CN111102689A - 时钟同步的调整方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种时钟同步的调整方法及装置，该方法包括：获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及从节点响应于测试消息向主节点发送的测试反馈消息；其中，测试消息中携带有第一时间戳，测试反馈消息中携带有第二时间戳；根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量；根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步。通过本发明，解决了相关技术中总线中各节点由于晶振误差导致时钟偏移的问题，达到各节点之间的时钟同步的效果。

Description

时钟同步的调整方法及装置

技术领域

本发明涉及总线通信技术领域，具体而言，涉及一种时钟同步的调整方法及装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对于空调器智能化的需求逐年提升。空调设备已经是家庭物联网络中的一个重要节点，利用物联网技术实现更多诸如定位、测距、多功能传感器、计算机视觉等功能已经大量的出现在新型的空调产品中。

这些基于物联网的新功能，很大程度上需要精准的时钟同步技术做支撑。例如基于多目视觉的传感系统，一定要求多个视频图像信息时间保持高度一致才能重构视觉效果。例如基于测距，定位的智能系统，无论是超声波、红外、蓝牙等信号的传输时间测量都需要精准的时钟同步做保障。

因此，精准的时钟同步是物联网数据融合的一个基本要求，也是空调设备实现高水平高精度智能化面临的一个重大问题。有鉴于此，在面向CAN总线的空调系统领域解决时钟精准度的问题，成为了当下的技术突破难点。

发明内容

本发明实施例提供了一种时钟同步的调整方法及装置，以至少解决相关技术中各总线通讯节点存在晶振误差，导致各节点之间时钟偏移的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种时钟同步的调整方法，包括：

获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及从节点响应于测试消息向主节点发送的测试反馈消息；其中，测试消息中携带有第一时间戳，测试反馈消息中携带有第二时间戳；根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量；根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步。

可选地，在主节点以预设周期向从节点发送测试消息的情况下，根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量，包括：获取每一个预设周期内第一时间戳和第二时间戳之间的差值；根据差值确定N个预设周期内主节点和从节点之间的平均时钟偏移量，其中，N为大于1的正整数；将平均时钟偏移量作为主节点和从节点之间的时钟偏移量。

可选地，根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步，包括：获取第二时间戳减去时钟偏移量的结果；根据获取到的结果对第一时间戳进行调整。

可选地，根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步，包括：获取第二时间戳加上时钟偏移量的结果；根据获取到的结果对下一预设周期内第一时间戳进行调整。

可选地，总线为应用于空调系统中多个节点进行通信的CAN总线。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种时钟同步的调整装置，包括：获取模块，用于获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及从节点响应于测试消息向主节点发送的测试反馈消息；其中，测试消息中携带有第一时间戳，测试反馈消息中携带有第二时间戳；确定模块，用于根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量；同步模块，用于根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明，由于在总线通讯过程中获取了由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及各从节点响应于该测试消息向主节点发送的测试反馈消息，根据该测试消息中携带有第一时间戳和测试反馈消息中携带有第二时间戳，可以确定该主节点和各从节点之间的时钟偏移量，并在获取时钟偏移量后根据该时钟偏移量对主节点和各从节点进行时钟同步调整，从而解决了各节点由于晶振误差导致的时钟偏移的问题，达到各节点之间的时钟同步的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的时钟同步的调整方法的智能终端的硬件结构框图；

图2是根据本发明实施例的时钟同步的调整方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的智能终端运用的系统结构示意图；

图4是根据本发明实施例的时钟同步的调整方法的可选流程图；

图5是根据本发明实施例的时钟同步的调整装置的结构框图；

图6是根据本发明实施例的时钟同步的调整装置中可选的结构框图；

图7是根据本发明实施例的时钟同步的调整装置中可选的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请实施例一所提供的方法实施例可以在智能终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在智能终端上为例，图1是本发明实施例的时钟同步的调整方法的智能终端的硬件结构框图。如图1所示，智能终端10可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述智能终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述智能终端的结构造成限定。例如，智能终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的时钟同步的调整方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至智能终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括智能终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于上述智能终端的时钟同步的调整方法，图2是根据本发明实施例的时钟同步的调整方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S10，获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及从节点响应于测试消息向主节点发送的测试反馈消息；其中，测试消息中携带有第一时间戳，测试反馈消息中携带有第二时间戳。

本申请实施例的智能终端运行于图3所示的系统结构中，该系统结构包括一个主节点和至少一个从节点，各节点之间通过总线相连，如图3所示。该系统包括主节点110、从节点112、从节点114、从节点116以及总线118，其中，主节点110用于通过总线118向各从节点发送控制信息，而从节点112、从节点114或从节点116用于接收主节点110发送的控制信息，并执行相应的步骤，同时将响应消息通过总线118反馈至主节点110。需要说明的是，上述总线可以是CAN总线、也可以是RS485总线、LIN总线、I²C总线、SPI总线或者UART总线等等。该系统结构可以为智能家居设备组成的物联网，也可以为多台空调器组成的空调系统，或者多个摄像头组成的多目视觉传感系统，或者多个传感器组成的测距、定位智能系统等等。

该智能终端可以集成于这些系统结构中的主节点或者从节点上，也可以是上述主节点或者从节点以外的智能终端，在上述系统中主节点和从节点均有属于自己的时钟，而在总线上假定以主节点的时钟作为同步的基准，从节点必须要调节自己时钟的快慢去与主节点的时钟保持同步。因此，在主节点和从节点进行数据传输前，智能终端需要获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及上述从节点响应于该测试消息向上述主节点发送的测试反馈消息，并获取该测试消息中携带的第一时间戳和该测试反馈消息中携带的第二时间戳。由于第一时间戳上记录有主节点的时钟信息，而第二时间戳上记录有从节点的时钟信息，这样就可以根据第一时间戳和第二时间戳建立主节点和从节点的相对时钟。

步骤S20，根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量。

在执行上述步骤S10后，智能终端基于第一时间戳和第二时间戳建立了主节点和从节点的相对时钟，并以此确定主节点和从节点之间的时钟偏移量。具体地，本实施例中将第二时间戳中的时钟信息减去第一时间戳中的时钟信息，即可得到主节点和从节点之间的时钟偏移量。由于本实施例中从节点的数量可以为一个，也可以为多个，当从节点的数量为多个时，可以得到多个时钟偏移量。

步骤S30，根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步。

在获取主节点和从节点之间的时钟偏移量后，可以根据该时钟偏移量对上述主节点和上述从节点进行时钟同步调整，具体地，主节点以预设周期向从节点发送测试消息时，将在每个周期的起始时刻点将测试消息发送至所有从节点，此时从节点依据网络延时情况，调整各自的当前时钟，保证主节点与所有从节点的时钟保持一致。例如，在某个预设周期内，根据主节点与从节点建立的相对时钟，可由各个从节点的第二时间戳减去各自对应的时钟偏移量得到当前周期中主节点的第一时间戳；测试反馈消息返回主节点时，亦可以通过各个从节点的第二时间戳加上各自对应的时钟偏移量得到当前主节点的第一时间戳，进而各个从节点将各自的时钟调整至当前主节点时钟一致，使得各个从节点与主节点的时钟保持同步。

通过上述步骤S10至步骤S30，获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及各从节点响应于该测试消息向主节点发送的测试反馈消息，根据该测试消息中携带有第一时间戳和测试反馈消息中携带有第二时间戳，可以确定该主节点和各从节点之间的时钟偏移量，并在获取时钟偏移量后根据该时钟偏移量对主节点和各从节点进行时钟同步调整，从而解决了各节点由于晶振误差导致的时钟偏移的问题，达到各节点之间的时钟同步的效果。

进一步地，请参照图4，图4是根据本发明可选实施例的时钟同步的调整方法的流程图。对于上述实施例1中的步骤S20中涉及到的根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量，还可以通过如下方式来实现：

步骤S201，获取每一个预设周期内第一时间戳和第二时间戳之间的差值。

本实施例中主节点可以以预设周期向从节点发送测试消息，从节点在接收到测试消息后立即放回测试反馈消息至主节点，这样在不同的时间周期中均能获取测试消息的第一时间戳和测试反馈消息的第二时间戳，并能计算得到第一时间戳和第二时间戳之间的差值，最后将计算得到的差值进行保存。

需要说明的是，该预设周期可以1s，2s等等，具体情况可以根据实际需要进行设置，本实施例不做具体限定。

步骤S202，根据差值确定N个预设周期内主节点和从节点之间的平均时钟偏移量，其中，N为大于1的正整数。

在获取N个预设周期内的第一时间戳和第二时间戳之间的差值后，将这些差值进行求平均计算，即可得到主节点和从节点之间的平均时钟偏移量。需要说明的是，N为大于1的正整数，本领域技术人员可以认为，N可以是预先设定的一个固定值，也可以是在发送测试消息的过程中实时获取的，或者根据计算的差值的数量进行确定的。

步骤S203，将平均时钟偏移量作为主节点和从节点之间的时钟偏移量。

在执行上述步骤S202后，将最终计算得到的主节点和从节点之间的平均时钟偏移量作为主节点和从节点之间的时钟偏移量，使得主节点和从节点可以基于该平均时钟偏移量来调整主节点和从节点之间的时钟同步。

通过上述步骤S201至步骤S203，通过获取多个周期内第一时间戳和第二时间戳之间的差值，进而得到主节点和从节点之间的平均时钟偏移量，并将该平均时钟偏移量作为调整主节点和从节点之间时钟同步的依据，避免了仅采样单个周期的第一时间戳和第二时间戳之间的差值导致的误差，使得主节点和从节点之间时钟同步更精准。

进一步地，对于上述实施例1中的步骤S30中涉及到的根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步，还可以通过如下方式来实现：

步骤S301，获取第二时间戳减去时钟偏移量的结果。

步骤S302，根据获取到的结果对第一时间戳进行调整。

获取从节点返回至主节点的测试反馈信息中的第二时间戳，并计算该第二时间戳与时钟偏移量的差值，此处的时钟偏移量为主节点和该从节点之间平均时钟偏移量。在获取到第二时间戳与时钟偏移量的差值后，根据该差值对预设周期内的第一时间戳进行调整，同理，对预设周期内的其他从节点和主节点的时钟同步进行调整，从而使得同一预设周期内的主节点和所有从节点保持时钟同步。

步骤S303，获取第二时间戳加上时钟偏移量的结果。

步骤S304，根据获取到的结果对下一预设周期内第一时间戳进行调整。

获取从节点返回至主节点的测试反馈信息中的第二时间戳，并计算该第二时间戳与时钟偏移量的和，此处的时钟偏移量为主节点和该从节点之间平均时钟偏移量。在获取到第二时间戳与时钟偏移量的和后，根据该和对下一预设周期内第一时间戳进行调整，同理，对下一预设周期内其他从节点和主节点的时钟同步进行调整，从而使得下一预设周期内的主节点和所有从节点保持时钟同步。

在执行上述步骤S20后，可以只执行步骤S301和步骤S302，或者只执行步骤S303和步骤S304，或者以上步骤S301至步骤S304均执行，执行步骤S301或者步骤S303的顺序不受限定。

通过上述步骤S301至步骤S304，基于主节点与从节点之间平均时钟偏移量对主节点的第一时间戳进行调整，并通过多种方式对不同预设周期内的时钟起始点进行调整，从而保证主节点与从节点时钟同步的精度。

进一步地，总线为应用于空调系统中多个节点进行通信的CAN总线。

由于CAN总线相比其他总线通信有一个自带仲裁的优势，因此在多节点通信领域，特别的针对时钟同步场景，CAN总线能自适应调整时钟同步帧的优先级。当多节点系统需要开启协同控制等对时钟精度要求高的功能时，会暂时性的将时钟同步帧的优先级调整为最高，其他帧与时钟同步帧发生冲突的时候必然会将其他帧仲裁掉，因此，本发明优先CAN总线作为多节点通信系统的总线。此处的多节点协同控制，包括但不仅限于多组电磁波发射实现测距，多目视觉摄像头采集图像变化实现图像识别，多室内机电子膨胀阀对于冷媒压力的协同微调等等。且由于CAN总线2.0中已实现硬同步和重同步，在硬同步和重同步机制中，各节点根据总线上检测到的信号沿调整数据位中相位段，来保证数据帧的正确接收。本实施例可以基于CAN总线已有的硬同步和重同步机制，实现应用层的时钟同步，从而使得系统中时钟同步的精度更高。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

在本实施例中还提供了一种时钟同步的调整装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本发明实施例的时钟同步的调整装置的结构框图，如图5所示，该装置包括获取模块10，用于获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及从节点响应于测试消息向主节点发送的测试反馈消息；其中，测试消息中携带有第一时间戳，测试反馈消息中携带有第二时间戳；确定模块20，用于根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量；同步模块30，用于根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步。

图6是根据本发明实施例的时钟同步的调整装置中可选的结构框图，如图6所示，图5中的确定模块20进一步可以包括：第一获取单元201，用于获取每一个预设周期内第一时间戳和第二时间戳之间的差值；确定单元202，用于根据差值确定N个预设周期内主节点和从节点之间的平均时钟偏移量，其中，N为大于1的正整数；处理单元203，用于将平均时钟偏移量作为主节点和从节点之间的时钟偏移量。

图7是根据本发明实施例的时钟同步的调整装置中可选的结构框图，如图7所示，图5中的同步模块30进一步可以包括：第二获取单元301，用于获取第二时间戳减去时钟偏移量的结果；调整单元302，用于根据获取到的结果对第一时间戳进行调整。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及从节点响应于测试消息向主节点发送的测试反馈消息；其中，测试消息中携带有第一时间戳，测试反馈消息中携带有第二时间戳；

S2，根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量；

S3，根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及从节点响应于测试消息向主节点发送的测试反馈消息；其中，测试消息中携带有第一时间戳，测试反馈消息中携带有第二时间戳；

S2，根据第一时间戳和第二时间戳确定主节点和从节点之间的时钟偏移量；

S3，根据时钟偏移量对主节点和从节点进行时钟同步。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种时钟同步的调整方法，其特征在于，包括：

获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及所述从节点响应于所述测试消息向所述主节点发送的测试反馈消息；其中，所述测试消息中携带有第一时间戳，所述测试反馈消息中携带有第二时间戳；

根据所述第一时间戳和第二时间戳确定所述主节点和从节点之间的时钟偏移量；

根据所述时钟偏移量对所述主节点和所述从节点进行时钟同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主节点以预设周期向所述从节点发送测试消息的情况下，根据所述第一时间戳和第二时间戳确定所述主节点和从节点之间的时钟偏移量，包括：

获取每一个预设周期内所述第一时间戳和第二时间戳之间的差值；

根据所述差值确定N个预设周期内所述主节点和从节点之间的平均时钟偏移量，其中，所述N为大于1的正整数；

将所述平均时钟偏移量作为所述主节点和从节点之间的时钟偏移量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述时钟偏移量对所述主节点和所述从节点进行时钟同步，包括：

获取所述第二时间戳减去所述时钟偏移量的结果；

根据获取到的结果对所述第一时间戳进行调整。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述时钟偏移量对所述主节点和所述从节点进行时钟同步，包括：

获取所述第二时间戳加上所述时钟偏移量的结果；

根据获取到的结果对下一预设周期内第一时间戳进行调整。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述总线为应用于空调系统中多个节点进行通信的CAN总线。

6.一种时钟同步的调整装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取由总线中的主节点向从节点发送的测试消息，以及所述从节点响应于所述测试消息向所述主节点发送的测试反馈消息；其中，所述测试消息中携带有第一时间戳，所述测试反馈消息中携带有第二时间戳；

确定模块，用于根据所述第一时间戳和第二时间戳确定所述主节点和从节点之间的时钟偏移量；

同步模块，用于根据所述时钟偏移量对所述主节点和所述从节点进行时钟同步。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块，包括：

第一获取单元，用于获取每一个预设周期内所述第一时间戳和第二时间戳之间的差值；

确定单元，用于根据所述差值确定N个预设周期内所述主节点和从节点之间的平均时钟偏移量，其中，所述N为大于1的正整数；

处理单元，用于将所述平均时钟偏移量作为所述主节点和从节点之间的时钟偏移量。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述同步模块包括：

第二获取单元，用于获取所述第二时间戳减去所述时钟偏移量的结果；

调整单元，用于根据获取到的结果对所述第一时间戳进行调整。

9.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。

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