CN219287537U - 一种时钟同步装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种时钟同步装置及移动终端，所述装置包括时钟信息发送模块、主域控制器和多个从域控制器，时钟信息发送模块以PTP方式与主域控制器连接，主域控制器以PTP方式与每个从域控制器连接，主域控制器和每个从域控制器中分别集成至少1个数据切换芯片，每个数据切换芯片分别提供多个网口，主域控制器和每个从域控制器通过网口与传感器连接，在多域控制器级联协同工作，在使用一个时钟信息发送模块的前提下，通过主时钟设备将时间数据以PTP方式分发给其他从时钟设备，解决多控制器级联时间同步以及同步精度的问题。

Description

一种时钟同步装置及移动终端

技术领域

本公开涉及时钟同步技术领域，尤其涉及一种时钟同步装置及移动终端。

背景技术

现有车载终端一般使用GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)模块的1PPS作为域控制器的时钟同步源，GNSS输出UTC(Universal Time，时间标准时间)时间用于数据应用处理。

当单机域控制器算力受限，采用多级域控制器级联来提高整体算力，此时多级域控制器面临时钟同步问题，普通的GNSS模块无法同时为多台域控制器提供授时。

当CPU算力无法满足更多的传感器设备堆叠使用时，没有一款符合实际使用要求的产品。

基于以上问题，如何保证在没有更高算力的技术支撑，依靠多域控制器级联升高自动驾驶算力的时间同步是个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开的实施例提供了一种时钟同步装置及移动终端。

第一方面，本公开的实施例提供了一种时钟同步装置，包括时钟信息发送模块、主域控制器和多个从域控制器，时钟信息发送模块以PTP方式与主域控制器连接，主域控制器以PTP方式与每个从域控制器连接，主域控制器和每个从域控制器中分别集成至少1个数据切换芯片，每个数据切换芯片分别提供多个网口，主域控制器和每个从域控制器通过网口与传感器连接。

在一种可能的实施方式中，所述主域控制器中设置至少2个系统级芯片，每个系统级芯片分别获取GPS时间，其中，从至少2个系统级芯片中选择第一目标系统级芯片获取的GPS时间作为主域控制器的GPS时间，对比每个系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息，响应于第一目标系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息之间的差值大于预设阈值，将第一目标系统级芯片切换为所述差值小于或等于预设阈值的系统级芯片。

在一种可能的实施方式中，所述从域控制器中设置至少2个系统级芯片，每个系统级芯片分别获取GPS时间，并从至少2个系统级芯片中选择第二目标系统级芯片获取的GPS时间作为从域控制器的GPS时间，对比每个系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息，响应于第二目标系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息之间的差值大于预设阈值，将第二目标系统级芯片切换为所述差值小于或等于预设阈值的系统级芯片。

在一种可能的实施方式中，所述主域控制器通过网口与多个第一传感器连接，确保所有第一传感器的时间同步。

在一种可能的实施方式中，所述通过网口与多个第二传感器连接，确保所有第二传感器的时间同步。

在一种可能的实施方式中，所述时钟信息发送模块为GNSS模组，其中，GNSS模组向主域控制器发送PPS信号和GPS时间，通过主域控制器对主域控制器、与主域控制器连接的所有从控制器、与主域控制器连接的所有传感器和与从域控制器连接的所有传感器进行时间同步。

在一种可能的实施方式中，所述时钟信息发送模块为RTK模块，其中，RTK模块向主域控制器发送PPS信号和GPS时间，通过主域控制器对主域控制器、与主域控制器连接的所有从控制器、与主域控制器连接的所有传感器和与从域控制器连接的所有传感器进行时间同步。

在一种可能的实施方式中，所述传感器包括雷达和OBU设备。

第二方面，本公开的实施例提供了一种移动终端，包括根据上述的时钟同步装置。

在一种可能的实施方式中，所述移动终端为自动驾驶车辆或飞机。

本公开实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点的部分或全部：

本公开实施例所述的时钟同步装置，包括时钟信息发送模块、主域控制器和多个从域控制器，时钟信息发送模块以PTP方式与主域控制器连接，主域控制器以PTP方式与每个从域控制器连接，主域控制器和每个从域控制器中分别集成至少1个数据切换芯片，每个数据切换芯片分别提供多个网口，主域控制器和每个从域控制器通过网口与传感器连接，在多域控制器级联协同工作，PPS信号驱动能力有限无法为所有域控制器提供授时，在使用一个时钟信息发送模块的前提下，通过主时钟设备将时间数据以PTP方式分发给其他从时钟设备，解决多控制器级联时间同步以及同步精度的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出了根据本公开实施例的时钟同步装置的结构示意图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的带有SOC的时钟同步装置的结构示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的带有SOC和switch芯片的时钟同步装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通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，都属于本公开保护的范围。

参见图1，本公开的实施例提供了一种时钟同步装置，所述装置包括时钟信息发送模块、主域控制器和多个从域控制器，时钟信息发送模块以PTP方式与主域控制器连接，主域控制器以PTP方式与每个从域控制器连接，主域控制器和每个从域控制器中分别集成至少1个数据切换芯片，每个数据切换芯片分别提供多个网口，主域控制器和每个从域控制器通过网口与传感器连接，其中，

主域控制器，其用于获取PPS信号和GPS时间，根据PPS信号和GPS时间生成同步时间，以PTP(PrecisionTime Protocol，精确时钟同步协议)方式将所述同步时间发送至每个从域控制器，使得所有从域控制器的时间同步；

多个从域控制器，每个从域控制器分别与主域控制器连接，用于以PTP方式接收所述同步时间，并以PTP方式根据所述同步时间对与其连接的传感器的时间进行校准，使得所有传感器的时间与主域控制器和从域控制器同步。

在一些实施例中，根据PPS信号和GPS时间生成同步时间通过以下步骤实现：

主域控制器在收到1PPS信号触发后，清空自身时钟计数并重新计数，接收GPS时间(时分秒格式)，将自身计数时间作为秒以后的时间与GPS时间相加作为同步时间。

在图1中，通过将RTK(Real-time kinematic，实时动态载波相位差分技术)模组的1PPS和GPRMC信号输出至主域控制器，该域控制器作为主时钟，从域控制器、三个雷达和一个OBU(On board Unit，车载单元)设备作为从时钟，从时钟设备通过PTP方式接收来自主时钟输出的时间数据，保证域控制器等设备能够正常获取到时间信息，使通信正常，达到自动驾驶车辆上的传感器正常运行的目的。

在一些实施例中，GPS(Global Positioning System，全球定位系统)时间包括GPRMC(传输标准工业协议里面定位数据)信号数据。

在一些实施例中，时钟信息发送模块为GNSS模组，其用于向主域控制器发送PPS(PulsePerSecond，秒脉冲)信号和GPS时间，通过主域控制器对主域控制器、与主域控制器连接的所有从控制器、与主域控制器连接的所有传感器和与从域控制器连接的所有传感器进行时间同步。

在一些实施例中，时钟信息发送模块为RTK模块，其用于向主域控制器发送PPS信号和GPS时间，通过主域控制器对主域控制器、与主域控制器连接的所有从控制器、与主域控制器连接的所有传感器和与从域控制器连接的所有传感器进行时间同步。

在一些实施例中，所述传感器包括雷达和OBU设备。

在一些实施例中，主域控制器和多个从域控制器设置在自动驾驶车辆上的情况下，通过将1路1PPS信号和GPRMC信号传递至一个域控制器作为主时钟，通过PTP方式将时钟信号发送至多个域控制器等设备，其他设备作为从时钟，能够达到多个域控制器时间同步，自动驾驶正常运行的目的。

在一些实施例中，所述主域控制器中设置至少2个系统级芯片，每个系统级芯片分别获取GPS时间，其中，从至少2个系统级芯片中选择第一目标系统级芯片获取的GPS时间作为主域控制器的GPS时间，对比每个系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息，响应于第一目标系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息之间的差值大于预设阈值，将第一目标系统级芯片切换为所述差值小于或等于预设阈值的系统级芯片。

在一些实施例中，所述从域控制器中设置至少2个系统级芯片，每个系统级芯片分别获取GPS时间，并从至少2个系统级芯片中选择第二目标系统级芯片获取的GPS时间作为从域控制器的GPS时间，对比每个系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息，响应于第二目标系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息之间的差值大于预设阈值，将第二目标系统级芯片切换为所述差值小于或等于预设阈值的系统级芯片。

参见图2，GNSS模块作为时钟源将时间信息引入到指定域控制器，该域控制器内部使用两个系统级芯片(SOC)，GPS信号同时接入这两个系统级芯片，作为时钟的安全冗余。通过智能算法两颗系统级的时钟实时与外部传感器时间信息做对比，当其中一颗系统级与所获得传感器时钟对比偏差过大或者时钟紊乱，此时将立刻切换到另一个系统级作为主时钟，为外部设备转发提供时间信息。

在图2中，主域控制器通过串口通信获取时钟源GNSS模组发送的1PPS和GPS时间信息，该域控制器作为主时钟节点，通过物理连接，分别发送至从域控制器和雷达等，从域控制器和雷达等作为从时间节点接收时间数据，每个域控制器根据不同传感器的算力需求进行合理的算力分配，设计规划不同传感器的算法结构化数据流向，以满足域控制器CPU之间的数据传输带宽要求。

在一些实施例中，所述主域控制器通过网口与第一传感器连接，确保所有第一传感器的时间同步。

在一些实施例中，所述从域控制器通过网口与多个第二传感器连接，确保所有第二传感器的时间同步。

参见图3，域控制器内部集成数据切换芯片(Lanswitch芯片)，支持多个T1和TX网口，可满足大量的传感器搭载，因为每一次桥接会不可避免的带来时间传输的延迟，因此，多个T1和TX网口可以大幅度减少桥接次数，降低时间延迟。

在图3中，XFI为10G bps带宽的物理层接口，UART为异步串行通信口，RGMII为MAC和MAC之间，或者MAC跟PHY之间的通信接口，SGMII为PHY与MAC之间的接口。

在图3中，域控制器内部集成两个数据切换芯片，可作为桥接与其他多个域控制器或传感器PTP同步，可大幅度减少桥接次数，减少了时间延迟，提高了系统时间同步精度。

在一些实施例中，GNSS模组将时钟信息发送至主域控制器，主域控制器直接与其他两个从域控制器桥接，两个从域控制器的从时钟根据主时钟消息校准自己的时间，补偿传播带来的时间延迟，转发给需要的传感器设备，从而大幅度降低时间延迟。

在单域控制器算力不足，采取多域控制器级联时，采用一个GNSS模组作为时钟源，一个域控制器作为主时钟节点，其他域控制器作为从时钟节点，主时钟节点通过PTP方式输出给其他从时钟节点的时钟需求设备，保证域控制器等设备能够正常获取到时间信息和时间同步精度。

在本实施例中，当单域控制器算力不足，可采取多域控制器级联方案，采用PTP方式将主时钟域控制器数据分发给其他从时钟域控制器，确保各个设备的时间同步，实现快速的硬件部署和算法移植，成本低开发周期短，另外所有时间点来源于一个时钟源，保证低时延的同时同步一致性和精度更高。

在本实施例中，域控制器内部集成数据切换芯片，可作为桥接与其他多个域控制器或传感器PTP同步，可大幅度减少桥接次数，减少了时间延迟，提高了系统时间同步精度，也优化了整车的电子电气架构和布局布线可节省成本。

本公开的实施例提供了一种移动终端，包括根据上述的时钟同步装置。

在一些实施例中，所述移动终端为自动驾驶车辆或飞机。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种时钟同步装置，其特征在于，所述装置包括时钟信息发送模块、主域控制器和多个从域控制器，时钟信息发送模块以PTP方式与主域控制器连接，主域控制器以PTP方式与每个从域控制器连接，主域控制器和每个从域控制器中分别集成至少1个数据切换芯片，每个数据切换芯片分别提供多个网口，主域控制器和每个从域控制器通过网口与传感器连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主域控制器中设置至少2个系统级芯片，每个系统级芯片分别获取GPS时间，其中，从至少2个系统级芯片中选择第一目标系统级芯片获取的GPS时间作为主域控制器的GPS时间，对比每个系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息，响应于第一目标系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息之间的差值大于预设阈值，将第一目标系统级芯片切换为所述差值小于或等于预设阈值的系统级芯片。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述从域控制器中设置至少2个系统级芯片，每个系统级芯片分别获取GPS时间，并从至少2个系统级芯片中选择第二目标系统级芯片获取的GPS时间作为从域控制器的GPS时间，对比每个系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息，响应于第二目标系统级芯片获取的GPS时间与指定传感器时间信息之间的差值大于预设阈值，将第二目标系统级芯片切换为所述差值小于或等于预设阈值的系统级芯片。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主域控制器通过网口与多个第一传感器连接，确保所有第一传感器的时间同步。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通过网口与多个第二传感器连接，确保所有第二传感器的时间同步。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟信息发送模块为GNSS模组，其中，GNSS模组向主域控制器发送PPS信号和GPS时间，通过主域控制器对主域控制器、与主域控制器连接的所有从控制器、与主域控制器连接的所有传感器和与从域控制器连接的所有传感器进行时间同步。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟信息发送模块为RTK模块，其中，RTK模块向主域控制器发送PPS信号和GPS时间，通过主域控制器对主域控制器、与主域控制器连接的所有从控制器、与主域控制器连接的所有传感器和与从域控制器连接的所有传感器进行时间同步。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器包括雷达和OBU设备。

9.一种移动终端，其特征在于，包括根据权利要求1至8任一项所述的时钟同步装置。

10.根据权利要求9所述的终端，其特征在于，所述移动终端为自动驾驶车辆或飞机。

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