【导读】英飞凌的直接式胎压传感器芯片SP40+是目前市场上主流的芯片。其平均静态电流仅245nA左右，可以保证胎压传感器模块在车辆上正常工作达十年之久；其自动定位算法功能，即便在车辆维修保养换错轮胎时，系统仍能自动识别胎压传感器位置并更新在屏幕上。
截止到目前，英飞凌已经交付了超过7亿颗胎压传感器芯片，不良率远远小于1ppm。
英飞凌的直接式胎压传感器芯片SP40+是目前市场上主流的芯片。其平均静态电流仅245nA左右，可以保证胎压传感器模块在车辆上正常工作达十年之久；其自动定位算法功能，即便在车辆维修保养换错轮胎时，系统仍能自动识别胎压传感器位置并更新在屏幕上。
2017年底，胎压监测系统（TPMS）的强制性国家标准出台了，所有购买的新车在出厂时将全部配备胎压监测系统，该标准在2020年1月1日开始正式实施。
为什么中国继欧洲和美国之后，出台了这个强制性的规定呢？据交通管理部门统计，目前我国高速公路交通事故中，70%以上是由于爆胎引起的，高速上时速在120公里的汽车，一旦前轮爆胎，翻车事故死亡率将近100%。而爆胎最主要的原因是因为轮胎欠压缺气导致，因此当轮胎欠压时如果能够及时提醒驾驶员减速，这将对避免事故发生非常直接且有利。
直接式胎压监测系统带来的作用和功能就正是如此，它能实时的监测四个轮胎当前的胎压状态，一旦有异常发生，就会及时的发出警报来提醒驾驶员。英飞凌可以提供整套系统方案供客户使用，系统框图如下：
该系统在车辆仪表显示的胎压信息和报警信息具体如下图所示：
英飞凌直接胎压监测产品路线规划
英飞凌在直接胎压监测系统领域深耕多年，致力于研发出最先进的芯片，同时又不断的更新迭代并且优化性能，还关注用户的使用成本，帮助客户一起降低整个系统的使用成本。自2008年以来，英飞凌推出了几代TPMS，产品持续更新，拥有非常清晰的发展规划路线：
SP40+关键优势详解
英飞凌的直接式胎压传感器芯片SP40+是目前市场上最主流的芯片，那么它到底是一颗怎样的芯片？有哪些特点和优势呢？先说一下该芯片包含了TPMS应用所必须的那些功能，如下图所示：
SP40+支持两个压力测量范围，100~500kPa和100~900kPa，以适应不同的汽车尺寸类型。该芯片仅需要非常少的外设器件，就可以实现上述提到的那些所有功能，具体应用原理图如下图所示：
作为技术及质量领先者，英飞凌SP40+具有三大优势与特性：低功耗、带自动定位算法、高品质。
1 低功耗
SP40+的平均静态电流是245nA左右，可以保证胎压传感器模块在车辆上正常工作达十年之久。之所以有如此长的使用寿命，静态电流低是非常重要的原因之一，然而光靠这个还不够，此芯片有一个非常缜密的状态机在不停的工作，一共有六种状态在周而复始的按照软件定义的方式运转着，如下图所示：
在每种状态下，芯片内部的各个模块都各司其职，因为每个模块的功耗和作用是不同的，所以越多的模块工作着，就会带来越多的电流消耗，比如：在Run state状态下，CPU和12MHZ主时钟都在正常运行中，所有其它模块都可以按需被唤醒激活，此时的平均功耗大概是0.85mA@25℃左右；在RF-transmission状态时功耗最大，大概是5.7mA@25℃左右；而在Power-down state下，只有唤醒控制器和低频接收器这两个模块还在工作，此时的平均功耗大概就是前面所说的245nA@25℃左右；在闲置状态（Idle state）下，应用程序不被执行，但是CPU还在工作，此时的功耗大概是280uA@25℃；而在深度闲置状态（Deep idle state）下，它比闲置状态更加省电一些，功耗大概是2.1uA@25℃。简而言之，就是当需要某个或者某些模块运行的时候，这些模块就被调用开启，当不需要他们的时候，就让它们睡眠休息。
另外，SP40+还内置了一个射频（RF）发射状态机，也称为RF发射控制器，它仅在FSM模式中使用，它的目的就是在RF 发射过程中减少整体的电量消耗，把一个简单并且重复的操作交给一个不那么聪明却更省电的模块，以减少在RF发射过程中整体的电量消耗，接下来我们详细说明一下它到底是如何帮助系统节省电量消耗的。在TPMS应用中，RF报文包含了若干帧（取决于客户自主定义），这些帧被重复发送时为了保证接收端的接收成功率，在这些帧之间RF发送器是不被激活的，同时一个定时器会持续运行，来进行RF发射帧间计时。当然为了完成指定的帧间计时任务，CPU肯定是能够胜任的，但是CPU运行所需的电流较高（0.85mA@25℃），而当使用射频发射状态机来完成帧间计时的话，电流消耗减少至2.1uA@25℃，减少了在帧间闲置时的电流消耗则减少了在RF整个传输过程中的电流消耗。当然了，在射频发射状态机激活或者运行过程中，SP40+的CPU还是可以处理其他任务的，CPU控制和状态机之间的迁移可以在应用软件中协调处理。
基于上面这几个功能和特点，才让SP40+实现了低功耗，能够让终端用户不用频繁的更换传感器从而节省很多麻烦和成本。
2 带自动定位算法
什么是自动定位？胎压监测系统的自动定位其实就是当车辆行驶起来之后，能够自动识别出来四个胎压传感器的信号分别来自哪个车轮，这样就可以准确的把胎压胎温信息正确无误的显示在屏幕上。这个功能主要是终端用户在车辆维修保养的时候，如果主动把前后车轮调换了位置或者不小心车轮位置装错了甚至更换了一个新的胎压传感器，用户不需要重新通过OBD诊断来更改胎压监测系统已经保存好的位置信息，只需要将车辆行驶一段时间，系统会自动识别新的胎压传感器的位置信息并更新在屏幕上，减少了售后保养维修的时间，大大方便了用户和4S维修店。SP40+芯片集成了该自动定位软件算法，并且免费提供给使用该芯片的客户。该算法的原理是怎样的呢？请参考下图所示：
它是利用胎压传感器会定时的发送RF信号出来，与此同时车辆ABS模块也会实时的发送车轮转动的齿数信息，当车轮的齿数信息到达某一个值的时候，对应车轮的胎压传感器也会同时再那个位置发送RF信号出来，只要能统计出这两个信号的精确值，就能计算出哪个胎压传感器对应哪个车轮位置。英飞凌集成的这个自动定位算法，叫做角度位置感应（时间与相位法），通过胎压传感器在每个转动周期采集一定数量的加速度信息，就能得到一个预估的车轮转动频率，然后对这些采样数据进行离散傅里叶变换，就可以提取出精确的转动频率，该专利原理如下图所示：
3 高品质
最后一点，也是非常重要的一点，那就是高品质特性，英飞凌截止到目前，已经交付了超过7亿颗胎压传感器芯片，而且不良率远远小于1ppm，这足以说明了英飞凌胎压传感器产品的超高品质和性能。
来源：英飞凌，原创：李辉
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