CN105532053A - 通过蓝牙进行设备同步 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的时间同步。与应用相关联的事件在中央无线通信设备处打上时间戳，并且向外围无线通信设备发送一个或多个链路层消息以提供时间戳信息，从而在外围无线通信设备处复制事件定时。第一链路层消息包括关于内部蓝牙时钟的信息，以校准外围无线通信设备处的对应的内部时钟值。第二链路层消息包括关于蓝牙时钟的当前值的信息，并且还包括以比由蓝牙时钟值指定的时隙内的蓝牙时钟更精细的粒度来提供时间位置的偏移值。中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的应用层事件同步允许事件之间的功率降低的休眠状态。

Description

通过蓝牙进行设备同步
技术领域
本文所描述的实施例总体涉及无线通信，更具体地，涉及针对中央(服务器)无线通信设备和外围(客户端)无线通信设备之间的无线个人局域网(WPAN)通信协议提供时间同步。
背景技术
通过无线个人局域网，例如蓝牙互连的无线通信设备可利用使用时分多址(TDMA)轮询方案的异步无连接链路(ACL)或使用保留时隙的同步面向连接(SCO)链路与其他无线通信设备通信。一组互连的蓝牙设备可被称为微微网，并且包括主设备和一个或多个从设备。主设备还可被称为中央设备，并且从设备可被称为外围设备。每个蓝牙设备可包括以3.2kHz的速率递增的内部定时时钟，并且绝对时钟时间值可作为28位值被存储在蓝牙设备中。蓝牙微微网中的所有设备根据特定序列在多个不同的频率信道之间同步跳频。为了使微微网中的所有设备同步工作，例如，在发起主设备和从设备之间的连接时，主设备可向微微网中的其他从设备提供关于其自己内部时钟值的信息。在蓝牙经典模式中，每个从设备可基于在对从设备和主设备之间的连接进行初始化时提供的信息来计算从设备的时钟值和主设备的时钟值之间的偏移值。每个设备的时钟可在连接期间继续独立地递增，并可随时间而相对于彼此缓慢地漂移。从设备可通过基于何时从主设备接收分组来确定更新的时间信息从而重新确定从设备的时钟与主设备的时钟的偏移值。由于蓝牙时钟每312微秒递增一次，因此对于特定应用而言，尤其是在应用层水平上，蓝牙时钟的精度可能不够。
发明内容
本文所公开的一些实施例提供针对中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的无线连接的时间同步。与应用和/或服务相关联的事件可在中央无线通信设备处打上时间戳，并且可向外围无线通信设备发送一个或多个链路层消息以提供时间戳信息，从而在外围无线通信设备处复制事件定时。第一链路层消息可包括关于内部无线通信协议(例如，蓝牙)时钟的信息，以校准(和/或重置)外围无线通信设备处的对应的内部时钟值，从而匹配中央无线通信设备的内部时钟值。第二链路层消息可包括关于蓝牙时钟的当前值以及用于在蓝牙时钟值指定的时隙内(以比蓝牙时钟更精细的粒度)提供时间位置的偏移值的信息。可在外围无线通信设备和中央无线通信设备之间建立“同步”连接时发送第一链路层消息。可响应于中央无线通信设备处的事件发生而发送第二链路层消息，以提供时间戳基准，外围无线通信设备可通过该时间戳基准来关联发生于中央无线通信设备处的事件的时间。在一些实施例中，事件能够以周期性速率发生，并且第二链路层消息能够以低于该事件速率的速率被发送(以使通信要求和/或功率消耗最小化)，但该速率足以确保使用所提供的时间信息的应用进行适当的时间同步。中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的事件时间同步可实现功率效率，因为在中央无线通信设备将唤醒和/或侦听以接收针对特定应用的信息并在传输之间进入休眠状态的已知或可预测时间段期间，外围无线通信设备可发送针对特定应用的信息。可在比用于无线通信设备之间的通信的基础定时机制更精细的粒度下实现事件的应用级同步。
提供本发明内容的目的仅为概述一些示例性实施例，以便提供对本文所述主题的一些方面的基本了解。因此，应当理解，上文所述的特征仅为示例，而不应理解为以任何方式缩小本文所述主题的范围或实质。本文所述主题的其他特征、方面和优点将根据以下具体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。
附图说明
通过参考结合附图所作的以下描述可最佳地理解所述实施例及其优点。这些附图未必按比例绘制，并且决不会限制本领域的技术人员在不脱离所描述的实施例的实质和范围的前提下对所描述的实施例所作的形式和细节方面的任何更改。
图1示出了根据一些实施例可在一个或多个不同的无线通信网络中工作的无线通信设备。
图2示出了根据一些实施例将中央无线通信设备与多个无线通信网络和多个外围无线通信设备互连的一组代表性无线通信路径。
图3示出了根据一些实施例的中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的无线个人局域网直接连接。
图4示出了根据一些实施例用于在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间通信的代表性同步轮询机制。
图5A示出了根据一些实施例在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间用于时间同步的消息交换。
图5B示出了根据一些实施例在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间用于时间同步的另一种消息交换。
图5C示出了根据一些实施例可用于在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间协调事件的时间同步的一组代表性内部信号。
图5D示出了根据一些实施例可用于在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间协调事件的时间同步的内部信号的另一组代表性集合。
图6示出了根据一些实施例在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间进行传送以提供时间同步的消息的格式。
图7示出了根据一些实施例用于通过中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的连接提供时间同步的代表性方法。
具体实施方式
本文所描述的实施例总体涉及无线通信，更具体地，涉及针对中央(服务器)无线通信设备和外围(客户端)无线通信设备之间的蓝牙无线个人局域网(WPAN)通信协议提供时间同步。
无线通信设备，并且具体地为移动设备，可结合多种不同的无线电接入技术(RAT)以通过不同的无线网络提供连接，这些不同的无线网络提供不同的服务和/或能力。中央无线通信设备可包括硬件和软件以根据WPAN通信协议(例如，如技术联盟(SIG)标准化的通信协议)支持无线个人局域网(WPAN)。中央无线通信设备可发现兼容的外围无线通信设备，并且可与找到的外围无线通信设备建立连接，以通过WPAN提供特定的服务。
中央无线通信设备可充当可以作为“从”设备工作的一组外围无线通信设备的“主”设备。中央无线通信设备可控制在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间形成的网络上的通信。可以将该网络称为“微微网”，并且微微网上的无线通信设备进行的通信可与由中央无线通信设备保持的内部时间时钟“同步”，该时钟可称为微微网时钟。例如，在对中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的连接进行初始化时，中央无线通信设备可向外围无线通信设备提供关于其自己内部时钟的值的信息，并且外围无线通信设备可使用该信息以确定其自己的微微网时钟与中央无线通信设备的微微网时钟之间的偏移。蓝牙设备基于同步轮询和响应机制，利用频分多址(FDMA)、在一组不同的频率信道间跳频以及时分多址(TDMA)的组合来工作。中央无线通信设备能够以预先确定的时间间隔轮询外围无线通信设备，并且外围无线通信设备可唤醒以侦听轮询并响应于轮询提供数据。外围无线设备可在轮询时间段之间睡眠以节省功率。在一些实施例中，外围无线设备可仅在需要提供数据时唤醒并在其他情况下睡眠。当数据分组在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间在物理层通道上被发送时，中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的连接事件可发生。对于每个连接事件，基于何时从中央无线通信设备接收到数据分组，外围无线通信设备可重新对准其时钟或调节偏移值以实现其自己的内部微微网时钟与中央无线通信设备的内部微微网时钟的同步。中央无线通信设备和外围无线通信设备可包括可提供更高层功能的应用处理器(也称为主机处理器)。在一些实施例中，发生于一个无线通信设备例如中央无线通信设备处的“系统”级或“应用”级事件可要求被同步到发生于另一个无线通信设备例如外围无线通信设备处的系统级或应用级平行事件。每个无线通信设备都可利用不同的绝对系统时间基准工作，从而需要一些方法用于向外围无线通信设备传达“何时”在中央无线通信设备处发生事件(或反之亦然)，其中在中央无线通信设备处发生事件的实际时间到知道该事件的时间之间累积最小的延迟，并在外围无线通信设备处确定相关联的时间值。如本文进一步所述，可提供方法和设备以利用一组链路层消息向外围无线通信设备传输事件定时信息，该组链路层消息包括例如与中央无线通信设备中的蓝牙无线电路相关联的无线时钟信息以及例如与中央无线通信设备中的主机/应用处理器相关联的系统时钟信息的组合。外围无线通信设备中的相关联的无线处理电路例如蓝牙无线电路可向外围无线通信设备中的主机/应用处理器提供精确的时钟信息，其继而可确定中央无线通信设备处发生一个或多个事件的时间。可不使用与电压控制的晶体振荡器相关联的定时恢复来实现同步，即，每个无线通信设备都可利用可相对于彼此漂移的多个独立时钟来工作。在一些实施例中，可在使用无线个人局域网(WPAN)协议的无线通信设备之间传送定时。在一些实施例中，可在使用功率降低的WPAN协议的无线通信设备之间传送定时。在一些实施例中，可在使用蓝牙无线通信协议或蓝牙低功耗(BTLE)无线通信协议的无线通信设备之间传送定时。
图1示出了用于无线通信设备102的一组重叠网络100。无线通信设备102可包括硬件和软件的组合以通过一个或多个不同的无线网络单独地、分开地或以组合的形式提供无线连接。无线通信设备102可包括硬件和软件以通过无线个人局域网(WPAN)104提供通信，该无线个人局域网(WPAN)可提供高功效连接，但工作范围有限。WPAN连接通常可将无线通信设备102连接至外围无线通信设备，例如头戴式耳机、听筒、补充显示设备以及补充输入/输出设备。代表性的WPAN104可根据蓝牙SIG所规定的通信协议来工作。蓝牙协议的不同版本可提供不同的能力和服务，例如针对数据速率或功率消耗而优化。蓝牙无线通信协议的一个版本可称为蓝牙“经典”，而另一更高功效的版本可称为蓝牙“低功耗”。无线通信设备102还可包括硬件和软件以通过无线局域网(WLAN)106提供通信，该无线局域网(WLAN)相比WPAN104可提供更高的数据速率和更大的工作范围。无线通信设备102可包括用于WPAN104和WLAN106的独立的硬件和软件。在一些实施例中，WPAN104和WLAN106可共享无线通信设备102中的硬件元件和/或软件元件。WPAN104和WLAN106两者均可作为“局域”网工作。无线通信设备102可包括附加的硬件和软件以提供例如用于与一个或多个蜂窝网络互连的无线广域网(WWAN)108能力。
图2示出了通过几种不同的无线通信技术与一组外部网络和一组外围无线通信设备204A、204B、204C和204D互连的中央无线通信设备202。中央无线通信设备202可从一个或多个分组交换网络和/或从一个或多个电路交换网络接收信息，分组交换网络和电路交换网络的组合在图2中表示为公共交换电话网(PSTN)和“互联网”208的组合。中央无线通信设备202可使用通过无线通信网络206提供的WWAN连接108来访问多种服务(例如语音呼叫、文本消息、数据访问、视频呼叫、多媒体消息和媒体流)。类似地，中央无线通信设备202可使用通过与宽带通信网络212互连的无线接入点(AP)210提供的WLAN连接106来访问类似的多种服务。如图2所示，中央无线通信设备202的能力可通过添加与一个或多个外围无线通信设备204的一个或多个WPAN连接104来补充。
图2中示出的外围无线通信设备204中的一些外围无线通信设备可提供输出显示能力和输入应答能力，以允许中央无线通信设备202的用户通过中央无线通信设备202与服务进行交互(和/或也与由中央无线通信设备202上的处理器执行的应用进行交互)。外围无线通信设备204的能力可大体上不同，并因此每个外围无线通信设备204可提供不同级别的I/O功能。第一外围无线通信设备204A可提供“始终可用的”可见显示能力，该可见显示能力可将信息呈现给中央无线通信设备202的用户，其中有限的输入响应能力用于浏览和/或响应所呈现的信息。第二外围无线通信设备204B可提供主要服务和/或应用功能，例如充当媒体播放器，同时还包括显示器、触摸界面以及一个或多个无线连接功能，以允许用作由中央无线通信设备202提供的对信息的补充显示。第二外围无线通信设备204B可提供输入/输出能力以呈现信息和接受用户响应，这类似于中央无线通信设备202提供的能力。第三外围无线通信设备204C可提供易于访问的显示器和触摸界面，该显示器和触摸界面也可将信息呈现给中央无线通信设备202的用户，并且允许灵活地组织所呈现的信息以及接受用户输入以浏览和响应信息。第四外围无线通信设备204D可提供有限的(如果有的话)显示能力，并可被设计成提供补充的输入能力，例如由可与中央无线通信设备202的显示屏交互的触笔设备(或其他输入机构)所提供的输入能力。在一些实施例中，第四外围无线通信设备204D可通过WPAN连接104来连接到中央无线通信设备，同时还提供补充输入，例如射频信号、红外信号、磁信号、电场信号、电容触摸信号或其他输入感测机构信号。中央无线通信设备202的触敏显示器(或更一般地，输入/输出能力)可感测第四外围无线通信设备204D的补充输入，并且在一些实施例中，可通过显示器向用户提供反馈。WPAN连接104可用于提供一种方法，该方法用于同步由第四外围无线通信设备204D(例如第四外围无线通信设备204D提供的激励输出)生成的补充输入，该补充输入可由中央无线通信设备202(例如，通过扫描功能)感测/接收。通过提供一种用于在中央无线通信设备202和一个或多个外围无线通信设备204A/204B/204C/204D之间同步应用和/或服务的方法，中央无线通信设备202的用户可控制和/或接收来自外围无线通信设备204A/204B/204C/204D的可用于各种应用的反馈。在代表性实施例中，外围无线通信设备204A/204B/204C/204D可向中央无线通信设备202提供位置信息(例如，平移位置x/y/z和/或旋转位置偏转角/俯仰角/翻滚角)，中央无线通信设备202继而能够在中央无线通信设备202上向其用户呈现信息。在实施例中，外围无线通信设备204A/204B/204C/204D和/或中央无线通信设备202可包括一个或多个运动传感器，例如，作为运动处理单元的一部分，从运动传感器提供的信息可用于控制位于中央无线通信设备202、外围无线通信设备204A/204B/204C/204D或两者上的应用和/或可用作向所述应用的输入。在一些实施例中，中央无线通信设备202上的应用可与外围无线通信设备204A/204B/204C/204D上的应用进行时间同步。如本文进一步所述，可通过交换链路层消息在中央无线通信设备202和一个或多个外围无线通信设备204A/204B/204C/204D之间提供系统级/应用级时间信息，以确保无线通信设备之间精确的“绝对”时间同步。
图3示出了中央无线通信设备202中包括的元件的代表性实施例通过WPAN连接与外围无线通信设备204中包括的元件的代表性实施例通信的图示300。中央无线通信设备202可包括多个无线联网硬件块/软件块(也称为无线电路)以根据一个或多个不同的无线通信协议提供连接。无线联网硬件块/软件块可包括用于无线发射器和无线接收器(其组合在一起也称为无线收发器)或其元件的硬件和/或软件的组合。中央无线通信设备202可通过WLAN硬件块/软件块302和/或WWAN硬件块/软件块310连接至外部网络。中央无线通信设备202可包括耦接到无线联网硬件块/软件块的处理电路例如应用处理器306，以控制中央无线通信设备202。中央无线通信设备202中的应用处理器306可建立连接并处理通过所建立的连接获得的信息，以向中央无线通信设备202的用户提供不同的服务。中央无线通信设备202的用户可通过输入/输出(I/O)接口308与中央无线通信设备202交互，输入/输出(I/O)接口308可显示信息和接受用户输入以对信息进行导航和/或访问中央无线通信设备202上可用的服务和/或通过中央无线通信设备202访问服务。在一些实施例中，中央无线通信设备202可包括多个I/O接口308。在一些实施例中，在应用处理器306上执行的软件的组合可通过I/O接口308提供用户界面输入和输出能力，以便向中央无线通信设备202的用户显示信息(输出)和/或从中央无线通信设备202的用户获得反馈(输入)，包括例如发送至和接收自连接到中央无线通信设备202的外围无线通信设备204。
中央无线通信设备202可使用WPAN硬件块/软件块304连接至外围无线通信设备204，外围无线通信设备204继而可包括连接至其自身应用处理器318的平行WPAN硬件块/软件块312。外围无线通信设备204中的应用处理器318可通过I/O接口314提供输入和输出能力并对中央无线通信设备202的I/O能力进行补充，以便为中央无线通信设备202的用户提供另选的I/O接口，以通过该另选的I/O接口接收和响应信息。在一些实施例中，I/O接口314相比中央无线通信设备202的I/O接口308可提供更有限的信息显示。外围无线通信设备204的应用处理器318可处理通过WPAN硬件块/软件块312接收的信息，以通过I/O接口314显示信息和/或控制外围无线通信设备204上的一个或多个应用的操作。应用处理器318可处理通过I/O接口314接收的用户输入以形成消息并使用WPAN硬件块/软件块312发送消息。外围无线通信设备204中的应用处理器318还可组织和存储从中央无线通信设备202接收的信息。应用处理器318可处理从中央无线通信设备202的应用处理器306接收到的信息，例如，将外围无线通信设备204上的“事件”定时与中央无线通信设备202上的平行事件对准。
中央无线通信设备202和外围无线通信设备204中的无线电路可包括一个或多个无线电路模块，该无线电路模块包括一个或多个处理器和无线电路以根据各种无线通信协议传输和接收无线信号。中央线通信设备202和外围无线通信设备204的无线电路模块(也称为无线子系统)可包括发射器和接收器，以提供根据无线通信协议例如根据Wi-Fi无线通信协议、蓝牙无线通信协议或蜂窝无线通信协议进行格式化的射频无线信号的信号处理。在一些实施例中，无线电路模块可包括诸如以下的部件：用于实现诸如但不限于基带信号处理、物理层处理、数据链路层处理等功能和/或其他功能的处理器和/或专用数字信号处理(DSP)电路；用于将数字数据转换成模拟信号的一个或多个数模转换器(DAC)；用于将模拟信号转换成数字数据的一个或多个模数转换器(ADC)；射频(RF)电路(例如，一个或多个放大器、混频器、滤波器、锁相环(PLL)和/或振荡器)；和/或其他部件。在一些实施例中，无线电路模块也可称为无线电设备。
图4示出了根据一些实施例的用于在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间通信的代表性同步轮询机制的图示400。在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间建立连接时，可交换定时信息以针对中央无线通信设备202将何时轮询外围无线通信设备204以获得数据来对准时间段。外围无线通信设备204可在轮询时间间隔之间睡眠，并且在一些实施例中，在需要向中央无线通信设备202提供数据时外围无线通信设备可唤醒，由此节省功率并延长外围无线通信设备204中的电池寿命。中央无线通信设备202可在预先确定的时间并根据规则的预先确定的轮询时间间隔402轮询外围无线通信设备204。外围无线通信设备204可保持其自己的内部时钟(也称为微微网时钟)并在唤醒/侦听时间段404唤醒，在此期间侦听来自中央无线通信设备202的轮询并在唤醒/侦听时间段404之后的响应时间间隔406期间向中央无线通信设备202提供数据。如图4所示，外围无线通信设备204可解释中央无线通信设备202的微微网时钟和外围无线通信设备204的微微网时钟之间的时钟漂移(例如，假设相应微微网时钟之间的最大时钟差)，并足够早地打开唤醒/侦听时间段404并持续足够长的时间段以确保捕获来自中央无线通信设备202的轮询。如图4所示，外围无线通信设备204的唤醒/侦听时间段404可在中央无线通信设备202的轮询时间段之前开始，并可在中央无线通信设备202的轮询时间段之后结束。时钟漂移可足够小，使得相对于轮询时间段延长唤醒/侦听时间段404的附加时间能够最小。在一些实施例中，中央无线通信设备202可包括在与外围无线通信设备204通信时的时钟时间信息，以在外围无线通信设备204处与中央无线通信设备202的时钟重新对准，例如，可向外围无线通信设备204提供中央无线通信设备202的微微网时钟值。在一些实施例中，在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间建立连接时可提供时钟时间信息。在一些实施例中，外围无线通信设备204可基于何时从中央无线通信设备202接收到轮询的本地时间来调节其自己的微微网时钟。在实施例中，在唤醒、侦听和接收来自中央无线通信设备202的轮询时，外围无线通信设备204可保持精确的微微网时钟时间值，使其自己的微微网时钟与中央无线通信设备202的微微网时钟同步。
图5A示出了根据一些实施例在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间用于时间同步的消息交换的图示500。中央无线通信设备202可包括应用处理器306，如图3所示，应用处理器可针对中央无线通信设备202控制和/或运行更高层应用和服务。类似地，外围无线通信设备204可包括用于在外围无线通信设备204上控制和运行更高层应用的应用处理器318。在一些实施例中，应用处理器306/318还可称为主机处理器。中央无线通信设备202的WPAN304(例如，蓝牙)电路可与外围无线通信设备204的WPAN电路312建立连接502。在代表性实施例中，中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间的连接是蓝牙低功耗(BTLE)连接。一旦建立了BTLE连接，中央无线通信设备202就可识别外围无线通信设备204是否支持提供用于应用级(即，事件级)时间同步的时间同步特征。在一些实施例中，中央无线通信设备202使用服务发现协议确定外围无线通信设备204的能力。在一些实施例中，对BTLE通信链路加密以提供中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间的安全连接。响应于检测到外围无线通信设备204支持事件/应用的时间同步，应用处理器306可向WPAN电路304提供外围无线通信设备204可为“时间同步感知”的指示。中央无线通信设备202的应用处理器306可向WPAN电路304提供供应商特有命令，如图5A中利用“同步感知”消息504所示，在一些实施例中，该消息可以是供应商特有的消息或命令。“同步感知”消息504可包括一个或多个参数。用于“同步感知”消息504的代表性参数可包括BTLE连接的“连接句柄”，其用于指示它是“同步感知”的，即，指示特定BTLE连接具有这一能力。在实施例中，“连接句柄”参数可包括两个八位字节信息。“同步感知”消息504还可包括“同步指示周期”参数，该参数可指定要求WPAN电路304通过BTLE连接生成到达外围无线通信设备204的链路层同步指示消息(本文进一步论述)的频率。在实施例中，以基准时间间隔为单位，即以微秒、毫秒、十毫秒、百毫秒等为单位，指定“同步指示周期”，且“同步指示周期”参数可使用两个八位字节提供该信息。在一些实施例中，将BTLE连接标记为“同步感知”是可选的。在一些实施例中，使用“同步指示周期”是可选的，并且可在需要时，例如响应于在应用处理器306处和/或由应用处理器306生成的特定事件和/或中断来提供同步指示。
BTLE连接可在帧边界等级处，例如在每个1.25ms的帧开始处，要求在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间进行时钟同步。可通过使BTLE连接的连接时间段和帧开始时刻达成一致来“同步”中央无线通信设备202和外围无线通信设备204。中央无线通信设备202和外围无线通信设备204可保持其自己单独的独立时钟(例如，也称为微微网时钟)，并可周期性唤醒以彼此通信。外围无线通信设备204可基于由中央无线通信设备202提供的信息例如基于对连接初始化时传送的分组中提供的信息来调节其自己的时钟。外围无线通信设备204还可基于外围无线通信设备204何时接收到分组来调节其自己的微微网时钟以与中央无线通信设备时钟重新对准，以保持1.25ms的帧同步。为了向外围无线通信设备204传送中央无线通信设备202上发生的同步信号的精确时刻，可以要求无线通信设备202/204中的每一者与蓝牙微微网时钟的所有28位同步。中央无线通信设备202可充当可作为“从”设备工作的外围无线通信设备204的“主”时钟基准。可响应于中央无线通信设备202的应用处理器306使用“同步感知”消息504将BTLE链路标记为“同步感知”而由中央无线通信设备202的WPAN电路304来发送可在一些实施例中被格式化为时钟指示PDU600的专有链路层“时钟指示”消息506，在一些实施例中，“同步感知”消息例如可以是供应商特有的“同步感知”命令。“时钟指示”消息506可包含连接事件开始时中央无线通信设备202的微微网时钟的“快照”。外围无线通信设备204可使用“时钟指示”消息506提供的时钟信息来调节其自己的微微网时钟。该调节可确保中央无线通信设备202和外围无线通信设备204都使用相同的基准时钟时间值。“时钟指示”消息506可包括来自中央无线通信设备202的实时微微网时钟值。在一些实施例中，可以将时钟值指定为中央无线通信设备202的微微网时钟的28位的全部或一部分。在实施例中，时钟值可包括28位时钟值的26个最高有效位。在实施例中，时钟值可包括与跳频同步(FHS)分组中提供的相同信息。在实施例中，由中央无线通信设备202在1.25ms帧开始时捕获时钟值，从而时钟值的一部分(例如，两个最低有效位)可具有零值，且不需要传输到外围无线通信设备204。响应于“时钟指示”消息506，外围无线通信设备204的WPAN电路312能够以“基带”确认(ACK)消息，例如ACK508进行回复或可利用链路层“拒绝指示”消息(未示出)来拒绝“时钟指示”消息。在一些实施例中，如果“时钟指示”消息506未被外围无线通信设备204的WPAN电路312确认或正确接收，则中央无线通信设备202的WPAN电路304可重新发送“时钟指示”消息506。即使在若干次重新传输之后才成功接收“时钟指示”消息506，外围无线通信设备204也可基于“时钟指示”消息506中提供的信息来计算中央无线通信设备202的当前微微网时钟的正确值。在实施例中，“时钟指示”消息506包括事件计数器，实时时钟信息在该计数器处被捕获。外围无线通信设备204的WPAN电路312可基于由中央无线通信设备202在“时钟指示”消息506中提供的信息来更新其自己的本地微微网时钟，并且在更新之后，可对中央无线通信设备202和外围无线通信设备204中的每一者中的两个微微网时钟进行同步，以使用相同的“绝对”时间值。由于每个微微网时钟可随时间漂移，(它们可连接到不同的独立的时钟振荡器)，可基于从中央无线通信设备202向外围无线通信设备204提供的附加信息和/或通过基于外围无线通信设备204何时接收到分组来确定调节从而重新调节微微网时钟的时间值。
为了从中央无线通信设备202向外围无线通信设备204提供时间同步信息，应用处理器306可在每次应用处理器306处发生事件510时产生发送至WPAN电路304的时间同步中断512。中央无线通信设备202的WPAN电路304可忽略从主机/应用处理器306接收的任何同步中断512，直到与外围无线通信设备204的通信链路(例如，BTLE链路)被标记为“同步感知”为止，例如，如由向中央无线通信设备202的WPAN电路304提供的同步感知消息504所指示的那样。WPAN电路304还可忽略同步中断512，直到外围无线通信设备204的WPAN电路312确认(例如，如ACK508所示)由中央无线通信设备202向外围无线通信设备204提供的链路层时钟指示506消息。在将通信链路标记为“同步感知”且确认链路层时钟指示506消息时，(这可提供外围无线通信设备204的WPAN电路312的微微网时钟同步到中央无线通信设备202的WPAN电路304的微微网时钟的指示)，然后可由WPAN电路304处理向WPAN电路304提供的同步中断512。中央无线通信设备202的WPAN电路304可响应于从主机/应用处理器306接收到同步中断512而向外围无线通信设备204的WPAN电路312发送专用链路层“同步指示”消息514。在一些实施例中，可将同步指示消息514格式化为协议数据单元，例如如图6中所示的同步指示PDU610。同步指示消息514可提供时间信息，该时间信息指示何时在中央无线通信设备202的应用处理器306处发生事件510，如同步中断512所示。同步指示消息514可包括发生同步中断时中央无线通信设备202的28位实时微微网时钟的值。此28位值可提供低至BTLE连接的时隙间隔一半的时间段的分辨率，这可对应于312微秒的分辨率。为了提供更精细的时间分辨率，同步指示消息514还可包括时隙偏移值，其可提供发生同步中断的半时隙时间间隔内的“偏移”时间量。例如，通过使用更高频率的系统级时钟或以更高速率计数的其他手段，时隙偏移值可将事件的时间缩减至与BTLE时钟提供的相比而言更高的精度。在实施例中，时间偏移可利用例如从0到312的一组值中选择的值来提供312微秒的半时隙内的若干微秒的值。在一些实施例中，主机/应用处理器306可调节微微网时钟的值和/或同步指示消息514中所包括的半时隙偏移时间的值，以解释应用处理器306和/或WPAN电路304处的中断延迟时间段、解释应用处理器306和/或WPAN电路304的处理延迟、和/或包括对处理翻转所需的时钟值作出的任何算术调节。
如图5A所示，外围无线通信设备204的WPAN电路312可响应于正确接收同步指示消息514而向中央无线通信设备202的WPAN电路304提供确认(例如，ACK508)。在一些实施例中，中央无线通信设备202的WPAN电路304响应于从应用处理器306接收到的每个同步中断512而向外围无线通信设备204的WPAN电路312提供包括当前时间信息的同步指示消息514。例如，如图5A所示，应用处理器306处的每个事件510产生同步中断512，然后从中央无线通信设备202向外围无线通信设备204随后传输对应的同步指示消息514。在实施例中，如果未从外围无线通信设备204的WPAN电路312接收到ACK508(或接收到拒绝或其他否定确认(NAK)类型的消息)，中央无线通信设备的WPAN电路304可重新传输同步指示消息514。中央无线通信设备202可重新传输一个或多个同步指示消息514，直到从外围无线通信设备204接收到ACK508或直到定时器超时(未示出)。在一些实施例中，每次都可在重新传输期间发送相同的同步指示消息514，例如，重新传输的同步指示消息514中所包括的时间值不需要被重新计算，因为与传输和接收同步指示消息514的时间段相比，重新传输的时间段可能较短。在一些实施例中，同步中断512可由WPAN电路304处理，并可导致每次接收同步中断512时都向外围无线通信设备204的WPAN电路312传输同步指示消息514。在一些实施例中，可在由主机/应用处理器306指定的同步指示时间段的结尾处处理同步中断512，例如，如在建立与外围无线通信设备204的连接期间所示和/或如“同步感知”消息504中所示。
外围无线通信设备204的WPAN电路312可利用发送至外围无线通信设备204的应用处理器318的中断来生成同步触发消息518。外围无线通信设备204的WPAN电路312可使用由同步指示消息514提供的信息，例如其中提供的微微网时钟的值和半时隙值并利用其自己微微网时钟的值(例如，WPAN电路312何时接收到同步指示消息514)和对消息处理延迟的了解来确定在中央无线通信设备202处产生最后的同步中断512的对应时间。外围无线通信设备204的WPAN电路312可向外围无线通信设备204的应用处理器318提供计算的时间(例如，作为以微秒为单位的值)，其可使用计算的时间信息和提供同步触发消息518例如作为应用处理器318的中断的时间来确定外围无线通信设备204中对应事件516的时间。对应事件516的时间针对外围无线通信设备204的主机/应用处理器318的时域来确定，并对应于在中央无线通信设备202的主机/应用处理器306的时域中发生于中央无线通信设备202处的事件510。在实施例中，同步触发消息518可包括自在中央无线通信设备202上产生同步触发之后经过的时间的以微秒为单位的时间值。同步触发消息518中包括的时间值可包括外围无线通信设备204处的WPAN电路312的处理延迟。在实施例中，同步触发消息518可包括作为四个八位字节信息的时间。如图5A所示，WPAN电路312和/或主机/应用处理器318可确定时间偏移，使得即使当存在丢失和重新传输的同步指示消息514时，重新创建的事件516的时间对应于发起事件510的适当时间。
图5B示出了根据一些实施例在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间用于时间同步的另一种消息交换的图示520。在一些实施例中，中央无线通信设备202的WPAN电路304保持周期性定时器，该定时器具有由中央无线通信设备202的主机/应用处理器306指定的用于同步指示消息的时间段。WPAN电路304可忽略在定时器运行时发生的同步中断512。一旦定时器超时，WPAN电路304就可处理下一个同步中断512并向外围无线通信设备204的WPAN电路312传输同步指示消息514。中央无线通信设备202的WPAN电路304可在每次同步指示消息514被发送时重新启动定时器522。在一些实施例中，中央无线通信设备202的主机/应用处理器306处的事件510能够以规则(例如，周期性)时间间隔发生，并且发送至中央无线通信设备202的WPAN电路304的对应同步中断512也能够以规则间隔发生。在实施例中，外围无线通信设备204的WPAN电路312可感知中央无线通信设备202处发生的事件/中断的标称时间段，并可产生同步触发消息518，该同步触发消息在从中央无线通信设备202接收实际的同步指示消息514消息之间中断外围无线通信设备204的应用处理器318。外围无线通信设备204的主机/应用处理器318可基于从WPAN电路312接收的同步触发消息518重新创建事件516。尽管外围无线通信设备204的WPAN电路312的微微网时钟可在从中央无线通信设备202接收同步指示消息514消息之间的时间段期间“漂移”，但微微网时钟的漂移量可为最小。利用中央无线通信设备202处的定时器可降低向外围无线通信设备204发送同步指示消息514的频率，由此最小化通信要求和/或降低功率消耗。外围无线通信设备204可在从中央无线通信设备202接收同步指示消息514之间“内插”针对同步触发消息518的定时，由此继续向外围无线通信设备204中的主机/应用处理器318提供“中断”以产生事件。
图5C示出了根据一些实施例可在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间用于协调事件的时间同步的一组代表性内部信号的图示540。中央无线通信设备202可通过WPAN连接550连接到外围无线通信设备204。如本文所述，WPAN连接550可提供相对时间同步的信道，即，可在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间提供关于时钟时间值的信息，例如蓝牙时钟，以对准相应无线通信设备202/204的WPAN电路304/312中的时钟。可通过在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间提供时间同步信息来将中央无线通信设备202上运行的应用同步到外围无线通信设备204上运行的另一个应用。在实施例中，外围无线通信设备204和/或中央无线通信设备202可以是电池供电的，并且可能希望使功率消耗最小化，同时提供针对应用的一个或多个功能。例如，中央无线通信设备202可尝试“读取”由外围无线通信设备204提供的信息。并非使中央无线通信设备202尝试从外围无线通信设备204连续读取信息，这会耗费中央无线通信设备202的电池电力，相反，中央无线通信设备202可以规则间隔和/或基于中央无线通信设备202上运行的应用要求而“按需”读取信息。在代表性实施例中，中央无线通信设备202从外围无线通信设备204收集传感器数据。在另一个代表性实施例中，中央无线通信设备202检测外围无线通信设备204的二维或三维位置和/或取向。在一些实施例中，通过WPAN通信链路来提供由中央无线通信设备202从外围无线通信设备204获得和/或检测到的信息，例如WPAN连接550可提供双向信息传输。在一些实施例中，通过辅助机构(例如，通过另一个通信链路和/或通过独立的检测机构)来提供由中央无线通信设备202从外围无线通信设备204获得和/或检测到的信息。在实施例中，中央无线通信设备202检测外围无线通信设备204相对于中央无线通信设备202的位置和/或取向。在实施例中，中央无线通信设备202包括触敏显示器(或其他具有检测能力的表面)，并且外围无线通信设备204是电池操作的设备，该设备提供可被中央无线通信设备202感测的激励信号。在一些实施例中，中央无线通信设备202以规则的时间间隔读取由外围无线通信设备204提供的信息，并在其中提供的显示器上向中央无线通信设备202的用户提供视觉反馈。由于外围无线通信设备204可由电池供电，因此可能希望使外围无线通信设备204以规则的时间间隔和/或“按需”提供信息(例如，消息和/或激励信号)，并在“激励”时间段之间工作于功率降低状态。利用本文描述的时间同步方法，中央无线通信设备202和外围无线通信设备204可进行应用级时间同步，使得外围无线通信设备204可在中央无线通信设备202能够知道和/或预测和/或估计的时间段提供间歇输出、激励和/或信息，中央无线通信设备202继而能够在适当的时间段从外围无线通信设备204获得、读取和/或感知所述输出、激励和/或信息。利用本文描述的应用级时间同步方法，中央无线通信设备202可在适当时间段“读取”，并且外围无线通信设备204可在适当时间段“写入”，其中适当时间段在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204处都进行时间同步，由此使得中央无线通信设备202和外围无线通信设备204都能够以高功效方式工作。在实施例中，中央无线通信设备202是包括显示能力的平板计算设备(例如，)，并且外围无线通信设备204是输入设备，例如触笔，其能够以规则时间间隔提供可被平板计算设备感测到的激励。在实施例中，触笔以规则时间间隔例如每X毫秒来发射激励信号，并且平板计算设备使用本文描述的时间同步方法来使触笔的激励信号与平板计算设备的扫描/读取/感测/拾取时间段对准。通过提供由外围无线通信设备204(例如，触笔)产生的激励信号与中央无线通信设备202的扫描/读取/感测/拾取时间段的时间同步，两个设备可通过仅在需要时“写入”(激励)和“读取”(扫描)而节省有限的电池电力。中央无线通信设备202可向外围无线通信设备204提供时间同步信息，使得能够将外围无线通信设备204的激励信号与中央无线通信设备202的扫描时间段对准。
图5C包括中央无线通信设备202和外围无线通信设备204处的一组代表性信号，该信号示出了在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204处的应用进行时间同步的定时。如上所述，中央无线通信设备202处的应用和外围无线通信设备204处的另一并行应用能够产生信号，该信号可利用本文描述的方法和/或设备彼此进行“时间同步”。在实施例中，中央无线通信设备202处的应用信号552可代表“读取”和/或“感测”和/或“获得信息”和/或“扫描”信号，而外围无线通信设备204处的应用信号542可代表“写入”和/或“激励”和/或“提供信息”信号。如图5C所示，中央无线通信设备202处的应用信号552的“读取”时间段可在比外围无线通信设备204处的应用信号542的“写入”时间段更宽或更窄的时间段内延长。利用中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间的应用级时间同步可将“读取”应用信号552与“写入”应用信号542对准。在实施例中，中央无线通信设备202的主机/应用处理器306可在启用“读取”应用信号552之前和/或与启用“读取”应用信号552同时向WPAN电路304提供中断(例如，“应用处理器中断”554)。应用处理器中断554可使得WPAN电路304捕获WPAN电路304的微微网时钟的值CLKss(例如，如WPAN时钟556捕获信号所示)。在一些实施例中，由中央无线通信设备202调节WPAN电路304的微微网时钟的值CLKss，以补偿在中央无线通信设备202处中断、唤醒和/或由于其他WPAN活动导致的处理延迟。可由中央无线通信设备202的WPAN电路304利用定期安排的周期性传输和/或使用通过WPAN连接550的不定期“按需”通信来向外围无线通信设备204的WPAN电路312提供(调节的)CLKss值。在一些实施例中，可利用通信之间的时间段tBT的特定值来定期安排中央无线通信设备202和外围无线通信设备204通过WPAN连接550进行的通信。在实施例中，在WPAN连接550上后续发生通信事件期间传送微微网时钟的时钟值CLKss，例如作为链路层同步指示消息514的有效载荷的一部分。在外围无线通信设备204的WPAN电路312正确接收链路层同步指示消息514(或接受提供正确的CLKss微微网时钟值的等效消息)时，外围无线通信设备204的WPAN电路312捕获外围无线通信设备204处WPAN电路312的微微网时钟的当前值CLKcc，例如如WPAN时钟546捕获信号所示。在一些实施例中，由外围无线通信设备204调节外围无线通信设备204捕获的微微网时钟的值CLKcc，以补偿在外围无线通信设备204处中断、唤醒和/或由于其他WPAN活动导致的处理延迟。外围无线通信设备204可在例如链路层同步指示消息514中计算在外围无线通信设备204处捕获(并任选地调节)的当前微微网时钟时间值CLKcc与在中央无线通信设备202提供的捕获并调节的时钟时间值CLKss之间的时间差。在实施例中，可由外围无线通信设备204的WPAN电路312执行时间差计算。在实施例中，时间差被确定为(CLKcc-CLKss)。可由WPAN电路312例如通过对图5C中表示为应用处理器中断544的中断进行断言来向外围无线通信设备204的主机/应用处理器318提供该时间差。可在从WPAN电路312向主机/应用处理器318提供的供应商特有命令中提供时间差作为时间偏移值，例如可被解释为时间单位数量诸如微秒数的整数。外围无线通信设备204的主机/应用处理器318可使用WPAN电路312提供的时间差信息来调节外围无线通信设备204处发生特定事件的时间段，例如，应用信号542可被断言为在适当的时刻“写入”值，使得外围无线通信设备204处的“写入”应用信号542可与中央无线通信设备202上的“读取”应用信号552对准。
图5D示出了根据一些实施例可在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间用于协调事件的时间同步的另一组代表性内部信号的图示560。如图5A至5C所示，中央无线通信设备202通过WPAN连接550连接到外围无线通信设备204，WPAN连接550提供相对时间同步的信道，即，可在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间提供关于时钟时间值的信息，例如蓝牙时钟，以对准相应无线通信设备202/204的WPAN电路304/312中的微微网时钟。可希望通过在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间提供附加时间同步信息来将中央无线通信设备202上运行的应用同步到外围无线通信设备204上运行的另一个应用。在实施例中，中央无线通信设备202可尝试“读取”由外围无线通信设备204提供的信息。并非让中央无线通信设备202尝试连续从外围无线通信设备204读取信息，相反，中央无线通信设备202可读取与在外围无线通信设备204处“写入”信息时同步的时间信息。类似地，外围无线通信设备204可在离散时间间隔“写入”要由中央无线通信设备202“读取”的信息，在一些实施例中，这可以是周期性的而非连续写入。如图5D所示，中央无线通信设备202和外围无线通信设备204上的应用最初可能并不彼此同步，并且外围无线通信设备204上的应用能够在一段时间内提供连续的“写入”应用信号570，由此允许中央无线通信设备202利用其自己的应用信号562在任何时间“读取”。然而，为了在外围无线通信设备204处节省电力，可优选仅在中央无线通信设备202将启用其自己的“读取”应用信号562的时间段期间才启用“写入”应用信号570。为了使两个应用同步，可由中央无线通信设备202例如通过本文所述的WPAN通信链路向外围无线通信设备204提供时间同步信息。一旦完成同步，外围无线通信设备204就能够在应用信号570的“写入”周期之间进入功率降低状态，由此诸如针对外围无线通信设备204有限容量的电池来节省其本地功率。在一些实施例中，外围无线通信设备204能够例如基于不活动定时器超时来进入延长的功率降低状态，并且在从延长的功率降低状态唤醒时，可以重新获取中央无线通信设备202与外围无线通信设备204的同步以实现应用级事件定时同步，如图5D所示。在一些实施例中，可唤醒外围无线通信设备204以重新同步并重新进入休眠状态，确保只要结合中央无线通信设备204使用外围无线通信设备204的应用的用户需要时就能够重新开始应用的时间同步。
在实施例中，中央无线通信设备202的主机/应用处理器306可提供时间计数器，该计数器基于显示信号564被重置，并可基于例如可由WPAN电路304向主机/应用处理器306提供的WPAN中断566来读取该时间计数器的值。可由中央无线通信设备202向外围无线通信设备204例如通过它们之间的WPAN通信链路来提供从时间计数器读取的时间值。在实施例中，该WPAN通信链路的每个连接事件可包括时间值。如图5D所示，第一时间值t1可对应于由显示信号564的前沿发起并在中央无线通信设备202的被标记为“a”的WPAN中断566的前沿结束的时间间隔。可由中央无线通信设备202在与标记为“b”的WPAN中断566和568相关联的WPAN连接事件期间传送时间值t1，即，可由中央无线通信设备202的主机/应用处理器306处理(例如，如果需要的话进行调节)所捕获的时间值，并在下一个可用的连接事件期间提供给中央无线通信设备202的WPAN电路304，以便通过WPAN通信链路传送到外围无线通信设备204。类似地，可捕获与显示信号564的前沿和表示为“b”的下一WPAN中断566的前沿之间的时间对应的时间值t2，并在与标记为“c”的WPAN中断566/568相关联的后续WPAN连接事件期间传送该时间值。如图5D所示，中央无线通信设备202上的针对应用信号562的“读取”事件之间的时间段和WPAN连接事件之间的以tBT表示的时间段可以不同，即，不需要相同。因此，可将显示信号564与应用信号562对准，时间段tn(从显示信号564的前沿到后续WPAN中断566的前沿)可变化。外围无线通信设备204的WPAN电路312可向外围无线通信设备204的主机/应用处理器318提供时间值tn，其可使用提供的时间值tn结合来自WPAN电路312的时间信息来确定外围无线通信设备204处针对应用信号570的“写入”时间段，该时间段与中央无线通信设备202的针对应用信号562的“读取”时间段匹配。可由显示信号564的前沿重置对中央无线通信设备202处时间值进行计数的计数器，例如如图5D所示，测量从最近的显示信号564的脉冲前沿到WPAN中断566的前沿的时间段tn。因此，如图5D所示，时间t1和t2对应于从显示信号564的第一脉冲测量的时间段，时间t3对应于从显示信号564的第二脉冲测量的时间段，并且时间t4对应于从显示信号564的第三脉冲测量的时间段。
图6示出了根据一些实施例可用于在中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间传送以提供时间同步的消息的代表性格式。可将链路层时钟指示消息506格式化为协议数据单元(PDU)，例如“时钟指示”PDU600，也可以将链路层同步指示消息514格式化为PDU，例如“同步指示”PDU610，并且可从中央无线通信设备202向外围无线通信设备204发送每个消息，例如如图5A和图5B中的消息交换序列所示。只要当中央无线通信设备202的主机/应用处理器306将通往外围无线通信设备204的通信链路标记为“同步感知”时，例如如图5A中所示的“同步感知”消息504(其可以是卖家特有的)所指示，就可从中央无线通信设备202向外围无线通信设备204发送时钟指示PDU600。时钟指示PDU600可包括连接事件开始时中央无线通信设备的微微网时钟的“快照”。外围无线通信设备204可基于时钟指示PDU600中提供的时钟信息来调节其自己的微微网时钟。通过调节外围无线通信设备204的微微网时钟，可将通信链路任一端的微微网时钟都同步到同一时间基准时钟。时钟指示PDU600可包括多个信息字段。OpCode字段602可包括用于指示时钟指示PDU600的基于十六进制的八位字节标识符。在实施例中，时钟指示PDU600的OpCode字段602可使用专有或标准化值，例如如图6中所示的“0xF2”的代表值。时钟指示PDU600的OpCode字段602可后接一组有效载荷数据字段，该组有效载荷数据字段包括与发送时钟指示PDU600的中央无线通信设备202相关联的特定时钟信息值。时钟指示PDU600可包括事件计数器值，该值表示何时捕获到实时时钟值(即，也包括在时钟指示PDU600中的微微网时钟值)。事件计数器值可被称为CLK快照时刻604，并可包括两个八位字节。时钟指示PDU600中包括的实时微微网时钟值可包括实时微微网时钟的28位或该位的子集。在实施例中，微微网时钟值可包括中央无线通信设备202的实时微微网时钟的26个最高有效位。实时微微网时钟值的26个位具有与1.25毫秒的分辨率对应的两个时隙间隔的分辨率。由于可在帧的开头捕获完整的28位实时微微网时钟值，因此28位实时微微网时钟值的两个最低有效位可以为零并因此不需要被传输。时钟指示PDU600能够以一组6位结束，该组6位被预留以供将来使用(RFU)，从而提供总共7个八位字节。
中央无线通信设备202还可以向外围无线通信设备204发送专有链路层同步指示PDU610。同步指示PDU610可以是指示时间值的控制消息，该时间值指定中央无线通信设备202的主机/应用处理器306何时产生同步中断512。在一些实施例中，中央无线通信设备202向外围无线通信设备204周期性发送链路层同步指示PDU610。在一些实施例中，在发生同步中断512时发送同步指示PDU610。中央无线通信设备202的主机/应用处理器306可在将通往外围无线通信设备204的BTLE连接标记为“同步感知”时指示用于发送同步指示PDU610的时间段，并能够启用中央无线通信设备202的特征以发送同步指示PDU610。同步指示PDU610可包括一个八位字节的OpCode字段612，该字段将链路层PDU标识为同步指示PDU610。在实施例中，同步指示PDU610的OpCode字段612可使用专有或标准化值，例如，如图6所示的“0xF3”的十六进制代表值。同步指示PDU610的OpCode字段612可后接一组有效载荷数据，其包括微微网时钟信息以及用于提供微微网时钟时隙内的时间偏移的更精细粒度的时间指示。同步指示PDU610的有效载荷数据可包括特定字段中的整个微微网时钟值(28位)，例如如图6的同步指示PDU610中的CLK[27:0]字段616所示。28位的微微网时钟值可附带有时隙偏移字段，该字段利用由微微网时钟值CLK[27:2]字段616指定的“半时隙”内的预先确定的时间单位来指示时间偏移。在实施例中，由时隙偏移字段614指示的时间偏移可指示(312微秒的)半时隙内以微秒为单位的时间，在该时间，中央无线通信设备202的实时微微网时钟被捕获。在实施例中，时隙偏移字段614可跨越0到312微秒的有效范围。在一些实施例中，时隙偏移字段614可跨越值的范围，该范围的值确保使用该信息进行时间同步的一个或多个基础应用所需的时间同步具有足够的精度。时隙偏移字段614可提供与由独立的时钟计数器指定的时隙的边缘例如由微微网时钟指定的时隙的边缘的时间差。主机/应用处理器可在任意时间(即，未必一定在时隙、半时隙或其他WPAN时钟边缘边界处)向WPAN电路304提供同步中断512。同步指示PDU610可包括整个微微网时钟值(CLK[27:0]字段616)和时隙偏移字段614中的值，以提供中央无线通信设备202的WPAN电路304何时捕获微微网时钟值的精确指示。在一些实施例中，中央无线通信设备202的WPAN电路304可调节同步指示PDU610中指示的微微网时钟的值和/或调节时隙偏移字段614中的值，以包括任何中断延迟、处理延迟或解释时钟算法，例如解释基础计数器的翻转。
图7示出了根据一些实施例用于通过中央无线通信设备202和外围无线通信设备204之间的连接提供时间同步的一种代表性方法的流程图700。在步骤702中，中央无线通信设备202建立与外围无线通信设备204的连接。在实施例中，建立的连接是根据WPAN通信协议例如蓝牙或蓝牙低功耗协议工作的通信链路。在步骤704中，中央无线通信设备202确定外围无线通信设备204是否支持时钟同步特征。在外围无线通信设备204不支持时钟同步特征时，该方法结束。在外围无线通信设备204支持时钟同步特征时，在步骤706中，中央无线通信设备202向外围无线通信设备204提供时钟指示消息。在一些实施例中，向外围无线通信设备204提供的时钟指示消息对应于时钟指示消息506，例如如图5A和图5B所示。在一些实施例中，时钟指示消息包括时间时钟信息以将外围无线通信设备204处的时钟同步到中央无线通信设备202处的时钟。在实施例中，被同步的时钟对应于由无线通信设备202/204的无线电路使用的微微网时钟。在实施例中，将时钟指示消息格式化为时钟指示PDU600，例如如图6中所示。时钟指示消息包括中央无线通信设备202的微微网时钟的时间值和微微网时钟时间值被捕获的时刻。在实施例中，微微网时钟的时间值包括微微网时钟时间值的28位的所有或一部分。在实施例中，将时刻格式化为两个八位字节的信息以捕获与微微网时钟相比而言工作于更精细粒度下的系统级事件时间。在步骤708中，中央无线通信设备202响应于发送的时钟指示消息而从外围无线通信设备204获得确认。在一些实施例中，中央无线通信设备202重新发送时钟指示消息，直到从外围无线通信设备204接收到确认或拒绝或当通信链路终止。在一些实施例中，可将时钟指示消息的重新传输重复预先确定的重新发送次数。在一些实施例中，重新传输可基于重新发送定时器。在一些实施例中，来自外围无线通信设备204的确认提供了如下指示，即，时钟例如由外围无线通信设备204的无线电路使用的微微网时钟被“同步”到对应时钟例如由中央无线通信设备202的无线电路使用的微微网时钟。在实施例中，所述确认指示外围无线通信设备204的无线电路使用与中央无线通信设备202的无线电路相同的时间基础(例如，根据时钟指示PDU600中提供的信息来对准)。在步骤710中，中央无线通信设备202向外围无线通信设备204提供链路层同步指示(同步指示)消息(例如，图5A和图5B所示的同步指示消息514和/或图6中所示且格式化的同步指示PDU610)。中央无线通信设备202可响应于中央无线通信设备202处发生事件而向外围无线通信设备204发送链路层同步指示消息。在实施例中，中央无线通信设备202处的应用层事件510可导致主机/应用处理器306产生发送至中央无线通信设备202的WPAN电路304的中断(例如，图5A中所示的同步中断512)。中央无线通信设备202的WPAN电路304可继而在发生中断时捕获中央无线通信设备202的微微网时钟的时间值。WPAN电路304可包括向外围无线通信设备204发送的同步指示消息中的微微网时钟时间值。中央无线通信设备202的WPAN电路304还可提供向外围无线通信设备204发送的同步指示消息中的时间偏移值。在实施例中，同步指示PDU610中包括的时间偏移指示时间偏移，例如以微秒为单位，在该时间偏移处捕获微微网时钟时间值，该时间偏移是从中央无线通信设备202的微微网时钟的半时隙间隔开始时被参考。在实施例中，将该时刻格式化为在从零(零偏移对应于半时隙的边缘)到最大值例如312范围内的整数值，该值以对应于半时隙的相对边缘。在其他实施例中，该时刻的值的范围可提供用于指示基础应用所需要的微微网时钟的捕获时间的粒度。在实施例中，该值的范围可从零到最大数，该范围均匀地划分与时间单位(例如微秒)的预先确定的值的子间隔中的微微网时钟相关联的时间段。在一些实施例中，同步指示消息是针对所接收的每个应用层事件而发送的。在一些实施例中，在发送第一同步指示消息之后启动同步指示定时器，并忽略与应用层事件对应的所接收的中断，直到同步指示定时器超时，在其超时之后，下一个接收的与应用层事件对应的中断可产生后续同步指示消息。在一些实施例中，中央无线通信设备202处的应用层事件可非周期性地发生，并且每个应用层事件都能够产生例如从主机/应用处理器306到WPAN电路304的中断，WPAN电路继而因此发送同步指示消息。在一些实施例中，应用层事件可周期性地发生，且应用层事件之间的时间段可被中央无线通信设备202和/或外围无线通信设备204中的一个或多个处理器和电路获知。在实施例中，同步指示消息可被周期性地发送并可包括时间信息，以重新对准外围无线通信设备204处的微微网时钟和/或系统级/应用级事件的定时。
上文章节描述了根据本公开的系统、方法、装置以及计算机程序产品的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并辅助理解所述实施例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施例。在其他情况下，为了避免不必要地使所述实施例难以理解，未详细描述熟知的处理步骤。其他应用也是可能的，使得以下示例不应被视为是限制性的。
在所提供的具体实施方式中，参考了形成说明书的一部分的附图，在这些附图中以例示的方式示出了根据所述实施例的具体实施例。尽管足够详细地描述了这些实施例以使得本领域的技术人员可实践所述实施例，但应当理解，这些示例不是限制性的，从而可使用其他实施例并且可在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下进行更改。
可由软件、硬件或硬件与软件的组合来实现所述实施例的各个方面。所述实施例也可被编码为非暂态计算机可读介质上的计算机程序代码。非暂态计算机可读介质为可存储数据的任何数据存储设备，该数据随后可由计算机系统读取。非暂态计算机可读介质的例子包括只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、DVD、磁带和光学数据存储设备。计算机程序代码还可分布在网络耦接的计算机系统中，使得计算机程序代码以分布式方式来存储和执行。
可单独地或以任何组合方式来使用所述实施例的各个方面、实施例、具体实施或特征。在上述描述中，为了进行解释，所使用的特定命名提供对所述实施例的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施例不需要这些具体细节。因此，出于说明和描述的目的呈现了对本文所述的具体实施例的上述描述。它们并非意在穷举或将实施例限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。
所述实施例的优点很多。不同的方面、实施例或具体实施可产生以下优点中的一者或多者。根据书面说明书，本发明实施例的许多特征和优点将显而易见，并因此所附权利要求书旨在涵盖本发明的所有此类特征和优点。此外，由于本领域的技术人员可易于想到多种修改和更改，因此不应将实施例限制于如例示和描述的确切构造和操作。因此，所有合适的修改和等同物均可视为落入本发明的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于通过中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的低功率连接来提供时间同步的方法，所述方法包括：
在所述中央无线通信设备处：
建立与所述外围无线通信设备的连接；
获得所述外围无线通信设备支持时间同步的指示；
向所述外围无线通信设备提供时钟指示消息，所述时钟指示消息包括与所述中央无线通信设备的无线电路相关联的时钟的第一时钟值；
从所述外围无线通信设备获得对所述时钟指示消息的确认；以及
响应于所述中央无线通信设备处的应用层事件，向所述外围无线通信设备提供同步指示消息，所述同步指示消息包括基于所述应用层事件与所述中央无线通信设备的所述无线电路相关联的所述时钟的第二时钟值以及由所述第二时钟值指定的时间段内的时间偏移的时间偏移值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述低功率连接包括用于无线个人局域网(WPAN)连接的低功率模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述WPAN连接是蓝牙低功耗(BTLE)连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述同步指示消息中包括的所述第二时钟值提供在所述中央无线通信设备处何时发生与所述应用层事件相关联的中断的指示。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述时间偏移值以比所述中央无线通信设备中的所述无线电路相关联的所述时钟所提供的粒度更精细的粒度来提供对所述时间段内的时间位置的指示。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述应用层事件是针对运行于所述中央无线通信设备处的应用的以周期性速率发生的多个应用层事件中的一个应用层事件，所述方法进一步包括：
确定时间同步速率，所述时间同步速率足以确保运行于所述中央无线通信设备处的所述应用和所述外围无线通信设备处的一个或多个对应应用之间的适当时间同步；以及
至少以所述时间同步速率向所述外围无线通信设备发送同步指示消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述时间同步速率小于针对运行于所述中央无线通信设备处的所述应用的应用层事件发生的所述周期性速率。
8.一种中央无线通信设备，所述中央无线通信设备能够被配置为通过无线连接向外围无线通信设备提供时间同步，所述中央无线通信设备包括：
应用处理器，所述应用处理器能够被配置为通过如下方式向所述外围无线通信设备中的应用处理器提供时间同步信息：
向所述中央无线通信设备中的无线电路提供所述外围无线通信设备支持针对应用的时间同步的指示，以及
提供针对所述应用的应用层事件发生的指示；和
所述无线电路，所述无线电路能够被配置为根据低功率无线通信协议来通过如下方式与包括所述外围无线通信设备的多个外围无线通信设备通信：
建立与所述外围无线通信设备的所述无线连接，
获得所述外围无线通信设备支持针对所述应用的时间同步的所述指示，
向所述外围无线通信设备提供时钟指示消息，所述时钟指示消息包括与无线电路相关联的时钟的第一时钟值，以及
响应于接收到所述应用层事件发生的所述指示，向所述外围无线通信设备提供同步指示消息，所述同步指示消息包括基于所述应用层事件发生的定时信息。
9.根据权利要求8所述的中央无线通信设备，其中所述定时信息包括基于所述应用层事件发生与所述中央无线通信设备的所述无线电路相关联的所述时钟的第二时钟值。
10.根据权利要求9所述的中央无线通信设备，其中所述定时信息进一步包括由所述第二时钟值指定的时间段内的时间偏移的时间偏移值。
11.根据权利要求10所述的中央无线通信设备，其中所述低功率无线通信协议是蓝牙低功耗(BTLE)无线通信协议，所述第一时钟值和所述第二时钟值与用于所述无线连接的BTLE时钟相关联，并且所述时间偏移值基于以比所述BTLE时钟高的时钟速率工作的系统级时钟。
12.根据权利要求10所述的中央无线通信设备，其中所述应用处理器能够被进一步配置为：
基于所述应用处理器或所述无线电路的中断延迟时间段和所述应用处理器或所述无线电路的处理延迟中的一者或多者来调节所述第一时钟值、所述第二时钟值和所述时间偏移值中的一者或多者。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的中央无线通信设备，其中所述无线电路被进一步配置为向所述外围无线通信设备提供所述同步指示消息作为协议数据单元(PDU)并重新传输所述PDU，直到从所述外围无线通信设备接收到确认(ACK)或定时器超时。
14.一种外围无线通信设备，所述外围无线通信设备能够被配置为通过无线连接将应用时间同步到中央无线通信设备，所述外围无线通信设备包括：
应用处理器，所述应用处理器能够被配置为通过如下方式从所述中央无线通信设备中的应用处理器获得时间同步信息：
向所述中央无线通信设备提供所述外围无线通信设备支持针对所述应用的时间同步的指示，以及
响应于从所述外围无线通信设备中的无线电路接收到同步触发消息，基于所述同步触发消息中包括的信息来确定与所述应用相关联的事件的时间值；和
所述无线电路，所述无线电路能够被配置为根据低功率无线通信协议来通过如下方式与所述中央无线通信设备通信：
建立与所述中央无线通信设备的所述无线连接，
向所述中央无线通信设备提供所述外围无线通信设备支持针对所述应用的时间同步的指示，
从所述中央无线通信设备获得同步指示消息，所述同步指示消息包括基于针对所述中央无线通信设备处的对应应用的应用层事件发生的定时信息；以及
向所述应用处理器提供所述同步触发消息，所述同步触发消息包括基于所述同步指示消息中包括的所述定时信息的信息。
15.根据权利要求14所述的外围无线通信设备，其中所述同步指示消息中包括的所述定时信息包括与所述无线连接相关联的时钟的时钟值和由所述时钟值指定的时间段内的时间偏移的时间偏移值。
16.根据权利要求14所述的外围无线通信设备，其中所述同步触发消息中的所述信息包括针对与所述应用相关联的对应事件为所述中央无线通信设备处产生的中断所计算的时间。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的外围无线通信设备，其中所述应用处理器被进一步配置为基于何时发生所述同步触发消息来确定与所述应用相关联的所述事件的所述时间值。
18.根据权利要求14至16中任一项所述的外围无线通信设备，其中与所述应用相关联的所述事件是针对运行于所述中央无线通信设备处的所述应用的以周期性速率发生的多个应用层事件中的一个应用层事件，并且所述外围无线通信设备的所述应用处理器能够被配置为基于所述同步触发消息中包括的信息来将针对运行于所述外围无线通信设备处的一个或多个对应应用的应用层事件同步到运行于中央无线通信设备处的所述应用。
19.根据权利要求14至16中任一项所述的外围无线通信设备，其中所述应用处理器能够被配置为在获得应用层同步之后在应用层事件之间关闭所述外围无线通信设备的无线电路和处理电路的全部或一部分。
20.根据权利要求14至16中任一项所述的外围无线通信设备，其中所述应用处理器和所述无线电路中的一者或多者能够被配置为在获得应用层事件同步之后在应用层事件之间进入功率降低状态。
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