适用于TPMS低功耗唤醒芯片的分析与设计

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1、-万方数据----第一章绪论第一章绪论§1.1引言半导体工业一直专注于消费者的市场需求[1]。市场要求必须迅速地开发出大批量的低成本产品，这就推动了半导体工业的主流技术和它在当前占有的主导地位，例如在存储器，电脑芯片和智能电源等方向。近年来，这些消费市场开始转向通信系统，例如电池供电的移动设备，消费电子设备和网络设备等。随着半导体设计和制造技术的进步，需要把整个系统集合在一个芯片上[2]。多功能性，可靠性，便携性和高性能系统等优点需要在这样的市场上有所提高。所以，在国家最先进的系统芯片的应用环境中，芯片设计不仅要求高的功能集成，而且还要求

2、体积小，成本低，更重要的是功耗低。轮胎气压监测系统（TirePressureMonitorySystem，简称TPMS）是汽车在行驶过程中运用汽车电子技术、传感器技术、无线通信技术等，对轮胎的气压、温度实时监测的系统[3]。TPMS作为安全的象征，近几年已经向集成化、无源化方向发展[4]。然而，国内外对轮胎气压监测系统的研究方兴未艾[5]。传统轮胎气压监测系统主要包括发射模块、接收模块及集成在GPS中的监测模块[6]。为了在复杂的环境中稳定、低功耗工作，降低系统成本，减少车载电子控制单元的硬件数量，本课题设计了一款适用于TPMS的低功耗唤

3、醒芯片。§1.2研究背景和意义随着城市交通技术的不断发展，人们一边欣赏高速公路高效便捷的道路环境的同时，随之引发的交通意外率也在不断增加，据统计，由爆胎引发的交通事故约占总量的70％[7]。当速度达到160km以上时，如果出现爆胎，死亡率接近100％。所以，汽车轮胎爆胎是造成交通意外事故的一个主要原因[8]。轮胎压力是影响汽车驾驶的质量和安全性能的重要指标。轮胎压力过高时，会加快轮胎磨损，容易造成内部结构破裂；同时因为减少了与地面的摩擦力，还会影响到制动效果[9]。轮胎气压过低或漏气，增加与地面的摩擦力的同时，也会加速轮胎磨损，增加油耗。

4、因为轮胎侧壁是轮胎的薄弱点，当气压过低时，会不断遭受到挤压和拉伸，容易造成疲劳失效，最终可能发生爆胎[10]。为了行驶安全，必须时刻对行驶轮胎的气压进行监视。自2007年9月1日，美国已经强制要求每一台销售的新车必须装备有轮胎气压监控系统（TPMS）[11]，而欧洲也采用了类似的法规，以此来减少二氧化碳的排放，提高燃油的经济性，增强行驶的安全性。中国也正在考虑类似的立法[12]。1----万方数据----适用于TPMS低功耗唤醒芯片的研究与设计2000年，美国国会通过了强化交通工具召回责任和文件法案（Transportation，Reca

5、llEnhancement，AccountabilityandDocumentation，TREAD)。在当时，拥有最畅销的运动型多功能车（SportUtilityVehicle，SUV）的福特公司，至少有270人死于该设备的崩溃，崩溃的大部分原因是由于车辆的低胎压引起有缺陷的轮胎和车辆失去控制。统计后发现一个惊人的数据，大部分美国人在没有检查他们的轮胎气压的情况下，驾驶该汽车长达几个月的时间。2001年，美国高速公路交通安全管理局（NationalHighwayTrafficSafetyAdministration，NHTSA）检查近1

6、2000辆车辆，发现约27％的车辆至少有一个轮胎充气不足25％或者更低。今天，轮胎爆胎问题的新闻在美国实际上已经消失，但NHTSA仍被要求进行TREAD法案的指令来实现TPMS的标准，即被称为美国联邦机动车辆安全标准（FMVSS）138法案。法案规定在驾驶时，轮胎监视器必须至少在20分钟内检测是否存在一个或多个轮胎的气压低于该汽车制造商推荐的气压的25％[13]。近两年，从全国各大车展与零部件展上可以发现，TPMS已成为整车企业提高整车产品市场竞争力的亮点之一。各大汽车电子企业也争先恐后地推出功能更强大、性能更稳定的TPMS产品。§1.2

7、.1TPMS的分类TPMS按照对轮胎气压监测的不同方法，把TPMS主要分为直接式，间接式和复合式[14]。（1）直接式（Pressure-SensorBasedTPMS，PSB），直接式表示对轮胎气压是直接检测的，没有利用其它设备进行转换气压。工作过程：在每一个轮胎内加入压力传感器，无线系统将气压数据反馈回主机，主机可以对气压的数据进行处理，可以显示，过高过低还可以报警。直接式的另一个特点是随时都可以检测，无论是在行驶中还是停车阶段，而且无论轮胎气压是否正常都可以检测。所以它可以做到事前检测，主动进行防御。（2）间接式（Wheel-Spe

8、edBasedTPMS，WSB），间接式区别于直接式，它是利用转速传感器来间接判断气压的高低。间接式属于事后检测，是在轮胎气压过低或者过高时，导致轮胎的转速变化，报警以后才知道轮胎气压的变化。