CN112578847A - 一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案 - Google Patents

一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案 Download PDF

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范建华
程冉冉
郑鑫
李健
陈鸿博
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Abstract

本发明公开了一种基于linux系统的多MCU时钟同步方案，包括：1)主MCU通过对时IO中断各子MCU，各子MCU记忆此时刻系统滴答，将系统滴答作为新基准滴答并开启时间窗；2)主MCU下发新基准时间，各子MCU收到新基准时间后给主MCU发送回复帧；3)在规定的等待时间内，若主MCU收到全部子MCU的回复帧，则再次通过对时IO中断各子MCU，跳转4)；若没有等到所有子MCU的回复帧，则等待各子MCU重置时间窗后跳转1)再次进行对时；4)若各子MCU检测到第二次中断，则用子MCU的新基准时间和新基准滴答更新原基准时间和原基准滴答；5)更新各子MCU的时标。本发明通过对IO中断、MCU内核系统滴答、时间窗的利用，将时钟同步误差控制在1ms以内，从而支持设备实现更复杂的功能和应用。

Description

一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案
技术领域
本发明涉及嵌入式技术领域，尤其涉及一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案。
背景技术
MCU全名为Microcontroller Unit，意为微处理单元，又称单片机，其将计算机的各种设备进行频率和规格的缩减后整合到单一芯片上，兼容性强，被各类硬件设备所广泛使用。
内含多MCU的嵌入式系统能够满足硬件设备的模块化功能设计要求以使得硬件设备能够根据不同的应用场景更换或扩展不同的功能模块，为消费者提供更灵活的产品服务，提高产品的竞争力。
多MCU系统运行过程中需要获取准确的统一时间以进行信息交互从而实现复杂的功能和应用，所以时钟同步是实现多MCU嵌入式系统的必要功能。由于客观的物理条件限制，在多MCU系统运行时，其各时钟之间会存在差异。而如今常见的基于广播的对时方案仍存在时钟同步精度不足的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，方案通过对IO中断、MCU内核系统滴答、时间窗的利用，将时钟同步的误差控制在1ms以内。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，包括以下步骤：
步骤1：主MCU通过对时IO中断各子MCU，各子MCU内核记忆此时刻系统滴答systick，将系统滴答systick作为新基准滴答systickBaseNew并开启时间窗；
步骤2：主MCU下发新基准时间timeBaseNew，各子MCU应用层收到新基准时间timeBaseNew后给主MCU发送回复帧；
步骤3：在规定的等待时间内，若主MCU收到全部子MCU的回复帧，则再次通过对时IO中断各子MCU，跳转步骤4；若没有等到所有子MCU的回复帧，则等待各子MCU内核重置时间窗后跳转步骤1再次进行对时；
步骤4：若各子MCU内核检测到第二次中断，则用子MCU的新基准时间timeBaseNew和新基准滴答systickBaseNew更新原基准时间timeBase和原基准滴答systickBase；
步骤5：更新各子MCU的时标time。
进一步地，所述步骤1中子MCU开启的时间窗时间为2～4秒。
进一步地，所述步骤2中主MCU下发的新基准时间timeBaseNew为步骤1中主MCU中断子MCU那一时刻的时间。
进一步地，所述步骤3中的规定等待时间不超过2秒；若规定时间内没有收到所有子MCU的回复帧则跳转步骤1再次进行对时的次数仅为一次，若对时仍旧失败，则放弃该轮对时操作。
进一步地，所述步骤4中更新子MCU的原基准时间timeBase和原基准滴答systickBase的的过程中不能被中断打断，不能被应用读取。
进一步地，所述步骤5中各子MCU的时标time的计算方式为：time＝timeBase+(systick-systickBase)，其中systick为当前时刻的系统滴答。
本发明的有益技术效果：通过对IO中断、MCU内核系统滴答、时间窗的利用，提高了多MCU的时钟同步精度，将时钟同步的误差控制在1ms以内，从而能够支持设备实现更复杂的功能和应用。
附图说明
图1是本发明的总体流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例
一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，包括以下步骤：
步骤1：主MCU通过对时IO中断各子MCU，各子MCU内核记忆此时刻系统滴答systick，将系统滴答systick作为新基准滴答systickBaseNew并开启时间窗；其中子MCU开启的时间窗时间为2～4秒。
实施例中，假设系统滴答systick每500μs触发一次，测试用子MCU内核记忆的系统滴答systick为1000，则新基准滴答systickBaseNew为1000，设定时间窗为4秒。
步骤2：主MCU下发新基准时间timeBaseNew，各子MCU应用层收到新基准时间timeBaseNew后给主MCU发送回复帧；其中timeBaseNew为步骤1中主MCU中断子MCU那一时刻的时间。
实施例中下发的新基准时间timeBaseNew为12:00:00:000。
步骤3：在规定的等待时间内，若主MCU收到全部子MCU的回复帧，则再次通过对时IO中断各子MCU，跳转步骤4；若没有等到所有子MCU的回复帧，则等待各子MCU内核重置时间窗后跳转步骤1再次进行一次对时，若对时仍旧失败，则放弃该轮对时操作；其中规定等待时间不超过2秒。
实施例中规定等待时间为2秒，主MCU收到子MCU的回复帧，则再次通过对时IO中断子MCU，跳转步骤4。
步骤4：若各子MCU内核检测到第二次中断，则用子MCU的新基准时间timeBaseNew和新基准滴答systickBaseNew更新原基准时间timeBase和原基准滴答systickBase；更新过程不能被中断打断，也不能被应用读取。
实施例中，子MCU内核检测到第二次中断，则用子MCU的新基准时间timeBaseNew和新基准滴答systickBaseNew更新原基准时间timeBase和原基准滴答systickBase，则timeBase为12:00:00:000，systickBase为1000。
步骤5：更新各子MCU的时标time；计算方式为：time＝timeBase+(systick-systickBase)，其中systick为当前时刻的系统滴答。
实施例中，当前时刻的系统滴答systick为1010，则最终得子MCU的时标time＝12:00:00:005。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：主MCU通过对时IO中断各子MCU，各子MCU内核记忆此时刻系统滴答systick，将系统滴答systick作为新基准滴答systickBaseNew并开启时间窗；
步骤2：主MCU下发新基准时间timeBaseNew，各子MCU应用层收到新基准时间timeBaseNew后给主MCU发送回复帧；
步骤3：在规定的等待时间内，若主MCU收到全部子MCU的回复帧，则再次通过对时IO中断各子MCU，跳转步骤4；若没有等到所有子MCU的回复帧，则等待各子MCU内核重置时间窗后跳转步骤1再次进行对时；
步骤4：若各子MCU内核检测到第二次中断，则用子MCU的新基准时间timeBaseNew和新基准滴答systickBaseNew更新原基准时间timeBase和原基准滴答systickBase；
步骤5：更新各子MCU的时标time。
2.根据权利要求1所述的一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，其特征在于，所述步骤1中子MCU开启的时间窗时间为2～4秒。
3.根据权利要求1所述的一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，其特征在于，所述步骤2中主MCU下发的新基准时间timeBaseNew为步骤1中主MCU中断子MCU那一时刻的时间。
4.根据权利要求1所述的一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，其特征在于，所述步骤3中的规定等待时间不超过2秒；若规定时间内没有收到所有子MCU的回复帧则跳转步骤1再次进行对时的次数仅为一次，若对时仍旧失败，则放弃该轮对时操作。
5.根据权利要求1所述的一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，其特征在于，所述步骤4中更新子MCU的原基准时间timeBase和原基准滴答systickBase的过程中不能被中断打断，不能被应用读取。
6.根据权利要求1所述的一种基于Linux系统的多MCU时钟同步方案，其特征在于，所述步骤5中各子MCU的时标time的计算方式为：time＝timeBase+(systick-systickBase)，其中systick为当前时刻的系统滴答。
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