CN117406828A - 嵌入式系统时间统一方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及时间同步技术领域，公开了一种嵌入式系统时间统一方法、装置、终端设备及存储介质，所述方法包括：当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。可以减少时间同步时本地晶振漂移等原因所带来的误差，提升时间同步时获取的系统时间的精度。

Description

嵌入式系统时间统一方法、装置、终端设备及存储介质

技术领域

本发明涉及时间同步领域，尤其涉及一种嵌入式系统时间统一方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

现代嵌入式系统通常需要同时应对多个时间系统的需求，例如实时控制、数据记录和网络通信等。但是现有的时间同步处理方式存在多种协议类型，如GPS同步，NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)同步、gPTP(general precise time protocol，精确时间同步协议)同步等协议，而对于多种协议类型的时间同步方式所传输的处理误差不统一，不同的时间系统往往使用不同的时钟源和计数器，导致时间的精度和同步性无法保证。且各协议类型之间的转换和融合支持相对较少，需要一种能够有效融合转换多种时间同步协议的软件方法，以满足嵌入式系统中多时间系统的需求。

发明内容

第一方面，本申请提供一种嵌入式系统时间统一方法，所述嵌入式系统包括至少一个时钟源、主单元和从单元，所述方法包括：

当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；

若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；

根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。

进一步的，所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移，包括：

获取所述主单元上一次收到时间同步事件时所述主单元的滴答时间，并将该滴答时间作为参考时间，并计算每毫秒的滴答数；

获取来自所述时钟源的同步时间，并将当前时刻的滴答时间作为当前时间；

根据所述当前时间、每毫秒的滴答数和所述参考时间计算当前时刻相对所述参考时间的时间偏移；

根据所述时间偏移和所述同步时间，计算当前的系统时间。

进一步的，所述时间同步事件为秒脉冲信号。

进一步的，所述根据所述当前时间、每毫秒的滴答数和所述参考时间计算当前时刻相对所述参考时间的时间偏移，包括：

根据所述滴答时间和所述参考时间计算滴答偏移，再根据所述每毫秒的滴答数和所述滴答偏移计算所述时间偏移；

所述滴答偏移的计算表达式为：

StampOffset＝abs(LocalTick-CurTick)；

式中，StampOffset为所述滴答偏移，abs()为绝对值函数，LocalTick为所述参考时间，CurTick为所述当前时间；

所述时间偏移的计算表达式为：

OffsetOfMs＝StampOffset/TickOfMs；

式中，OffsetOfMs为所述时间偏移，TickOfMs为所述每毫秒的滴答数。

进一步的，所述根据所述时间偏移和所述同步时间，计算当前的系统时间，包括：

所述系统时间的计算表达式为：

Time＝RefTime+OffsetOfMs；

式中，Time为所述系统时间，RefTime为所述同步时间，OffsetOfMs为所述时间偏移。

进一步的，若所述主单元没有完成时间同步，还包括：

将本地的滴答时间作为同步时间反馈给所述从单元。

进一步的，所述获取来自所述时钟源的同步时间时，包括：

将所述同步时间转换为周内毫秒时间。

第二方面，本申请还提供一种嵌入式系统时间统一装置，所述嵌入式系统包括至少一个时钟源、主单元和从单元，所述装置包括：

判断模块，用于当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；

计算模块，用于若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；

同步模块，用于根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。

第三方面，本申请还提供一种终端设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行所述的嵌入式系统时间统一方法。

第四方面，本申请还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行所述的嵌入式系统时间统一方法。

本发明公开了一种嵌入式系统时间统一方法、装置、终端设备及存储介质，所述方法包括：当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。可以减少时间同步时本地晶振漂移等原因所带来的误差，提升时间同步时获取的系统时间的精度，确保了嵌入式系统内时间的同步和精准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本申请实施例一种嵌入式系统时间统一方法流程示意图；

图2示出了本申请实施例一种嵌入式系统结构示意图；

图3示出了本申请实施例又一种嵌入式系统时间统一方法流程示意图；

图4示出了本申请实施例一种嵌入式系统时间统一装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中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。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做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。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

本申请的技术方案应用于嵌入式系统，针对嵌入式系统同时应对多个事件系统的需求，本申请对嵌入式系统中的各个功能单元中进行分类，根据在时间同步时扮演的角色关系，分为主单元和从单元，其中当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。以使得即便面对不同的时间同步协议，也可以通过同一种方式完成嵌入式系统内部的时间同步操作。

接下来以具体实施例说明本申请的技术方案。

实施例1

如图1所示，本实施例的嵌入式系统时间统一方法包括：

步骤S100，当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步。

本实施例应用于嵌入式系统内部主单元和从单元之间的时间同步过程，如图2所示，为嵌入式系统的结构示意图。

所述嵌入式系统包括至少一个时钟源100、主单元200和从单元300。其中从单元可以有多个，如图2中的从单元310和从单元320。

其中，时钟源100用于给嵌入式系统提供标准时间，例如GPS、NTP服务等都可以作为时钟源来提供标准时间，主单元200和从单元300则是嵌入式系统中的一些功能单元，例如MCU、中央处理器、控制器等独立单元，这些单元之间服务于同一个嵌入式系统，因此需要进行时间同步。其中主单元用于接收来自时钟源的时间数据完成自身的时间同步，同时在自己进行同步时，向从单元发送时间同步报文，来完成从单元和主单元之间的时间同步，从而实现嵌入式系统中各个单元之间的时间同步操作。

同理，主单元也会接收到来自从单元的系统时间请求，该系统时间请求相当于从单元需要进行时间同步操作，目的是获取主单元的系统时间并应用到本地。而对于主单元来讲，其接收到该系统时间请求时，还需要判定自身是否完成了时间同步从操作，即是否从时钟源处获取了标准时间。若主单元没有完成时间同步，则其当前的系统时间不是正确的标准之间，此时若是反馈系统时间同步的也是错误的时间，因此可以直接返回本地芯片的滴答时间作为系统时间。

从单元可以是和主单元类似的单元，其他种类的控制器等，也可以是转换器如switch等，从单元从主单元处接收同步的时间，并且可以提供时间获取接口，供本地其他应用单元获取同步后的系统时间。

步骤S200，若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移。

若主单元完成了时间同步，则表示当前主单元中存储的时间为正确的标准时间，且此时主单元中会存储上一次时间同步时接收到的系统同步时间，同时当前的时间也是已知的，由此可以计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移。即上一次时间同步时是6点，此时为6点5分，则5分钟为时间偏移。

但是可知的是，主单元在同步一次时间后，主单元本地的时间实际是在同步时间的基础上，由主单元自身进行计算的，而这个时间的计算精度和芯片(处理器)的性能相关，也就是说，本地芯片的晶振漂移会给同步后的时间带来误差，所以本实施例中，通过主单元本地处理器的滴答时间来计算上述的时间偏移。

具体而言，获取所述主单元上一次收到时间同步事件时所述主单元的Tick时间(滴答时间)，并将该滴答时间作为参考时间，并计算每毫秒的滴答数。其中，该时间同步事件可以是PPS(秒脉冲信号)。滴答时间和处理器即和振晶本身的频率相关，本申请计算每毫秒的滴答数，可以一定程度上减少因为晶振漂移带来的误差影响。

获取来自所述时钟源的同步时间，并将当前时刻的滴答时间作为当前时间。

根据所述当前时间、每毫秒的滴答数和所述参考时间计算当前时刻相对所述参考时间的时间偏移。

根据所述滴答时间和所述参考时间计算滴答偏移，再根据所述每毫秒的滴答数和所述滴答偏移计算所述时间偏移；

所述滴答偏移的计算表达式为：

StampOffset＝abs(LocalTick-CurTick)；

式中，StampOffset为所述滴答偏移，abs()为绝对值函数，LocalTick为所述参考时间，CurTick为所述当前时间；

所述时间偏移的计算表达式为：

OffsetOfMs＝StampOffset/TickOfMs；

式中，OffsetOfMs为所述时间偏移，TickOfMs为所述每毫秒的滴答数。

根据所述时间偏移和所述同步时间，计算当前的系统时间。

可见，本实施例中，主单元在向从单元发送系统时间来完成内部的时间同步时，会根据滴答时间重新计算一遍时间，以确保时间的准确，并尽可能消除来自本地晶振漂移所带来的误差。

其中，针对不同时间同步协议之间的相互转换，本实施例的中将同步时间都统一转换成周内毫秒格式的时间，周内毫秒格式指的是在一周的时间内已经走过的毫秒数。通过这个毫秒数加上周数就知道现在是几号几点。由此来实现对于不同的时钟源协议下时间的统一。

可以理解，即便存在多个时钟源的同步时间，因为都转换成了周内毫秒格式的时间，且都是通过滴答时间这个所有处理器都可以获取到的时间来进行当前时间的计算，因此可以无视不同时钟源协议的时间，来实现嵌入式系统中的时间统一操作。

步骤S300，根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。

最后，根据上式子可得系统时间的计算表达式为：

Time＝RefTime+OffsetOfMs；

式中，Time为所述系统时间，RefTime为所述同步时间。

计算完成后，会将该系统时间通过时间同步报文的形式发送给从单元，因为通信也会存在延迟，因此从单元还会根据获得的系统时间和该延迟来计算得到从单元的本地时间。由此完成了嵌入系统内部的时间同步和统一的操作。

进一步的如图3所示，为该嵌入式系统时间统一方法的又一种流程图，展示了本实施例中主单元接收时钟源的时间同步和向从单元进行时间同步时的流程。

当主单元接收到时间同步事件时，会记录下当前的滴答时间，并且计算出自身每毫秒的滴答数，然后接收来自时钟源的时间完成当时的时间同步操作。

当主单元接收到读取系统时间请求时，判断自身是否完成了时间同步，若没完成则返回本地的滴答时间来进行主单元和从单元之间的滴答时间同步，若此时完成了时间同步，表示接受了来自时间源的系统时间，则可以进行该系统时间的同步。

因为从单元发起读取系统时间请求和主单元进行时间同步的时间会存在时间差，同时考虑到本地处理器的晶振漂移所带来的误差，本实施例通过滴答时间来计算系统时间，首先当前时刻与上一次时间同步事件发生时的滴答偏移，然后计算对应的时间偏移，最后计算当前的系统时间，以保证计算出来的系统时间不受本地晶振漂移所带来的误差。

根据图3的流程图可知，当处于时间已同步的状态下时，最左侧一条的时间同步操作已经执行完毕，此时的主单元中已经存有了系统时间，每毫秒的滴答数以及参考时间的滴答时间，因此针对这些数据可以直接获取并应用到后续的时间同步操作中。从而完成主单元和从单元之间的时间同步操作。

本实施例的嵌入式系统时间统一方法通过将同步时间转换为周内毫秒时间，并且根据滴答时间以及每毫秒的滴答数来完成当前时间的计算，使得不同时间源同步协议的同步时间都可以使用同一个方式进行计算和处理，使得嵌入式系统只需要使用一个同步方法就能应对多个时间系统的需求，还减少了本地晶振漂移所带来的误差，提升应用程序所获取系统时间的精度。此外，也可以使得该嵌入式设备作为时间域中的桥接设备，通过该嵌入式系统在更大的系统环境中充当时间同步的中间系统，扩展了嵌入式系统的功能。

实施例2

如图4所示，本实施例还提供一种嵌入式系统时间统一装置，所述嵌入式系统包括至少一个时钟源、主单元和从单元，所述装置包括：

判断模块10，用于当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；

计算模块20，用于若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；

同步模块30，用于根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。

本申请还提供一种终端设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行所述的嵌入式系统时间统一方法。

本申请还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行所述的嵌入式系统时间统一方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种嵌入式系统时间统一方法，其特征在于，所述嵌入式系统包括主单元、从单元和至少一个时钟源，所述方法包括：

当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；

若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；

根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。

2.根据权利要求1所述的嵌入式系统时间统一方法，其特征在于，所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移，包括：

获取所述主单元上一次收到时间同步事件时所述主单元的滴答时间，并将该滴答时间作为参考时间，并计算每毫秒的滴答数；

获取来自所述时钟源的同步时间，并将当前时刻的滴答时间作为当前时间；

根据所述当前时间、每毫秒的滴答数和所述参考时间计算当前时刻相对所述参考时间的时间偏移；

根据所述时间偏移和所述同步时间，计算当前的系统时间。

3.根据权利要求2所述的嵌入式系统时间统一方法，其特征在于，所述时间同步事件为秒脉冲信号。

4.根据权利要求2所述的嵌入式系统时间统一方法，其特征在于，所述根据所述当前时间、每毫秒的滴答数和所述参考时间计算当前时刻相对所述参考时间的时间偏移，包括：

根据所述滴答时间和所述参考时间计算滴答偏移，再根据所述每毫秒的滴答数和所述滴答偏移计算所述时间偏移；

所述滴答偏移的计算表达式为：

StampOffset＝abs(LocalTick-CurTick)；

式中，StampOffset为所述滴答偏移，abs()为绝对值函数，LocalTick为所述参考时间，CurTick为所述当前时间；

所述时间偏移的计算表达式为：

OffsetOfMs＝StampOffset/TickOfMs；

式中，OffsetOfMs为所述时间偏移，TickOfMs为所述每毫秒的滴答数。

5.根据权利要求2所述的嵌入式系统时间统一方法，其特征在于，所述根据所述时间偏移和所述同步时间，计算当前的系统时间，包括：

所述系统时间的计算表达式为：

Time＝RefTime+OffsetOfMs；

式中，Time为所述系统时间，RefTime为所述同步时间，OffsetOfMs为所述时间偏移。

6.根据权利要求1所述的嵌入式系统时间统一方法，其特征在于，若所述主单元没有完成时间同步，还包括：

将本地的滴答时间作为同步时间反馈给所述从单元。

7.根据权利要求2所述的嵌入式系统时间统一方法，其特征在于，所述获取来自所述时钟源的同步时间时，包括：

将所述同步时间转换为周内毫秒时间。

8.一种嵌入式系统时间统一装置，其特征在于，所述嵌入式系统包括至少一个时钟源、主单元和从单元，所述装置包括：

判断模块，用于当主单元接收到来自从单元的系统时间请求时，确定所述主单元是否完成了时间同步；

计算模块，用于若所述主单元完成了时间同步，则所述主单元获取上一次时间同步时接收的系统同步时间，并计算当前时刻和上一次时间同步时的时间偏移；

同步模块，用于根据所述时间偏移和所述系统同步时间，计算当前的系统时间，并将所述系统时间发送给所述从单元，所述从单元根据所述系统时间，计算得到所述从单元的本地时间。

9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求1至7中任一项所述的嵌入式系统时间统一方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求1至7中任一项所述的嵌入式系统时间统一方法。