Tpms датчики что это

TMPS: стоит ли ставить систему контроля давления в шинах и как её ломают в шиномонтаже

Ещё не так давно система TPMS считалась атрибутом автомобиля очень высокого класса. Сейчас она встречается всё чаще и чаще, и, скорее всего, скоро наступит то время, когда эту систему заставят ставить на все новые автомобили наряду, например, с уже обязательной ABS. Во всяком случае в некоторых странах такое время уже наступило. Одним словом, пора уже разобраться, как эта штука работает, действительно ли её очень часто выводят из строя шиномонтажники и можно ли поставить её в автомобиль самостоятельно.

На вкус и цвет…

Все системы контроля давления в шинах можно разделить на два типа в зависимости от принципа их работы. Первый вариант – самый популярный. В таких системах используются датчики, которые стоят непосредственно в колёсах. Второй вариант встречается реже и, наверное, потихоньку уйдёт в прошлое. В нём нет отдельных датчиков, а работает он за счёт датчиков системы ABS. Разберёмся с обеими конструкциями чуть подробнее.

Как я уже сказал, в первом случае в каждом колесе стоит датчик, который может считывать давление внутри шины, а иногда и температуру. Эти датчики тоже бывают двух видов: первые стоят внутри колеса, вторые – снаружи. Обычно всё же встречаются внутренние, которые крепятся к вентилю. На сегодня это самая популярная система. Преимуществ у неё много: датчики внутри колеса работают надёжно, а сам вентиль служит антенной, которая передаёт сигнал с каждого колеса на свой блок. Сигнал от этих датчиков вполне уверенный, так что «глючит» такая система редко. Но есть у неё и недостатки.

Во-первых, эти датчики работают как передатчики, и им жизненно необходимы батарейки. Срок службы этих батареек разный, в среднем их хватает на пять-семь лет. А менять их нельзя. Любое, даже самое незначительное повреждение датчика чревато утечкой воздуха, так что теоретически они неразборные. Поэтому как только в нём садится батарейка, его нужно менять на новый.

Во-вторых, процесс замены довольно трудоёмкий. Необходимо снимать колесо, разбирать его, менять датчик, всё собирать обратно и балансировать.

Датчики, которые установлены снаружи, таких недостатков лишены. Их ставят вместо колпачков на вентилях, так что замена такого датчика – секундное дело. Но на этом их преимущества перед внутренними датчиками заканчиваются. Во-первых, что легко поставить, то легко и снять, и этим пользуются воришки. Во-вторых, эти датчики работают в агрессивной среде и выходят из строя быстрее внутренних. В-третьих, они мало влияют на балансировку (они легче, чем внутренние), но из-за того, что стоят на месте ещё более лёгких колпачков, могут на высокой скорости изменять положение вентиля. А это грозит травлением воздуха. Ну и, наконец, последнее. Принцип работы датчика таков, что он давит на золотник и запирает воздух в шине самим собой, а не золотником. И если датчик испортится, он начнёт пропускать воздух через себя. А это уже гарантированно спущенное колесо.

Система контроля давления в шинах, работающая с помощью датчиков ABS, далеко не так совершенна. Точнее, она вообще не совершенна. Само собой, даже самый дорогой датчик ABS понятия не имеет, какое там в шине давление. Поэтому система способна только отслеживать с помощью ABS скорость вращения каждого колеса и делать далеко идущие выводы.

Если колесо сильно спустит, его диаметр станет чуть меньше, крутиться оно будет чуть быстрее. И тогда система контроля давления начнёт подозревать, что что-то пошло не так. Но не всегда. На низкопрофильных шинах она может вообще не заметить, что воздух из шины убежал, а с шинами RunFlat она вообще толком не работает. И это ещё не всё самое плохое.

Хуже, что такая система считает проколом вообще любое затяжное изменение скорости вращения какого-то колеса. А такое происходит с машиной и в нормальной жизни. Например, при затяжном повороте, когда внешнее колесо проходит более длинную дугу и вращается быстрее внутреннего. В этом случае система контроля давления может подумать, что шина испустила дух и выдать на панели «ахтунг». Кстати, так как эта система давления физически не видит, то и показать она его не может и в случае чего только предупреждает, что давление упало. А вот предыдущая, с отдельными датчиками, способна показывать давление в каждом отдельном колесе.

У хорошей системы есть важная особенность: она может предупредить водителя о том, что колесо стало спускать на ходу. Если оно не дай бог стрельнет, водитель почувствует это и без всяких TPMS, а вот небольшой прокол он заметит не всегда. Мало того, на современных переднеприводных автомобилях можно вообще не заметить, как спустило заднее колесо, и дожевать на ходу шину диском. Вот в этих ситуациях и спасает TPMS.

А если сам?

Тяга к прекрасному у нас развита ненормально сильно, поэтому желание сделать свою машину чуть лучше есть почти у всех. Конечно, возникает вопрос и по поводу TPMS: нельзя ли вкорячить в свою машину нечто подобное? Можно. Но начнём с чего-то попроще.

В продаже встречается самый примитивный аналог такой системы – колпачки на вентили, которые меняют цвет в зависимости от давления в шине. Стоят они вообще копейки – в Интернете я нашёл их по 340 рублей за комплект из четырёх штук. Такую, с вашего позволения, «TPMS» ставить просто: открутил с ниппелей колпачки, накрутил эти чудо-устройства, и всё – счастье. Но не абсолютное.

Главный недостаток – это необходимость ходить вокруг машины и смотреть на цвет этих колпачков. Сидя внутри, да ещё и на ходу, ничего, конечно, понять невозможно. Так что, как ни крути, а это самый настоящий эрзац, и полноценную систему TPMS эти штуковины заменить не могут. К тому же они работают по принципу «нормально или нет» и показать значения давления не могут. Правда, есть особо продвинутые колпачки – трёхцветные. В них зелёный цвет обозначает норму, жёлтый – тревогу, красный – всё, приехали. Но в любом случае точность этих приспособлений очень низкая, и ориентироваться на них не стоит. Не знаю насчёт всех производителей, но пока идеальных изделий в природе не встречал. Может, конечно, они и существуют, но это не точно.

Другой недостаток «умных колпачков» – это их вес. На скорости они дают слишком большую нагрузку на вентиль, что чревато теми же самыми утечками воздуха из шины. И, наконец, они почти всегда намертво прикипают. Обычные пластиковые колпачки открутить намного проще, чем эти чудеса техники из алюминия или латуни. Кстати, эти два металла сами по себе образуют электрохимическую пару, поэтому при необходимости просто подкачать колесо такие датчики часто приходится просто срезать и выкидывать. Ладно, они хотя бы стоят копейки – не жалко.

Если хотите недорогого эксперимента, попробовать можно. Но всё же это даже близко не TPMS. А ведь при желании её всё-таки можно поставить. Почти что полноценную!

Почти полноценную – потому что экранчик всё равно придётся ставить отдельно. В комплектах, которые есть в продаже, всегда наличествует сам дисплей (в нём же – приёмник сигнала с датчиков) и набор датчиков. Датчики бывают разными: и внутренними – на вентилях, и внешними – на колпачках. В первом случае всё выглядит вообще по-взрослому – как штатная система TPMS, но с отдельным экраном. Судя по отзывам, некоторые такие системы работают прекрасно. Показания у них точные, надёжность вопросов не вызывает. Вот только цена кусается. Комплекты за три тысячи могут показать давление в шине, а могут – в жилом модуле МКС. Как повезёт. Более дорогие и от хорошего производителя работают намного точнее. Но и стоят они дороже – тысяч от пяти-шести и до пятнадцати.

Монтаж, как вы понимаете, несложный. Особенно с внешними датчиками-колпачками: накрутил их вместо штатных колпачков, прилепил в салоне экран и радуешься жизни. С внутренними надо повозиться: разбирать колёса и менять вентили.

С приёмниками-дисплеями есть тонкость: некоторые из них передают сигнал по радиоволнам и включаются просто в прикуриватель. Такие системы могут терять сигнал от любых помех.

Наиболее навороченные TPMS, предназначенные для самостоятельной установки, работают через блютуз и коннектятся со смартфоном. Схема рабочая и удобная, хотя и недешёвая.

Что сломалось?

Сама по себе система TPMS вполне надёжная и выходит из строя редко. Почти все причины отказа TPMS связаны с отсутствием сигнала от датчиков. В первую очередь виноваты севшие батарейки (как я говорил выше, обычно приходится менять не батарейки, а датчики целиком). Вторая причина молчания датчика – это его физическое повреждение. Есть мнение, что эти датчики очень легко уничтожить в шиномонтажной мастерской. Это одновременно и правда, и неправда. Посмотрите, как их может сломать криворукий шиномонтажник.

Источник

Устройство и принцип работы системы контроля давления в шинах TPMS

Поддержание оптимального давления в шинах отражается на сцеплении с дорожной поверхностью, расходе топлива, управляемости и безопасности движения автомобиля в целом. Большинство водителей для проверки используют обычный манометр, но прогресс не стоит на месте и в современных автомобилях активно внедряется электронная система контроля давления в шинах TPMS. Например, в европейских странах и США она обязательна для всех транспортных средств. В России наличие системы TPMS стало обязательным требованиям при сертификации новых типов ТС с 2016 года.

Что такое система TPMS

Система контроля давления в шинах TPMS (Tire Pressure Monitor System) относится к активной безопасности автомобиля. Как и многие другие инновации она пришла из военной отрасли. Главная её задача – отслеживать давление в шинах и подавать сигнал предупреждения водителю при падении ниже порогового значения. Кажется, что давление в шинах не самый важный параметр в автомобиле, но это не так. В первую очередь – это безопасность вождения. К примеру, если давление в шинах с каждой стороны осей разное, то автомобиль будет уводить в сторону. В базовых комплектациях TPMS начала появляться с 2000 года. Также есть автономные системы мониторинга, которые можно купить и установить отдельно.

Виды систем контроля давления в шинах

Принципиально системы можно разделить на два вида: с прямым (direct) и косвенным (indirect) измерением.

Система косвенного измерения

Это система считается самой простой по принципу действия и реализуется при помощи ABS. Она в движении определяет радиус колеса и расстояние, которое оно проходит за один оборот. Датчики ABS сравнивают показатели от каждого колеса. Если есть изменения, то подается сигнал на приборную панель автомобиля. Идея заключается в том, что радиус и пройденное расстояние спущенного колеса будет отличаться от эталонного.

Плюсом такого типа TPMS является отсутствие дополнительных элементов и приемлемая стоимость. Также в сервисе можно настроить начальные параметры давления, от которого будут измеряться отклонения. Минусом являются ограниченные функции. Нельзя измерить давление до начала движения, температуру. Отклонение от реальных данных может составлять около 30%.

Система прямого измерения

Данный тип TPMS наиболее актуальный и точный. Давление в каждой шине измеряется специальным датчиком.

В стандартный набор системы входят:

Датчики передают сигнал о температуре и состоянии давления в шинах. Приемная антенна передает сигнал в блок управления. Приемники устанавливаются в колесных арках автомобиля, на каждое колесо свой.

Существуют системы, в которых отсутствуют приемники сигнала и колесные датчики связываются непосредственно с блоком управления. В таких системах датчики необходимо “прописывать” в блок, чтобы он понимал в каком колесе появилась проблема.

Информация для водителя может выводиться разными способами. В более дешевых вариантах вместо дисплея загорается индикатор, сигнализирующий о неполадках. Как правило, он не указывает в каком именно колесе проблема. В случае вывода данных на дисплей можно получать информацию о температуре и давлении для каждого колеса отдельно.

Датчики давления и их разновидности

Ключевыми компонентами системы являются датчики. Это сложные устройства. В их состав входят: передающая антенна, аккумулятор, сам датчик давления и температуры. Такое устройство контролеров у более продвинутых систем, но есть и проще.

По своему устройству и способу монтажа различают датчики:

Механические датчики самые простые и стоят недорого. Они вкручиваются вместо колпачка. Давление в шинах смещает колпачок на определенный уровень. Зеленый цвет внешнего клапана показывает нормальное давление, желтый – требуется подкачка, красный – низкий уровень. Такие датчики не показывают точных цифр, также их часто просто скручивают. Давление по ним в движении определить невозможно. Сделать это можно только визуально.

Внешние электронные датчики также накручиваются на вентиль, но передают непрерывный сигнал с определенной частотой о состоянии давления на дисплей, индикатор или смартфон. Их недостатком является подверженность к механическим повреждениям во время движения и доступность для воришек.

Внутренние электронные датчики давления устанавливаются внутри диска и совмещены с колесными вентилями. Вся электронная начинка, антенна и батарея прячутся внутри колеса. С внешней стороны накручивается обычный вентиль. Минусом является сложность монтажа. Для их установки нужно бортировать каждое колесо. Ресурса аккумулятора датчика как внутреннего, так и внешнего, обычно хватает на 7-10 лет. После нужно произвести замену.

Если у вас установлены датчики давления в колесах – обязательно предупредите об этом мастера шиномонтажа. В большинстве случаев их срезают при замене резины.

Преимущества и недостатки системы

Можно выделить следующие преимущества:

В зависимости от вида системы, у неё есть и определенные минусы:

Возможные неисправности TPMS

Основными причинами неисправности датчиков TPMS может быть:

Также при замене одного из встроенных датчиков на другой система может конфликтовать и выдавать сигнал об ошибке. В Европе стандартная радиочастота для датчиков 433 МГц, а в США – 315 МГц.

Если один из датчиков вышел из строя, то может помочь перепрограммирование системы. Уровень срабатывания неработающего датчика ставится на нулевой. Не во всех системах это доступно.

Система TPMS может выдавать два индикатора ошибки на приборной панели: надпись “TPMS” и “шина с восклицательным знаком”. Принципиально важно понимать, что в первом случае неисправность связана с работой самой системы (блок управления, датчики), а во втором с давлением в шинах (недостаточный уровень).

В продвинутых системах каждый контроллер имеет свой уникальный идентификационный код. Как правило, они идут в заводской комплектации. При их калибровке нужно соблюдать определенную последовательность, например, передние левый и правый, затем задние правый и левый. Настроить такие датчики самому бывает трудно и лучше обратиться к специалистам.

Источник

Исследование протокола системы контроля давления воздуха в шинах автомобиля (TPMS)

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.

Рис.1. Внешний вид системы TPMS

Рис.2. Плата контроллера системы TPMS

Просто так установить штатный приемный блок не было возможности, так как минимальное допустимое значение давления у него 1.1 Bar, а в детской коляске меньше. Поэтому модуль постоянно пищит, информируя о низком давлении в шинах. Почитать про разработку контроллера для «Умной» детской коляски «Максимка», в которой как раз и применены результаты исследования, можно в моей статье [1].

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.

Итак, вооружаемся USB-свистком DVB-тюнера, запускаем RTL-SDR и смотрим эфир. Датчики работают на частоте 433.92 МГц в модуляции FSK. Изначально я записывал эфир и потом вручную разбирал протокол. Тут начались сложности. Ранее сталкивался только с OOK-модуляцией. Там все просто. Здесь немного сложнее. Информация кодируется двумя частотами. Поэтому изучал примеры, теорию по модуляциям. Потом увидел как применяют программу URH-Universal Radio Hacker [2, 3]. Пробовал поставить, но на мою WinXP 32bit она не идет. Пришлось искать компьютер с win8 64bit и тогда программа установилась. Подробнее о ее работе можно почитать на сайте разработчика. URH-мне в чем-то облегчила процесс, т.к. она производит захват сигнала с эфира, отображает его осциллограммой и сразу декодирует в сырой цифровой вид как в двоичном, так и в hex-виде.

Рис.3. Screenshot программы с захваченным кадром посылки TPMS

Датчик шлет несколько посылок друг за другом за один сеанс. Период между сеансами может достигать минуты или даже более. Если случается тревожная ситуация, то датчик немедленно начинает слать пакеты данных. Звуковой файл посылки от датчика [8]. Пример одной посылки от датчика взятый из программы URH:

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.

На примере выше видно преамбулу (последовательность 01010101….), потом идут данные. Почитав Интернет, понимаем, что перед нами посылка, закодированная кодировкой Манчестер (G. E. Thomas). Каждый бит кодируется двумя битами 01 или 10. Я изначально кодировал вручную, тем самым, закрепляя теорию кодирования/декодирования. Но потом решил обратиться к онлайн декодировщику [4,5,6] что очень ускорило процесс.

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

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 > 15B91AA43201B71B002A Датчик 1B > 15B9ABFF32027B1B029B Датчик 2C > 15B937740C03971304AE Датчик 3D >
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

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.

Начал читать, искать информацию о том какие CRC используются, пробовал разные Xor, And и прочее, но ничего не получалось. Уже думал, что ничего не получится и придется довольствоваться давлением, которое получил по своей таблице, но немного не сходящееся с оригинальным табло. Но вот на просторах Интернет увидел статью про подбор CRC. Там была программа, которой даешь несколько пакетов, а она пытается подобрать контрольную сумму и, в случае успеха, выдает величину полинома и значение инициализации CRC. [7]

Задаем программе несколько пакетов:

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.

Байт P Давление, Bar
255 1,58
254 1,57
… …
107 0,10
106 0,09
105 0,08
104 0,07
103 0,06
102 0,05
101 0,04
100 0,03
99 0,02
98 0,01
97 0,00

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

Старший бит от 0x83 и 0x3C дают 0x13C = 219 что соответствует давлению 2,19 Bar
Формула для пересчета давления в Bar: P=(ADC-97)/100,
Где ADC = (B7>>7)*0x100+B6, где B6 и B7 это значение байта 6 и байта 7.

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.

Для упрощения анализа была написана программа [8]

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.

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.

Источник