CN113900480B - 一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，包括：根据周期秒脉冲的周期计算同步使能信号的周期；获取当前时刻的时间信息；根据指定时刻、当前时刻的时间信息和同步使能信号的周期计算首次同步时刻，所述指定时刻为整数秒时刻；根据所述首次同步时刻生成同步使能信号；根据所述同步使能信号生成所述周期秒脉冲。本发明提出了一种与指定时刻对齐的方法，计算出对齐时刻后产生同步使能信号，使得产生的周期秒脉冲能在指定的时刻跳变出现上升沿而且保持周期不变。
Description
技术领域
本发明涉及时间统一技术领域，涉及一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法。
背景技术
在时间统一技术领域常见的同步方式有外部1PPS（1秒周期脉冲）和本地1PPS同步、外部nPPS（任意周期秒脉冲）与本地nPPS同步、nPPS与1PPS对齐等，然而这些都是已有固定周期秒脉冲的时间同步问题。现实中我们需要在缺少外部秒脉冲，只提供时间信息当前时刻的时分秒的情况下进行时间同步。例如，本地nPPS与指定的时刻（非时间起点时刻，北京时间零时刻）对齐，即，nPPS信号必须在指定的时刻跳变出现上升沿而且保持周期不变。为了攻克这一技术难题，需要探索和设计新的时间同步方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，包括：
根据周期秒脉冲的周期计算同步使能信号的周期；
获取当前时刻的时间信息；
根据指定时刻、当前时刻的时间信息和同步使能信号的周期计算首次同步时刻，所述指定时刻为整数秒时刻；
根据所述首次同步时刻生成同步使能信号；
根据所述同步使能信号生成所述周期秒脉冲。
优选的，所述周期秒脉冲的周期乘以倍率因子得到的数值为能被86400整除的正有理数，所述周期秒脉冲的周期的单位为秒，所述倍率因子为与周期秒脉冲的周期的乘积为整数的最小正整数。
优选的，根据周期秒脉冲的周期计算同步使能信号的周期，包括：
将周期秒脉冲的周期乘以倍率因子得到同步使能信号的周期，同步使能信号的周期的计算公式为：
Ts = kT
式中，Ts表示同步使能信号的周期，k表示倍率因子，T表示周期秒的周期；
其中，所述倍率因子为与周期秒脉冲的周期的乘积为整数的最小正整数。
优选的，根据指定时刻、当前时刻的时间信息和同步使能信号的周期计算首次同步时刻，包括：
计算当前时刻和指定时刻之间的时间差；
根据当前时间信息和指定时刻之间的时间差计算首次同步时刻，计算公式如下：
式中，
表示当前时刻之后
秒进行首次对齐；t表示当前时刻和指定时刻之间的时间差，单位为秒；Ts表示同步使能信号的周期；Mod是取模操作，即求余数。
优选的，所述同步使能信号为
秒后出现第一个上升沿的脉冲信号。
优选的，根据所述首次同步时刻生成同步使能信号，包括：
根据所述首次同步时刻生成中间信号，所述中间信号为
秒后出现第一个上升沿的脉冲信号；
获取延时时间；
将所述中间信号的第一个上升沿的出现时间提前所述延时时间得到同步使能信号。
优选的，所述延时时间为线路延时和计算处理信号延时之和。
优选的，根据所述同步使能信号生成所述周期秒脉冲，包括：
可编程逻辑计数分频；
在生成周期秒的模块中添加同步使能信号触发计数器清零的描述代码，产生与指定时刻对齐的周期秒脉冲；
将设定的周期秒脉冲的周期写入可编程逻辑的内部寄存器；
可编程逻辑读取内部寄存器的值，调整输出周期秒脉冲的周期；
对所述周期秒脉冲进行整形；
对整形后的所述周期秒脉冲进行数模转换；
将数模转换后的周期秒脉冲进行放大并输出。
本发明的有益效果是：
（1）本发明提出了一种与指定时刻对齐的方法，计算出对齐时刻后产生同步使能信号，使得产生的周期秒脉冲（本地nPPS）能在指定的时刻跳变出现上升沿而且保持周期不变；
（2）本发明的方法只需外部提供当前时间信息，无需外部提供周期秒就能实现与一天之内的任意一个整数秒对齐；该方法已经用于生产实践，取得了不错的经济效益。
附图说明
图1为与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法的一种流程图；
图2为根据同步使能信号生成周期秒脉冲的一种流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-图2，本实施例提供了一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法：
如图1所示，一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，包括：
S1.根据周期秒脉冲的周期计算同步使能信号的周期。
一般的，所述周期秒脉冲的周期为能被86400整除的正有理数，即所述周期秒脉冲的周期乘以倍率因子得到的数值被86400整除后得到的值为整数，无余数（在不考虑润秒的情况下，一天有86400秒）；所述周期秒脉冲的周期的单位为秒，所述倍率因子为与周期秒脉冲的周期的乘积为整数的最小正整数。例如，周期秒脉冲的周期为6.4秒或2秒，在不考虑润秒的情况下，一天有86400秒，恰好能整除（6.4×5）秒和2秒。
在一些实施例中，根据周期秒脉冲的周期计算同步使能信号的周期，包括：将周期秒脉冲的周期乘以倍率因子得到同步使能信号的周期，同步使能信号的周期的计算公式为：
Ts = kT
式中，Ts表示同步使能信号的周期，k表示倍率因子，T表示周期秒的周期；其中，所述倍率因子为与周期秒脉冲的周期的乘积为整数的最小正整数。
具体的，定义k与周期秒脉冲的周期相乘得到的结果为整数，则倍率因子为k的取值中的最小正整数。例如，周期秒脉冲的周期为6.4秒，则倍率因子为5，那么同步使能信号的周期为：
这表明，除了第一次对齐，之后是每隔
秒对齐一次，也就是说一天最多对齐F=2,700次。并且，适当调整第一次对齐的时刻，可以最终实现与北京时间零时刻对齐的需求。
若周期秒脉冲的周期为整数，则倍率因子的值可取1。
S2.获取当前时刻的时间信息。
例如，当前时刻的时间信息为13时15分27秒(13h. 15min. 27s)。
当前时刻的时间信息可以从卫星授时、网络授时等多种渠道获得。
S3.根据指定时刻、当前时刻的时间信息和同步使能信号的周期计算首次同步时刻，所述指定时刻为整数秒时刻。
由于指定时刻为整数秒时刻，因此指定时刻的取值只有86400种可能。
在一些实施例中，根据指定时刻、当前时刻的时间信息和同步使能信号的周期计算首次同步时刻，包括：
S31.计算当前时刻和指定时刻之间的时间差
S32.根据当前时间信息和指定时刻之间的时间差计算首次同步时刻，计算公式如下：
式中，
表示当前时刻之后
秒进行首次对齐；t表示当前时刻和指定时刻之间的时间差，单位为秒；Ts表示同步使能信号的周期；Mod是取模操作，即求余数。
例如，同步使能信号的周期为32秒，指定时刻为北京零时刻，当前时刻为北京13时15分27秒，则：
即在15秒后的13时15分42秒(13h. 15min. 42s)时刻进行首次同步。
S4.根据所述首次同步时刻生成同步使能信号。
所述同步使能信号为
秒后出现第一个上升沿的脉冲信号；所述同步使能信号的正脉宽可以根据实际需求设定，例如，同步使能信号的正脉宽为100ms。
在一些实施例中，根据所述首次同步时刻生成同步使能信号，包括：根据所述首次同步时刻生成中间信号，所述中间信号为
秒后出现第一个上升沿的脉冲信号；获取延时时间，一般的，所述延时时间为线路延时和计算处理信号延时之和；将所述中间信号的第一个上升沿的出现时间提前所述延时时间得到同步使能信号。例如，同步使能信号由嵌入式系统软件产生，周期秒脉冲由可编程逻辑产生，嵌入式系统软件产生同步使能信号，并将同步使能信号传输至可编程逻辑需要一定时间，通过设置延时时间（例如，延时时间为50ms，则提前50ms给出上升沿），使得周期秒脉冲信号能够更准确地在指定的时刻跳变出现上升沿。
S5.根据所述同步使能信号生成所述周期秒脉冲。
在一些实施例中，如图2所示，根据所述同步使能信号生成所述周期秒脉冲，包括：
S51.可编程逻辑计数分频。
S52.在生成周期秒的模块中添加同步使能信号触发计数器清零的描述代码，产生与指定时刻对齐的周期秒脉冲。
本实施例中，同步使能信号直接接入逻辑，不做任何信号处理。
S53.将设定的周期秒脉冲的周期写入可编程逻辑的内部寄存器。
S54.可编程逻辑读取内部寄存器的值，调整输出周期秒脉冲的周期。
例如，软件通过串口（例如：SPI）通信把设定的周期秒脉冲的周期写入可编程逻辑的内部寄存器，可编程逻辑读取内部寄存器的值，改变调整输出周期秒脉冲的周期，即周期秒脉冲的周期是软件可调的。
S55.对所述周期秒脉冲进行整形。
S56.对整形后的所述周期秒脉冲进行数模转换。
S57.将数模转换后的周期秒脉冲进行放大并输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对齐他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，包括：
根据周期秒脉冲的周期计算同步使能信号的周期；
获取当前时刻的时间信息；
根据指定时刻、当前时刻的时间信息和同步使能信号的周期计算首次同步时刻，所述指定时刻为整数秒时刻；
根据所述首次同步时刻生成同步使能信号；
根据所述同步使能信号生成所述周期秒脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，所述周期秒脉冲的周期乘以倍率因子得到的数值为能被86400整除的正有理数，所述周期秒脉冲的周期的单位为秒，所述倍率因子为与周期秒脉冲的周期的乘积为整数的最小正整数。
3.根据权利要求1所述的一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，根据周期秒脉冲的周期计算同步使能信号的周期，包括：
将周期秒脉冲的周期乘以倍率因子得到同步使能信号的周期，同步使能信号的周期的计算公式为：
Ts = kT
式中，Ts表示同步使能信号的周期，k表示倍率因子，T表示周期秒脉冲 的周期；
其中，所述倍率因子为与周期秒脉冲的周期的乘积为整数的最小正整数。
4.根据权利要求1所述的一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，根据指定时刻、当前时刻的时间信息和同步使能信号的周期计算首次同步时刻，包括：
计算当前时刻和指定时刻之间的时间差；
根据当前时间信息和指定时刻之间的时间差计算首次同步时刻，计算公式如下：
式中，
表示当前时刻之后
秒进行首次对齐；t表示当前时刻和指定时刻之间的时间差，单位为秒；Ts表示同步使能信号的周期；Mod是取模操作，即求余数。
5.根据权利要求4所述的一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，所述同步使能信号为
秒后出现第一个上升沿的脉冲信号。
6.根据权利要求4所述的一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，根据所述首次同步时刻生成同步使能信号，包括：
根据所述首次同步时刻生成中间信号，所述中间信号为
秒后出现第一个上升沿的脉冲信号；
获取延时时间；
将所述中间信号的第一个上升沿的出现时间提前所述延时时间得到同步使能信号。
7.根据权利要求6所述的一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，所述延时时间为线路延时和计算处理信号延时之和。
8.根据权利要求1所述的一种与指定时刻对齐的周期秒脉冲输出的时间同步方法，其特征在于，根据所述同步使能信号生成所述周期秒脉冲，包括：
可编程逻辑计数分频；
在生成周期秒的模块中添加同步使能信号触发计数器清零的描述代码，产生与指定时刻对齐的周期秒脉冲；
将设定的周期秒脉冲的周期写入可编程逻辑的内部寄存器；
可编程逻辑读取内部寄存器的值，调整输出周期秒脉冲的周期；
对所述周期秒脉冲进行整形；
对整形后的所述周期秒脉冲进行数模转换；
将数模转换后的周期秒脉冲进行放大并输出。
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