CN106132733B - 用于改变频率偏差的装置和方法 - Google Patents

Abstract

确定要在传输中使用的协议。基于该协议，时钟的传输频率范围被选择性地修改。根据所修改的时钟的传输频率范围来传输TPMS数据。

Description

用于改变频率偏差的装置和方法

技术领域

本申请涉及胎压传感器，并且更具体地，涉及进行的去往和来自这些设备的传输。

背景技术

胎压监测（TPM）设备被用在如今的车辆中。胎压传感器感测胎压读数（或其它状况，比如轮胎温度）。这些所感测的读数可被发送到设置在车辆中的TPM接收器。显示屏幕也可被耦合到接收器。当胎压读数下降为低于特定阈值时，车辆驾驶员可被警示，例如，通过在屏幕上向驾驶员显示警示消息。然后驾驶员能够采取任何必要的动作。

当TPM传感器传输频移键控（FSK）数据时，大多数TPM传感器具有特定的频率偏差。例如，频率偏差可以是315Mhz +/- 20hz 或 40khz的偏差（或范围）。因此，314.98Mhz可以用于逻辑“0”的传输（在FSK方案中），而315.02Mhz可表示逻辑1。当TPM传感器被设计时选择精确的频率偏差并且该频率偏差必须与用于接收FSK数据的接收器的带宽和频率辨别力相一致。

许多TPM传感器具有+/-30Khz到+/-50Khz的FSK频率偏差。这意味着接收器的带宽必须是大约200kHz。宽的接收器带宽是成本有效的，但被链接到更多的来自不同来源的带内噪音。在一些情况下，这种带内噪音降低了传感器的灵敏度。

一些原始装备制造商（OEM）需要更小带宽接收器。因此，与这样的接收器一起工作的TPM传感器也必须限制其频率偏差。在一些情况下，具有宽频率偏差的TPM传感器可能根本不会被窄频带接收器接收到，或者可能被衰减。

附图说明

为了更完整理解本公开，应当参考下面的详细描述及附图，其中：

图1包括根据本发明各种实施例的运行中改变FSK频率偏差的系统的框图；

图2A包括根据本发明各种实施例的针对具有位于PLL内的电容器的TPMS监测器的FSK切换布置的框图；

图2B包括根据本发明各种实施例的针对具有位于PLL外的电容器的TPMS监测器的FSK切换布置的框图；

图2C包括根据本发明各种实施例的示出频率偏差的频率响应图；

图3包括根据本发明各种实施例的用于FSK切换的方法的流程图；

图4包括根据本发明各种实施例的运行中改变FSK频率偏差的装置的框图。

技术人员将理解的是，附图中的元件为了简单和清楚被图示。将被进一步理解的是，某些动作和/或步骤可按照特定的发生顺序被描述或描绘，但本领域技术人员将理解关于顺序的这种特定性实际上是非必要的。还将理解的是，在本文中使用的术语和表达具有与关于它们的对应的相应调查和研究领域的这种术语和表达一致的普通含义，除了如下情况：本文中已另外阐述含特定含义。

具体实施方式

提供了方法，所述方法实现频移键控（FSK）频率偏差开关，用于多用途胎压监测（TPM）传感器或用于需要不同的频率偏差的任何不同的射频（RF）传输器。所传输的FSK信号的频率偏差基于要传输的协议被调整。TPMS传感器（或监测器或车轮单元）可包括处理设备和存储器，并且可执行计算机指令以感测并传输胎压（或其他）数据。在这些方面，TPMS传感器自身可包括结构、设备或装置，它们实际上感测轮胎中的压力（或其他类型的数据），并且进行所感测的信息的传输。

在一方面，TPM传感器使用锁相环（PLL）来调制FSK数据并传输FSK数据给接收器。在一些情况下，所述PLL提供如下能力：使用内部电容器代替外部电容器来创建期望的频率偏差。通常，TPM传感器制造商优选将外部负载电容器用到晶体振荡器，因为外部负载电容器表示固定值。

在本方法中，TPM传感器的PLL提供了一组电容器，并且这组电容器可根据所需的频率偏差被接通或关断。该组电容器可与分立部件一起实现。

在这些实施例的许多中，确定要在传输中使用的协议。基于该协议，时钟的传输频率范围（或偏差）被选择性地修改。根据所修改的时钟的传输频率范围（或偏差）来传输TPMS数据。

在一些方面，多个电容器中被耦合到时钟的所选择的电容器被选择性地接入传输电路和从传输电路切断。在其它方面，根据频移键控（FSK）方法来执行传输。在再其他示例中，该协议是从多个协议中选择的协议，并且所述多个协议中的每一个协议都与不同汽车制造商相关联。

在其它方面，时钟是晶体振荡器。在再其它方面，该方法由锁相环（PLL）执行。

在这些实施例的其它实施例中，用于传输胎压监测系统（TPMS）数据的装置包括接口和控制器。接口具有输入和输出。控制器与接口耦合。控制器被配置为确定在传输中要使用的协议，并且基于该协议，选择性地产生控制信号，该控制信号修改时钟的传输频率范围（或偏差）。控制器进一步被配置为：在输出处根据所修改的时钟传输频率范围（或偏差）来传输TPMS数据。

限制参见图1，描述了系统100，该系统100在运行中改变FSK频率偏差用于多用途TPMS传感器。该系统100包括第一TPMS监测器（或传感器或单元或车轮单元）104、第二TPMS监测器106、第三TPMS监测器108、和第四TPMS监测器110。监测器104、106、108和110与接收器112通信。TPMS监测器104、106、108和110与接收器112之间的通信在一方面经由无线、射频（RF）链路实现。

TPMS监测器104、106、108和110可包括处理设备和存储器，并且可执行计算机指令以感测并传输胎压（或其他）数据。在这些方面，TPMS监测器104、106、108和110自身可包括实际上感测轮胎中的压力（或其他类型的数据）的结构、设备或装置。

接收器112包括硬件和/或软件，用于接收（并且在一些示例中传输）来自TPMS监测器104、106、108和110的信息。接收器112被设置在车辆102内适当的位置。

TPMS监测器104、106、108和110均最低限度实现FSK频率偏差开关，并且是多用途传感器。这些传感器也可使用幅移键控（ASK）来衰减。也即是说，监测器能够在运行中改变频率偏差。换句话说，从TPMS监测器104、106、108和110传输的FSK信号的频率偏差或范围基于要传输的协议被调整。

在一方面，TPMS监测器104、106、108和110利用锁相环来调制FSK数据并传输FSK数据到接收器112。在一些情况下，PLL提供如下能力：使用内部电容器代替外部电容器来创建期望的频率偏差。更具体地，PLL提供一组电容器，并且这组电容器能够根据所需的频率偏差被接通或关断。该组电容器可使用分立部件来实现。

现在参见图2A和2C，描述了用于在运行中改变FSK频率偏差的电路200的一个示例。该电路200包括锁相环（PLL）202、时钟（例如晶体振荡器）204、FSK开关206、第一电容器（C1）208、第二电容器（C2）210、第一频率偏差选择开关212、第二频率偏差选择开关213、第三电容器（C3）214和第四电容器（C4）216，其中C1、C2、C3和C4是电容器的值。

振荡器202在一定频率处振荡。如果高信号（“1”）被应用到FSK开关206，则开关206闭合并且第二电容器（C2）210被短路。频率等于f1的低“音调”被传输。如果低信号（逻辑“0”）被应用到FSK开关206，则开关206断开并且第二电容器（C2）210不被短路。频率等于f2的高“音调”也能够被传输。F2高于f1，因为等效电容（CA）是(C1)(C2)/(C1+C2)并且这小于C1。因此，f2大于f1。频率偏差为f2－f1。这些示例假定低信号被应用到第一频率偏差选择开关212和第二频率偏差选择开关213。

如果期望更小频率偏差，则f1保持不变，因为它由C1驱动。F2被改变成更小的值（f3），因此频率偏差（f3-f1）小于f2-f1。具体来说，高信号被应用到第一频率偏差选择开关212，低信号被应用到第二频率偏差选择开关213，并且低信号被应用到FSK开关206。然后，等效电容（CB）变成(C1)/(C2+C3)。1/CB=1/C1+1/(C2+C3)=(C2+C3)/C1(C2+C3)+C1/C1(C1(C2+C3)=(C1+C2+C3)/C1C2+C1C3。因此，CB=(C1C2+C1C3)/(C1+C2+C3)。CB大于CA。因此f3（新“高音调”频率小于f2。在第一频率偏差为f2-f1，并且第二偏差（添加电容器组）为f3-f1的情况下，可以理解第二频率偏差小于第一频率偏差。也可添加第四电容器216以进一步减小偏差。替代地，第三电容器214可被断开并且第四电容器216接通以给出另一频率偏差。

控制器222确定何时接入或切断第三电容器214（经由线路220）和第四电容器216。在该示例中，第三电容器214和第四电容器216位于PLL 202中。类似地，图2B中的控制器272和线路270提供频率偏差选择。

现在参见图2B和2C，描述了电路250的另一个示例，电路250用于在运行中改变FSK频率偏差。该电路250包括锁相环（PLL）252、时钟（例如晶体振荡器）254、FSK开关256、第一电容器（C1）258、第二电容器（C2）260、频率偏差选择开关262、和第三电容器（C3）264。C1、C2、C3和C4是电容器的值。

振荡器252在一定频率处振荡。如果高信号（“1”）被应用到FSK开关256，开关256闭合并且第二电容器（C2）260被短路。传输频率等于f1的低“音调”。如果低信号（逻辑“0”）被应用到FSK开关256，开关256断开并且第二电容器（C2）260不被短路。也能够传输频率等于f2的高“音调”。F2高于f1，因为等效电容（CA）是(C1)(C2)/(C1+C2)并且这小于C1。因此，f2大于f1。频率偏差为f2-f1。这些示例假定低信号被应用到频率偏差选择开关262。

如果期望更小频率偏差，则f1保持不便，因为其由C1驱动。F2被改变到更小的值（f3），因此频率偏差（f3-f1）小于f2-f1。具体来说，高信号被应用到频率偏差选择开关262，并且低信号被应用到FSK开关256。然后，等效电容（CB）变成(C1)/(C2+C3)。1/CB=1/C1+1/(C2+C3)=(C2+C3)/C1(C2+C3) +C1/C1(C1(C2+C3)=(C1+C2+C3)/C1C2+C1C3。因此，CB=(C1C2+C1C3)/ (C1+C2+C3)。 CB大于CA。因此f3（新“高音调”频率小于f2。在第一频率偏差为f2-f1，并且第二偏差（添加电容器组）为f3-f1的情况下，可以理解第二频率偏差小于第一频率偏差。与第三电容器（C3）256平行并且如图2A的示例中所示的其他电容器可被添加。

如图2A和图2B二者中所示，PLL 202和252提供固定频率偏差。第一电容器208或258（C1）是针对晶体振荡器204或254的负载电容器，其导致FSK信号的更低载波。在低载波传输期间，FET（FSK开关）206或256将第二电容器210或260（C2）短路到地。为了高频率载波，FET开关206或256被断开并且第二电容器210或260（C2）与第一电容器208或258（C1）串联，以在晶体上创建不同的负载和不同的载波传输频率。

现在参见图3，描述了用于FSK切换的方法一个示例。在步骤302，确定用于传输的协议是否包括高频率偏差。例如，可使用阈值并且如果传输协议具有超越该阈值的频率偏差，那么以肯定语应答该步骤。另一方面，如果期望的协议降低到阈值以下，那么应答是否定的。

如果在步骤302的应答是肯定的，那么在步骤304，与加载电容器（例如，图2A和图2B中的第二电容器208或258）并联的额外电容器不会被切换为与加载电容器并联。这一动作保持相对较高的频率偏差。

如果步骤302处的应答是肯定的，那么在步骤306，与加载电容器（例如，图2A和图2B中的第二电容器208或258）并联的额外电容器被切换为与加载电容器并联。这一动作降低高频率偏差。例如，如果中心频率是315 +/- 20khz，则这一动作可把偏差减小到+/-10khz。以这样的方式，该方法提供了车辆中接收器期望的频率范围。

现在参见图4，用于传输胎压监测系统（TPMS）数据的装置400包括接口402和控制器404。该接口402具有输入406和输出408。

控制器404与接口402耦合。控制器404被配置为确定要在传输中使用的协议416并且，基于协议416，选择性地产生控制信号410，制信号410修改时钟412的传输频率。协议416可在输入406处从存储器420被接收。控制器404进一步被配置为在输出408处根据所修改的时钟412的传输频率传输TPMS数据。控制信号408可控制控制电路411，控制电路411实际上改变时钟频率。

仍然参见图4，示出了传输448并且传输448包括第一部分450、第二部分452和第三部分454。第一部分450处于高频并且表示逻辑1；第二部分452处于低频并且表示逻辑0，并且第三部分454处于与第一部分450相同的高频并且也表示逻辑1。

在本文中所描述的方法中，基于所需的协议在运行中修改高频和低频之间的范围或偏差。例如，高频（部分450和454的高频）和低频（部分454）之间的差值对于一些传输协议需要是20khz，并且对于其他协议需要是30khz。如本文所述的，电容器组中的电容器可被接入传输电路或从传输电路切断。这种电容器的切换修改“高音调”或高传输频率。因此，如果最初低传输频率是f1，并且高传输频率是f2（f2>f1），那么偏差是f2-f1。在传输电路中插入电容器将f2改变成f3，其中f3<f2并且f1<f3。因此，第二频率偏差是f3-f1，并且第二频率偏差小于第一频率偏差。

如所述的，所使用的频率偏差可根据所使用的协议来选择。通过协议，有意义的是，描述传输的任何参数或参数或特性的组包括例如，提到两个示例，数据格式（例如比特的定位和意义）、波特率。其他示例也是可能的。

应该理解的是，本文中描述的任何设备（例如，编程或激活设备、PLL、车轮单元、控制器、接收器、传输器、传感器、任何呈现设备、或者外部设备）可使用计算设备来实现这些设备的各种功能和操作。在硬件体系结构方面，这样的计算设备可包括，但不局限于，经由本地接口以通信方式耦合的处理器、存储器和一个或多个输入和/或输出（I/O）设备接口。本地接口可包括，例如但不局限于，一个或多个总线和/或其他有线或无线连接。处理器可以是用以执行软件，尤其是存储器中存储的软件的硬件设备。处理器可以是定制制造或商售的处理器、中央处理单元（CPU）、在与计算设备相关联的几个处理器之中的辅助处理器、基于半导体的微处理器（微芯片或芯片组的形式）或者通常用于执行软件指令的任何设备。

本文中描述的存储器设备可包括如下各项中任何一个或组合：易失性存储器元件（例如，随机存取存储器（RAM），比如动态RAM（DRAM）、静态RAM（SRAM）、同步动态RAM（SDRAM）、视频RAM（VRAM）等等）和/或非易失性存储器元件（例如，只读存储器（ROM）、硬盘驱动器、磁带、CD-ROM等等）。此外，存储器可包括电子、磁、光和/或其他类型的存储介质。存储器也可具有分布式体系结构，其中各个部件彼此远离地定位，但能够由处理器访问。

本文中描述的任何存储器设备中的软件可包括一个或多个单独的程序，每一个程序都包括用于实现本文中描述的功能的可执行指令的有序列表。当被构造为源程序时，可经由编译器、汇编器、翻译器或类似物（它们可以或可以不被包括在存储器内）来翻译该程序。

应该理解的是，本文中描述的任何方法可以至少部分地被实现为存储在计算机介质（例如，如上所描述的计算机存储器）上的计算机指令，并且这些指令能够在处理设备（比如微处理器）上被执行。然而，这些方法可以被实现为电子硬件和/或软件的任何组合。

本文中描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于实施该发明的最好模式。应当理解的是，所说明的实施例只是示范性的，并且不应当被理解为限制本发明的范围。

Claims (19)

1.一种用于传输胎压监测系统（TPMS）数据的方法，包括：

确定要在来自传输器的胎压数据的传输中使用的协议，其中所述协议描述传输的参数或特性；

基于所述协议，选择性地修改时钟的传输频率，所述传输频率由传输器用来传输所述胎压数据，所述修改有效用于将传输器的频率偏差从第一偏差改变到第二偏差；

根据所修改的时钟的传输频率和根据第二频率偏差来传输TPMS数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择性地修改包括：把耦合到所述时钟的多个电容器中所选择的电容器接入或切断。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据频移键控（FSK）方法来执行传输。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述协议是从多个协议中选择的协议，所述多个协议中的每个协议与不同的汽车制造商相关联。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时钟是晶体振荡器。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，各步骤由锁相环（PLL）执行。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，各步骤在车轮单元执行。

8.一种用于传输胎压监测系统（TPMS）数据的装置，包括：

具有输入和输出的接口；

与接口耦合的控制器，所述控制器被配置为确定要在传输中使用的协议，所述协议描述传输的参数或特性，其中控制器被配置为：基于所述协议，选择性地产生控制信号，所述控制信号修改时钟的传输频率，所述传输频率用来传输胎压数据，所述修改有效用于将频率偏差从第一偏差改变到第二偏差，以及控制器被配置为：在输出处根据所修改的时钟的传输频率和根据第二频率偏差来传输TPMS数据。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，控制信号选择性地把耦合到所述时钟的多个电容器中所选择的电容器接入或切断。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，根据频移键控（FSK）方法来执行传输。

11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述协议是从多个协议中选择的协议，所述多个协议中的每个协议与不同的汽车制造商相关联。

12.根据权利要求8所述的装置，其中，时钟是晶体振荡器。

13.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置设置在车轮单元处。

14.一种计算机可用非临时性介质，具有体现在其中的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适合于被执行以实现传输胎压监测信息的方法，所述方法包括：

确定要在传输中使用的协议，其中所述协议描述传输的参数或特性；

基于所述协议，选择性地修改时钟的传输频率，所述传输频率用来传输胎压数据，所述修改有效用于将频率偏差从第一偏差改变到第二偏差；

根据所修改的时钟的传输频率和根据第二频率偏差来传输TPMS数据。

15.根据权利要求14所述的计算机可用非临时性介质，其中，选择性地修改包括：把耦合到所述时钟的多个电容器中所选择的电容器接入或切断。

16.根据权利要求14所述的计算机可用非临时性介质，其中，根据频移键控（FSK）方法来执行传输。

17.根据权利要求14所述的计算机可用非临时性介质，其中，所述协议是从多个协议中选择的协议，所述多个协议中的每个协议与不同的汽车制造商相关联。

18.根据权利要求14所述的计算机可用非临时性介质，其中，时钟是晶体振荡器。

19.根据权利要求14所述的计算机可用非临时性介质，其中，各步骤由锁相环（PLL）执行。