в комплект), TPMS‑8886 – на смартфон.
Индикатору системы TPMS‑8886 требуется постоянное питание от 12‑вольтовой розетки.
Восторга не вызвала ни одна система. Встраивать датчики в колёса – занятие для фанатов, а насадки на ниппели могут стать приманкой для воров. Впрочем, если использовать их исключительно для дальних пробегов и не оставлять на ночь во дворе – тогда, наверное, идея оправданна.
Результаты проверки систем контроля давления
Пониженное давление усиливает деформацию шины. Во время качения она нагревается сильнее положенного. Крайние дорожки протектора подвергаются усиленному износу, а иногда нарушается и целостность каркаса. Возрастает расход топлива. Кроме того, при попадании в дорожную выбоину вероятность повреждения как диска, так и шины при пониженном давлении всегда выше, чем при номинальном.
Повышенное давление сопровождается перенапряжением нитей корда, а также повышенным износом средней части протектора. Во время езды по плохой дороге все удары, которые передаются на подвеску и кузов, становятся заметно ощутимее для седоков. А при попадании в яму увеличивается вероятность разрыва шины.
Опаснее всего – последствия неодинакового давления во всех шинах. Автомобиль при движении всё время норовит уйти в сторону колеса с самым низким давлением – провоцируется движение боком.
Правда, у многих автомобилей давление в шинах на передней и задней осях разное, но мы в данном случае говорим о разном давлении в колесах одной оси.
Что касается влияния температуры, то следует помнить: давление воздуха в замкнутом объеме шины меняется приблизительно на 0,1 бара на каждые 10 градусов изменения температуры.
Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!
За рулем в Дзен
В США и Европе датчики контроля давления в шинах – необходимое оснащение для новых машин. Скоро так будет и у нас.
Польза от подобных систем очевидна. Пониженное давление даже в одном из колес ухудшает управляемость (фактор безопасности, ради чего все и затеяно), повышает расход топлива и, само собой, ускоряет износ протектора. Ранние системы умели предупреждать водителя о том, что с давлением что-то не так. Современные могут указать, в каком колесе снижено давление и насколько оно отличается от нормы.
Системы контроля давления обычно именуют аббревиатурами TPMS (англ. tire pressure monitoring system), RDKS или RDK (нем. Reifendruckkontrollsystem, смысл идентичный). У некоторых фирм есть собственные обозначения для таких систем.
В массовом производстве развиваются два направления. Первое обозначают как direct (прямое), второе – indirect (косвенное).
Устройство прямой системы
В системах с прямым измерением показания снимают комбинированные датчики, установленные на вентили всех колес (внутри или снаружи). Они фиксируют давление и передают данные по радиосвязи в управляющий блок. В Европе для колесных датчиков выделен частотный диапазон 433 МГц.
Это наиболее точный вариант TPMS, реагирующий на разницу в 0,1 бар и даже меньше. В серийном исполнении может отображать «онлайн» сведения обо всех четырех колесах одновременно, иногда еще и температуру, что, возможно, избыточно.
Недостатки «прямой» системы: она дороже, чем «косвенная», и немного усложняет шиномонтаж – особенно когда датчики стоят внутри колеса. Некоторые системы после перемены расположения колес (например, при перекидке колес спереди назад для равномерного износа шин) требуют заново прописать их в память управляющего блока. Иногда эту операцию можно произвести только у официального дилера. А сами датчики зависимы от индивидуальных элементов электропитания (срок службы батареек обычно 5–7 лет).
1, 2, 7, 8 — датчики давления в шинах; 3 — световой индикатор давления в шинах; 4 — звуковой сигнализатор; 5 — панель приборов; 6 — монитор; 9 — блок управления контроля давления в шинах; 10 — диагностический интерфейс шин данных.
Устройство косвенной системы
По сути, это программное расширение АБС в сочетании с базовыми «умениями» ESP/ESC и прочей бортовой электроникой. Задействованы штатные датчики вращения колеса. Электроника отслеживает изменения (у спущенного колеса частота вращения растет) и по ним диагностирует отклонения от нормативного давления.
Высокой точности этим способом не добиться, но ее и не требуется. Система сигнализирует о потере давления в одном из колес с индикацией его позиции. Либо в нескольких, но без подробных уточнений. Значимым отклонением считается 0,3 бар, опасным – 0,5 бар.
В некоторых ситуациях «косвенные» системы трактуют как снижение давления иные процессы: при буксовании на скользких покрытиях, неравномерном размещении груза, активном маневрировании, на крутых подъемах и спусках.
Проблема отчасти решается запрограммированной задержкой оповещения о спущенном колесе (обычно около минуты). Если за это время скорость вращения колеса придет в норму, оповещение отменяется.
Чтобы система не сигналила попусту, например при сильно изменившейся загрузке автомобиля, водитель может перезапустить систему, задав электронике новые «нормы» давления (адаптация). То же – при сезонной замене шин и работах с ходовой частью.
1 — сигнал нагрузки/крутящего момента двигателя; 2 — блок управления двигателем; 3 — выключатель стоп-сигналов; 4, 5, 8, 10 — датчики частоты вращения колес; 6 — сигнал стояночного тормоза; 7 — блок управления ABS; 9 — клавиша индикатора давления в шинах; 11 — монитор; 12 — диагностический интерфейс шин данных; 13 — панель приборов; 14 — звуковой сигнализатор; 15 — световой индикатор давления в шинах; 16 — датчик поперечного и продольного ускорения; 17 — датчик ускорения вокруг вертикальной оси.
Цена вопроса
«Прямые» устройства для самостоятельной установки (комплект из датчиков, управляющего блока, монитора, проводов) продают за 3500-5000 рублей. При заводском монтаже стоимость TPMS такого типа намного ниже, а «косвенные» системы отличаются от штатного варианта только программным обеспечением. То есть переход России на обязательное оснащение всех новых машин сильно по кошельку не ударит. Выгода, помимо умозрительного повышения безопасности: перед дальними поездками не надо бегать по периметру с манометром. Да и жизнь дороже.
Устройство «прямой» TPMS почти стандартное у всех производителей. В пластмассовый корпус монтируют комбинированный датчик давления, ускорения и температуры, ВЧ-передатчик и элемент питания. Все это крепится на штатный вентиль колеса, который используют как антенну.
Нештатные варианты
Многие фирмы выпускают «прямые» комплекты для самостоятельной установки – четыре датчика плюс компактный управляющий блок с монитором. Можно подобрать к любой модели. Некоторые системы умеют выводить данные на экран смартфона – через Bluetooth.
Существует забавный вариант, при котором об отклонении давления изменением цвета индикатора оповещает датчик-колпачок, установленный на ниппель снаружи. Понятно, что на ходу водитель увидеть его сигнал не сможет. Однако это удобнее, чем регулярно проверять давление вручную. Правда, надежность и точность измерения у таких безделушек часто хромают.
Давление в шинах многие проверяют два раза в год во время сезонной смены шин. Причем многие верят на слово работнику шиномонтажа: если он сказал, что все в порядке, то владелец машины забывает о проблеме еще на полгода. Между тем неправильное давление в шинах может быть опасно.
Чем опасно неправильное давление в шинах?
Недостаточно накачанные шины испытывают увеличенную нагрузку на боковины. Это негативным образом влияет на целый ряд показателей автомобиля:
- растет тормозной путь;
- увеличивается расход топлива;
- повышенное внутреннее трение вызывает нагрев, что ведет к ускоренному разрушению шины (трещины, расслоение, разрыв).
В свою очередь, сильно перекачивать шины также вредно по ряду причин. Такие шины:
- легче повредить как выступами, так и впадинами на дороге;
- увеличивают тормозной путь из-за уменьшения площади пятна контакта с дорогой;
- делают автомобиль жестким и малокомфортным при движении.
При этом и недостаточное, и избыточное давление приводит к неравномерному износу протектора, что снижает срок службы шины.
Какое давление в шинах правильное?
Указанное производителем на стойке водительской двери или на внутренней стороне лючка бензобака оптимальное давление в колесах актуально для холодных шин. Понятие «холодные» говорит о том, что проверять давление рекомендуется на постоявшем несколько часов автомобиле.
Как появились системы контроля давления в шинах?
Подобные системы появилась на военной технике вместе с возможностью подкачки шин. В кабине стоял стрелочный манометр, по которому контролировалось давление в системе, и тут же был расположен кран, позволяющий снизить давление в шинах для повышения проходимости, подкачать их на твердых покрытиях, а также обеспечить непрерывную подачу воздуха в систему при повреждении шины пулями или осколками.
Армейские грузовики первыми в истории обрели систему контроля за давлением в шинах.
Избежать неприятностей, которые могут возникнуть даже от кратковременного движения на спущенном колесе, помогают системы контроля давления в шинах. В инструкциях по эксплуатации, прилагаемых к автомобилям, такое устройство называют TPMS (Tires Pressure Monitoring System). У истоков применения таких систем стояли американские фирмы. Автопроизводители начали применять TPMS на серийных автомобилях еще в конце 90-х годов прошлого века. А с 2008 года контроль давления в шинах стал обязательным для всех продаваемых на внутреннем рынке США легковушек и пикапов. Такие системы контроля за давлением (часто и температурой) получают все более широкое распространение и в нашей стране. Иногда в качестве опции.
На современных автомобилях ценой от миллиона можно встретить штатные датчики давления в шинах.
Самой простой по конструкции является система косвенного измерения давления, вообще не требующая никаких дополнительных блоков. Она представляет собой дополнительную программу, зашитую в блок управления ABS. Работа системы основана на том, что у спущенного колеса становится меньше радиус качения и, соответственно, такое колесо проходит за один оборот меньшее расстояние, чем исправное колесо. Датчики частоты вращения колес ABS определяют расстояние, проходимое каждой шиной за один оборот. Сигналы датчиков сравниваются в блоке ABS с контрольными параметрами. При расхождении значений загорается индикатор или появляется текстовое сообщение на панели приборов и звучит предупреждающий сигнал. В такой системе всегда предусмотрена калибровка. Вручную осуществляется адаптация к давлению воздуха в шинах в случае их замены или проведения каких-либо ремонтных работ с ходовой частью.
Нештатные устройства
Существуют и нештатные системы контроля давления в шинах. Вначале рассмотрим таковые с датчиками, непосредственно измеряющими давление внутри шины и передающие по радиоканалу сигналы на приемное устройство, обычно совмещенное с индикаторным дисплеем. Такие датчики обязательно снабжаются источниками энергии в виде малогабаритных батарей, но могут значительно различаться по исполнению. Когда-то датчики устанавливали прямо в центральной канавке колесного диска с помощью ленты, проходящей по канавке. Подобная конструкция уже устарела, и сегодня гораздо чаще используются датчики, закрепленные на внутренней стороне колесного вентиля.
Датчики системы контроля за давлением в шинах, совмещенные с колесными вентилями. Такие весят до 50 г.
Для монтажа такого датчика на автомобиль нужно разбортировать колесо, извлечь штатный вентиль и на его место установить датчик. Затем – монтаж покрышки, балансировка и установка дисплея.
В состав системы контроля давления в шинах, предназначенной для легковых автомобилей, включены четыре датчика и приемник с дисплеем. Все датчики имеют собственные батарейки, обеспечивающие непрерывную работу в течение трех–пяти лет (информация сбрасывается на приемник короткими импульсами раз в минуту, а то и реже). Общение с приемником осуществляется по радиоканалу, «прописка» датчика на определенном колесе — автоматически либо вручную.
Обычно масса датчика не превышает 20г.
Весьма важен вес самих датчиков. От этого зависит, не придется ли приклеивать с противоположной стороны «гантелю», чтобы отбалансировать колесо. Также надо учесть, что при движении покрышка нагревается, что приводит к росту давления, поэтому многие датчики определяют и температуру воздуха в шине. При расчете показываемых на экране величин приемник учитывает поправку на температуру. Еще система способна отличить очень медленное, естественное снижение давления от быстрой утечки воздуха в результате прокола.
В продаже есть и другие датчики давления воздуха в шинах, которые наворачиваются на резьбу вентилей снаружи колеса. Такая конструкция обеспечивает весьма быстрый монтаж своими силами. А принимать сигнал и показывать давление на рабочем месте водителя может специальное устройство, но порой используется и смартфон владельца, принимающий сигнал от датчиков по протоколу Bluetooth.
Информация о давлении и температуре в шинах на экране смартфона.
Главный недостаток — такие датчики не защищены от хищения, а потому менее предпочтительны.
Значительные размеры таких датчиков обусловлены необходимостью установки в них элемента питания.
Однако есть и более компактные варианты:
Простейшие датчики давления – механические. Но с ними предстоит каждый раз осматривать все четыре колеса.
Я бы рекомендовал систему с внутренними датчиками и принимающим устройством, которое вставляется в гнездо прикуривателя.
Предлагаю в комментариях поделиться, какие системы контроля давления в шинах используете вы (ну, помимо ручного манометра).
Время на прочтение
Система дистанционного контроля давления воздуха в шинах автомобиля (англ. аббревиатура TPMS — Tyre Pressure Monitoring System) предназначена для оперативного информирования пользователя о снижении давления в шинах и о критической температуре шин.
Датчики имеют внутреннее или внешнее исполнение. Внутренние устанавливаются внутрь покрышки бескамерного колеса, внешние навинчиваются на штуцер колеса. Колесо с внутренним датчиком на внешний вид совершенно идентично колесу без датчика. Такое колесо просто накачивать. Внешний датчик заметен, его можно украсть и при накачивании колеса его надо предварительно открутить. Также он подвергается влиянию атмосферных явлений.
Исследовать протокол работы системы TPMS меня побудила идея установить такую систему на детскую коляску для оперативного слежения за давлением в шинах.
Сбор информации о работе TPMS начал с поиска статей в Интернет. Но, к сожалению, информации мало. Да и она касается обычно штатных систем автомобилей, которые немного сложнее и много дороже. А мне надо было информацию о простой китайской дешевой системе. Какое-то минимальное понимание у меня сложилось, теперь надо было приступить к экспериментам.
Рис.3. Screenshot программы с захваченным кадром посылки TPMS
В шестнадцатиричном виде эта посылка примет вид:
Видно было что все 4 посылки за одну сессию имели одни и те же данные, а значит пакет принялся верно и можно приступать к его анализу.
Итак, декодировав исходную посылку от датчика кодом Манчестер, получим
Первые 136 нулей это преамбула, ее можно отбросить. Нас интересуют только данные.
Переведя их в шестнадцатиричный вид, получим: 0x15B937740C03971304AE
Это уже есть красивые исходные данные, в которых где-то кроется идентификатор, давление в шинах и температура.
Для дальнейшего исследования необходимо набрать статистику данных. Для этого я накрутил один датчик к колесу и захватывал эфир, параллельно записывая что показывает оригинальное табло системы. Спускал давление, накачивал, клал колесо в морозилку для отрицательной температуры, нагревал. Потом добивался тех же условий для другого датчика, чтобы выяснить байты температуры и давления.
Вся посылка занимает 10 байт. Если выстроить полученные декодированные данные в столбец, то видно постоянные данные и изменяющиеся.
На датчиках на корпусе имеется наклейки. На каждом датчике разные: 0A, 1B, 2C, 3D.
Стереотипность мышления тут сыграло не на пользу. Я подумал что это и есть ID-датчика.
Засомневался, почему ID занимает всего 1 байт, но потом забыл про это и пытался в потоке искать эти идентификаторы. Потом в меню оригинального приемника системы увидел что к этому приемнику можно привязывать другие датчики, а сам приемник показывает идентификатор датчика на каждом колесе. И, о чудо, обнаружил что датчик четвертого колеса имеет ID=3774.
Значит 3-й и 4-й байты посылки это идентификатор колеса. Сравнил с другими датчиками и также идентификаторы совпали с теми что отображает штатная панель.
1-й байт я посчитал за префикс начала данных, а 2-й байт как идентификатор подсистемы TPMS.
Ниже привел для сравнения посылки от разных датчиков.
15B9F3FA2300BE1B007B Датчик 0A ID=0xF3FA
15B91AA43201B71B002A Датчик 1B ID=0x1AA4
15B9ABFF32027B1B029B Датчик 2C ID=0xABFF
15B937740C03971304AE Датчик 3D ID=0x3774
И понял что надписи на датчиках (0A, 1B, 2C, 3D) это всего лишь нумерация колес в цифровом виде и в буквенном, а не шестнадцатиричный идентификатор колеса. Но, тем не менее, 6-й байт в посылке очень сходится с порядковым номером датчика. Для себя сделал вывод что это идентификатор колеса. А значит, еще один байт декодирован.
Последний байт, скорее всего, контрольная сумма, которую пока не знаю как считать. Это для меня оставалось загадкой до последнего.
В нашей посылке температура это 8-й байт
15B9F3FA2300BE1B007B 0x1B соответствует +27 градусам
15B937740C03A1FC00A4 0xFC соответствует -4 градусам
Осталось три нераспознанных байта 5-й, 7-й, 9-й. Судя по динамике изменения давление в шинах скрывается в 7 байта, а в 9-ом байте, скорее всего, статусные биты датчика. По разным источникам информации в Интернет, а также по функционалу моей системы TPMS там должен быть бит разряженной батареи, бит быстрой потери давления и еще пару бит, которые не ясно для чего.
Итак, будем анализировать 7-й байт, т.к. подразумеваем, что давление прячется в нем.
Набрав статистику по разным датчикам с разным давлением, я не смог четко определить формулу, пересчитывающую давление. Да и не ясно в каких единицах по умолчанию датчик передает давление (Bar, PSI). В итоге таблица, построенная в Excel, не давала точное соответствие со штатным табло TPMS. Можно было бы пренебречь этой разницей в 0.1 Bar, но хотелось понятия протокола до последнего бита. Азарт брал верх.
Если не получается понять как формируется байт давления, то надо сделать эмулятор датчика давления и, меняя значение давления, смотреть что отображает штатная панель.
Оставалось выяснить назначение 5-го и 9-го байтов пакета, но они редко меняются, поэтому можно принять их значения как в оригинальном пакете, меняя только байт давления. Теперь вопрос только в расчете контрольной суммы. Без нее штатная панель проигнорирует мой пакет и ничего не покажет.
Для эмуляции датчика надо было передать пакет. Для этого у меня имелся трансивер SI4432 подключенный к PIC16F88, когда-то использовавшийся для других целей.
Рис.4. Фото тестовой платы
Воспользовавшись старыми наработками по передаче данных, я набросал программу для PIC, которая передает один из пакетов, принятых мною программой URH. Спустя некоторое время после включения передатчика панель отобразила данные что передал в нее! Но это готовый пакет с готовой CRC, а чтобы мне менять байт давления, надо и CRC пересчитывать.
Задаем программе несколько пакетов:
reveng -w 8 -s 15B9ABFF3202AA1B0017 15B9ABFF3202AA1B0249 15B9F3FA2300D01A00D8 15B937740C037B130089 15B937740C03BD18025E 15B9ABFF32028F150834
width=8 poly=0x2f init=0x43 refin=false refout=false xorout=0x00 check=0x0c residue=0x00 name=(none)
Написал программу расчета CRC с учетом этих данных и прогнал по пакетам, что получил ранее – все сошлось!
Руки чесались передать в эфир данные по давлению. Дополнив тестовую программу расчетом CRC, я передал первый пакет. Штатная панель приняла сигнал и отобразила давление и температуру. Небольшая проблема была в том, что штатная панель имела один разряд после запятой и, передавая значение в эфир, на экране отображалась всегда одно и тоже давление, т.к. остальные разряды были не видимы. Передавал значение байта 0..255. Но снова как-то не ясно. Оказалось, что давление 0.00 Bar начинается когда 7-й байт содержит значение 97. Не ясно почему так. Но зато далее с дискретностью 0,01 Bar все четко.
Судя по таблице, максимальное давление, которое умещается в одном байте всего 1,58 Bar, но система позволяет замерять давление до 4 Атм. Значит где-то еще прячется 1 бит старшего разряда. Перебирать все байты и менять в них биты не было желания. Было найдено колесо от автомобиля, на него накручен датчик, произведен захват сигнала. Любопытство брало верх, я в уме делал ставки на то, в каком месте появится этот бит. И что это будет именно один бит, а не какая-то другая схема кодировки.
Декодировав пакет, я увидел этот бит. Он является 7-м битом 6-го байта. А значит, 6-й байт содержит не только номер колеса, но и старший бит давления в шинах.
15B937740C833C18025C
При значении 511 имеем максимальное давление 4,14 Bar. Также не ясно было почему планка в 4,14 Bar, но догадываюсь что это равно 4 Атм – максимального допустимого давления для датчика.
Осталось понять, за что отвечают статусные биты. Путем стравливания давления, подключения датчика к регулируемому блоку питания и, снижая напряжение, были получены биты. Остались не выясненными 2 бита. Может, есть и еще, но они не разу не принимали значение единицы за все время экспериментов.
Рис.5. Внешний вид интерфейса программы для исследования пакетов TPMS
В программу можно задать сырой пакет из программы URH в шестнадцатиричном виде и программа декодирует пакет, считает контрольную сумму и отображает данные в нормальных единицах температуры и давления.
Как-то полез снова в меню штатной панели и увидел что идентификатор датчика это не два байта, а четыре. Панель имеет большой и маленький индикаторы и я сразу не обратил внимание на то что 2-й и 5-й байты тоже входят в идентификатор датчика.
Тем самым нераспознанным остается только 1-й байт, но он всегда 0x15 (0b010101), а это похоже на некую преамбулу пакета или идентификатора его начала.
Также не распознаны точно биты статуса, но тех, что есть хватает.
Любопытство узнать что внутри датчика брало верх и я разобрал один из них (рис.6)
Рис.6. Датчик системы TPMS
В основе лежит микросхема Infineon SP372 с небольшой обвязкой. Поиск документации именно этой микросхемы ничего не дал. Те, что нашел либо обзорные, либо рекламные. Так что выяснить про протокол не удалось. Но в статьях упоминается про то, что это программируемый контроллер, поэтому программа может быть любой. Поэтому не рискнул купить микросхему отдельно.
Протокол
Теперь о приеме данных от датчика на трансивер SI4432. Изначально планировалось принимать сырые данные от SI4432, чтобы контроллер декодировал Манчестер и собирал байты. Но у данного трансивера есть функция обработки пакета. То есть для передачи можно настроить передатчик на нужную частоту, модуляцию, девиацию, задать длину преамбулу, кодировку, синхрослово, скорость потока, длину данных. Потом записать в буфер передатчика исходный пакет данных (например наш 15B937740C833C18025C) и запустить передачу. Трансивер сам сформирует пакет и выдаст его в эфир, соблюдая все заданные параметры, а контроллер в это время свободен для обработки другой информации.
В идеале хотелось получить от SI4432 пакетную обработку данных при приеме. Чтобы приемник принял пакет и сформировал прерывание о том, что пакет принят. Тогда контроллер просто читает буфер приема, в котором хранятся уже данные в чистом виде, тем самым освобождается процессорное время на другие функции.
Начал изучать настройку регистров для работы трансивера на прием. Это оказалось гораздо труднее, чем передать пакет. Тут надо хорошо знать теорию радиоприема, которой у меня нет. Для этого трансивера имеются таблицы расчета регистров в Excel, но они либо не работают из-за того, что Excel русский, либо урезанные. Также есть приложение от разработчика, но там тоже все не особо прозрачно. Перебрав много примеров и просмотрев расчетные таблицы, вручную считал значения регистров по документации.
Подключил на выход приемника логгер и захватывал эфир, смотря на то, что выдает приемник. В итоге удалось настроить фильтры приемника чтобы он пропустил мой пакет. Манипулировал со скоростью потока, бил в бубен. Теория, к сожалению, мне все же не ясна.
Для того чтобы приемник смог принять пакет данных, ему надо указать длину преамбулы, синхрослово, которое обязательно должно присутствовать, а также длину данных. Также можно чтобы приемник сам считал контрольную сумму, но в SI4432 алгоритм расчета не соответствует алгоритму CRC датчиков давления.
Обязательное присутствие синхрослова из двух байт могло омрачить идею приема пакета, но тут повезло, что посылка от датчика начинается на 0x15B9 (15B937740C833C18025C) и одинакова для всех датчиков. А значит, для синхрослова было задано 0x15B9. Длина пакета данных составляет 8 байт, анализ контрольной суммы отключен. Выставляем генерацию прерывания при приеме пакета и запускаем процедуру приема.
Когда приемник примет преамбулу, синхрослово 0x15B9 и 8 байт данных, то он выдаст прерывание основному контроллеру, который просто считает из буфера приемника 8 байт данных. Далее основной контроллер рассчитает контрольную сумму, сравнит ее и декодирует принятые данные. К счастью, все получилось, как было задумано!
Рис.7. Фото штатного индикатора TPMS и дисплея «умной» коляски
Далее приведу пример инициализации трансивера SI4432 на прием:
Сам прием данных будет выглядеть так:
Функция SI4432_ReadFIFO() просто читает 8 байт из буфера приемника, которые содержат данные от датчика.
Функция TPMS_Parsing() производит анализ контрольной суммы и декодирует информацию в конечные единицы давления и температуры, а также статусную информацию.
- Читая информацию про датчики, упоминалась синхронизация датчиков между собой. Зачем-то надо спаривать датчики, что-то было про скорость движения более 20 км/ч на протяжении 30 минут. Не ясно зачем это надо. Может быть это связано с моментом передачи информации, но это моя догадка.
- Не выяснил до конца функции статусных битов датчика давления.
- Не ясно про настройку трансивера SI4432 на прием, про скорость передачи с применением кодировки Манчестер. У меня работает, но осознания принципа пока нет.
Результаты работы
Исследования, освещенные в данной статье, заняли около месяца свободного времени.
В результате работы по исследованию протокола работы системы контроля давления в шинах затронуты вопросы передачи и приема данных по эфиру, вкратце рассмотрены кодировки сигнала, опробован трансивер SI4432 на передачу и прием. Данная задача позволила интегрировать TPMS в основной проект «умной» детской коляски. Зная протокол обмена, можно подключить большее количество датчиков и интегрировать в свою разработку. Причем контролируемое давление может находиться в широких пределах, а не как в штатной системе 1.1-3.2 Bar, т.к. давление вне этого диапазона сопровождается тревожным писком системы штатного центрального блока. Также теперь TPMS можно применять для контроля давления в шинах мотоцикла, велосипеда или, например, надувного матраса. Останется лишь физически установить датчик и написать программу верхнего уровня.
