CN103024778A

CN103024778A - 一种无线通信终端上提升实时时钟精度的方法

Info

Publication number: CN103024778A
Application number: CN 201210494495
Authority: CN
Inventors: 李俊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及无线通信终端，公开了一种无线通信终端上提升实时时钟精度的方法。在本发明中，无线通信终端正常开机运行时，根据无线通信终端本地实时时钟在每小时设置待校准标志位，然后等待射频基准时钟触发中断；根据待校准标志位判断是否进入实时时钟校准流程；通过计算在1秒钟的时间内射频基准时钟信号个数与26000000的偏差值来计算一小时内实时时钟信号个数的误差数，调整实时时钟的时钟信号个数和当前时间寄存器的值来提升终端本地的实时时钟达到射频基准时钟精度的目的。

Description

一种无线通信终端上提升实时时钟精度的方法

技术领域

本发明涉及无线通信终端，特别涉及一种无线通信终端上提升实时时钟精度的方法。

背景技术

物联网的概念自1999提出，目标是建设一个基于互联网、传统电信网络等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。无线通信终端作为物联网数据传输系统的核心关键技术，已经广泛应用到车载、消费类电子、医疗、电力等各行各业。利用移动通信运营商提供的公共移动无线网络覆盖，无线通信终端模块搭建了应用终端和物联网后台之间的数据交互平台：接收后台指令传递给终端，同时将终端传感器的信息及时地反馈回后台。

某些特定的应用场景下（例如电力行业的电能量采集系统，或者智能电表），对无线通信终端模块和应用终端的时间精度有很高的要求。

某些特定的物联网应用场景要求物联终端具备高精度的实时时钟，误差在 5 ppm（parts per million----百万分之一，1ppm：每百万秒误差1秒）范围之内，例如国家电网的智能电表。

现有技术中解决无线通信终端实时时钟精度通常采用以下方法：

（1）.依赖于无线芯片附属的Real-Time Clock（实时时钟）功能

Real-Time Clock概念广泛的应用于通讯、计算机和嵌入式系统领域。其目的就是提供一个独立的、低功耗时钟来跟踪和记录当前的时间，其核心是晶振。晶振的精度在很大程度上已经决定了实时时钟的精度，一般情况下晶振精度在+/-20ppm。如果在考虑到温度和老化的因素，精度还要增加+/-15ppm的误差。所以，单纯的依赖于芯片的RTC时钟方案其精度不能满足需求。

（2）.依赖于公共无线网络上提供的NITZ服务

NITZ（Network Identity and Time Zone——网络标识和时区）服务用于移动通信终端自动刷新系统时间和网络侧保持同步，但是该方案的局限性仍然在于它的精度，该方案的精度只能达到分钟级别。

（3）.独立的实时时钟芯片来实现对普通实时时钟精度的补偿

独立的实时时钟芯片通过对实时时钟进行温度和老化的补偿来提高其精度，也就是根据温度和标准温度之间的差值，以及预设的晶振老化参数，周期性地调整吞吐时钟的个数来实现对计时精度的调整。该方案需要引入额外的芯片和电路设计，电路实现复杂，成本高。

经分析发现，背景技术中无法通过无线通信终端自身硬件设备来提升实时时钟精度。

发明内容

每个无线通信终端中为射频电路提供时钟基准的时钟模块，通常为13MHz或者26MHz，具有非常高的时钟精度，是每个无线通信终端必须的部件;由于考虑到无线终端的功耗问题，这个高精度的时钟基准只有在接收或者发送数据的时候才启动，其他时间都停止，所以不能用于记录和跟踪时间信息。

公共的无线网络因为要依赖于时间同步实现手机在漫游情况下信道切换和业务的连续，因此对时钟都有非常严格的要求。无论是GSM、WCDMA、CDMA2000还是未来的LTE网络，全部要求网络侧的基站发送设备时间频率的精度达到0.05ppm，同时无线终端侧发射和接收信道之间的精度在0.1ppm之内。也就是无线终端侧的射频接收电路的时钟精度为0.15ppm，远远优于普通实时时钟的精度。

无线通信终端的本地实时时钟（RTC）通常采用频率为32.768KHz的时钟，射频基准时钟通常采用26MHz的时钟。

本发明的目的在于提供一种根据移动通信终端自身为射频提供时钟基准的时钟模块，定期校准本地实时时钟，从而实现高精度实时时钟的方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种无线通信终端上通过射频电路提供时钟基准提升实时时钟精度的方法，包含以下步骤:

终端中32.768KHz的本地实时时钟RTC计时每满一小时时设置待校准标志位为TRUE，然后等待26MHz的射频基准时钟被激活；

在26MHz的射频基准时钟被激活时，检查待校准标志位是否为TRUE；为TRUE时进入本地RTC实时时钟校准流程；

在校准流程中，计算1小时内32.768KHz的实时时钟与26MHz的射频基准时钟的偏差，调整本地32.768KHz的实时时钟。

本发明实施方式相对于现有技术而言，终端本地的32.768KHz的实时时钟计时每满一小时后，也就是小时寄存器加1的时候，就设置待校准标志位CorrectionFlag=TRUE，然后等待26MHz的射频基准时钟被激活。

上层应用程序触发数据发送请求，或者终端周期性被唤醒、监测无线寻呼信道，从而启动了26MHz射频基准时钟，此时判断上述待校准标志位CorrectionFlag是否为TRUE；为TRUE时进入本地RTC校准流程；待校准标志位为FALSE时，则不进入RTC校准流程。无线通信终端处于正常运行状态时，按照现有技术中无线通信标准协议的要求，当无线通信终端有上层应用发送数据或者有通话请求时，需要启动26MHz的射频基准时钟主动发起无线空口的数据发送；或者当无线通信终端在没有数据发送请求时，按照标准无线通信协议，无线通信终端需要定期被唤醒，启动26MHz射频基准时钟监听无线接口的寻呼信道，以保证对网络侧呼叫请求的及时响应，无线标准协议中规定该时间必须在5秒之内，所以无线通信终端最多在5秒之内需要启动一次射频基准时钟。

在实时时钟校准流程中，先对32.768KHz的实时时钟进行1秒钟的测量计时，对1秒钟内32.768KHz的时钟信号计数，同时开始对26MHz的射频基准的时钟信号计数；当实时时钟测量时间达到1秒后，停止对26MHz的射频基准时钟信号的计数；计算26MHz的射频基准时钟在这1秒内的时钟信号的计数值与26000000之间的差；如果差值为0说明没有误差，不需要校准；如果差值不为0则需要计算出实时时钟在过去一小时内的偏移量，然后调整32.768KHz的实时时钟的计数器和当前时间寄存器的值。

本发明利用无线通信终端自身射频基准的高精度时钟特性，定期地测量低精度实时时钟RTC的精度误差，然后对实时时钟的计数值予以补偿，从而有效地规避了可能的温度变化和器件老化带来的终端本地实时时钟精度不高的影响，可以满足低于5ppm的物联网应用场景。

附图说明

图1是根据本发明实施方式中的系统流程图。

图2是根据本发明实施方式中实时时钟计时模块的流程图。

图3是根据本发明实施方式中射频基准时钟中断处理模块的流程图。

图4是根据本发明实施方式中实时时钟校准模块的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的实施方式涉及一种无线通信终端上提升实时时钟精度的方法，具体流程如图1所示，包含以下步骤：

步骤101，无线通信终端开机正常运行；

步骤102，终端中32.768KHz的本地实时时钟（RTC）在正常计时的过程中每满一小时时设置待校准标志位为TRUE，然后等待26MHz的射频基准时钟被激活；

步骤103，在26MHz的射频基准时钟被激活时上报中断消息，检查待校准标志位是否为TRUE；为TRUE时进入本地实时时钟校准流程；

步骤104，在校准流程中，计算1小时内32.768KHz的实时时钟与26MHz的射频基准时钟的偏差，调整本地32.768KHz的实时时钟；

步骤105，无线通信终端正常关机。

在本实施方式中，实时时钟（RTC）计时模块在终端开机后开始计时，32.768KHz的RTC计时32768次为1秒；当RTC计时后，更新终端的“当前时间寄存器”，当“当前时间寄存器”的小时数变化时，设置待校准标志位为TRUE，需要校验本地RTC。具体步骤如图2所示:

步骤201，终端本地RTC（实时时钟）正常运行；

步骤202，RTC的32.768KHz的时钟开始计数；

步骤203，根据RTC的计时，终端的“当前时间寄存器”开始计数；

步骤204，判断“当前时间寄存器”的小时寄存器是否加1。如果已经加1，则执行步骤205；否则执行步骤206；

步骤205，在上述步骤204中判断当前“小时寄存器”已经更新，则认为需要校准终端本地RTC的精度，在本步骤中设置待校准标志位为TRUE；

步骤206，当在步骤204中判断发现“小时寄存器”没有变化，或者在步骤205中设置了待校准标志位后，进入到该步骤中终端继续运行，等待进入后续的射频基准时钟中断处理流程。

在射频基准时钟中断处理流程中，当终端启动了射频基准时钟后，在射频基准时钟的中断处理流程中，判断待校准标志位的值是否为TRUE，如果为TRUE，则进入后续的RTC校准流程。具体步骤如图3所示:

步骤301，终端正常运行中；

步骤302，终端启动了射频基准时钟。在无线通信终端中，射频基准时候是精度非常高的26MHz时钟。但是由于功耗原因，不能长时间运行此时钟，只有当终端有需要时才启动该时钟用于和网络侧匹配。通常，当终端有数据业务或者语音通话时需要启动该时钟；或者终端根据无线通信协议1-2秒之内被唤醒监听无线信道时启动该高精度时钟；

步骤303，检查待校准标志位的值；

步骤304，判断步骤303中取得的待校准标志位的值是否为TRUE。当为TRUE时，执行步骤305；否则执行步骤307；

步骤305，为防止校验流程被“重入”，先重置待校准标志位为FALSE；

步骤306，进入RTC校准模块；

步骤307，当在步骤304中判断发现待校准标志位为FLASE时，在本步骤中退出本次射频基准时钟的中断处理流程。

在RTC校准流程中，同时开始对RTC时钟信号个数计数和对26MHz的射频基准时钟信号个数计数，当RTC时钟计数到32768（1秒钟）时，停止射频基准时钟信号个数的计数，判断该计数值与26000000的差值，如果该差值不为0，则说明需要校准RTC。后续计算出在一小时内RTC信号个数的偏差数，然后调整RTC时钟计数器和“当前时间寄存器”的值。具体步骤如图4所示：

步骤401，进入RTC校准流程；

步骤402，等待RTC的32.768KHz的时钟中断被触发。32.768KHz的时钟在1秒钟内被触发32768次；

步骤403，初始化RTC和射频基准时钟的时钟信号计数器为0，准备对RTC和射频基准时钟信号个数进行计数；

步骤404，根据RTC每次触发的时钟信号中断对RTC信号个数加1计数；

步骤405，同时对射频基准时钟每次触发的时钟信号中断对射频基准时钟的时钟信号个数加1计数；

步骤406，判断RTC的时钟信号个数是否为32768。如果是，则计时1秒的时间到时，执行步骤407；否则返回步骤404继续计时监控；

步骤407，RTC计时已经1秒钟，停止射频基准时钟的信号个数的计数；

步骤408，计算射频基准时钟的信号个数与26000000（26M）的差值，记为26MHzVariance；

步骤409，判断该差值是否为0。如果为0，说明RTC计时的1秒钟内射频基准时钟也计时1秒钟，非常准时，不需要校准RTC，执行步骤413退出校准流程；否则，认为需要校准RTC，执行步骤410；

步骤410，在本步骤中计算RTC时钟在一个小时之内的误差值，记为RTCVariance；计算公示如下:

RTCVariance = (26MHzVariance/26000000)*32768*3600秒

对上述公示解释如下:

(26MHzVariance/26000000)*32768为RTC时钟的每一秒的误差数，再乘以3600秒为一小时内的误差的RTC信号数；

步骤411，根据在步骤410中计算出来的1小时内RTC时钟误差的信号数调整RTC的信号数和“当前时间寄存器”的值；

步骤412，校准结束；

步骤413，在步骤409中判断射频基准时钟的计数值差值为0时，走到该步骤退出校准。

上述步骤，即完成了无线通信终端正常开机运行时，根据无线通信终端本地RTC（实时时钟）在每小时设置待校准标志位，然后等待射频基准时钟触发中断，根据待校准标志位判断是否进入RTC校准流程；通过计算在1秒钟的时间内射频基准时钟信号个数与26000000的偏差值来计算一小时内RTC时钟信号个数的误差数，调整RTC的时钟信号个数和“当前时间寄存器”的值来提升终端本地实时时钟达到射频基准时钟精度的目的。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种无线通信终端上提升实时时钟精度的方法，其特征在于，包含以下步骤：

无线通信终端在正常运行时，每小时设置一次实时时钟待校准标志位；

当无线通信终端高精度的射频基准时钟中断被触发时，根据待校准标志位判断是否需要进行实时时钟校准；

校准流程中通过计算在1秒钟的时间内射频基准时钟的时钟信号个数与26000000的偏差值来计算一小时内实时时钟信号个数的误差数，然后调整实时时钟的时钟信号个数和当前时间寄存器的值。

2.根据权利要求1所述的一种无线通信终端上提升实时时钟精度的方法，其特征在于：在进行实时时钟校准前，先重置待校准标志位为FALSE。