DE10112373A1 - Verfahren zum Korrigieren einer Echtzeituhr eines elektronischen Geräts - Google Patents

Verfahren zum Korrigieren einer Echtzeituhr eines elektronischen Geräts

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Abstract

Verfahren zum Korrigieren einer Echtzeituhr eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Mobiltelefons, wobei die Echtzeituhr mit einem einen Uhrtakt generierenden ersten Taktgenerator und das elektronische Gerät mit einem einen Systemtakt generierenden Taktgenerator betrieben wird, mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts, DOLLAR A - Ermitteln des Verhältnisses V¶uhr/norm¶ der Ist-Frequenz des Uhrtakts zur Soll-Frequenz eines Normtakts, DOLLAR A - Ermitteln der Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde aus der Differenz (1 - V¶uhr/norm¶), DOLLAR A - Ermitteln einer Zeitdifferenz dt anhand der Fehlerzeit pro Sekunde, innerhalb welcher die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz DELTAt zu korrigieren ist, DOLLAR A - Korrigieren der Echtzeit um DELTAt nach Ablauf von dt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren einer Echtzeituhr eines elektro­ nischen Geräts, insbesondere eines Mobiltelefons, wobei die Echtzeituhr mit einem einen Uhrtakt generierenden ersten Taktgenerator und das elektronische Gerät mit einem einen Systemtakt generierenden zweiten Taktgenerator betrieben wird.
Derartige elektronische Geräte sind beispielsweise in Form von Mobiltelefonen bekannt. Der zweite Taktgenerator dient zum Erzeugen eines Systemtakts, mittels dem das Mobil­ telefon betrieben wird. Aus dem gegebenen Takt werden beispielsweise die jeweiligen Übertragungsfrequenzen oder der gesamte Transfer zwischen Mobiltelefon und Netzwerk abgeleitet. Als Taktgenerator wird ein äußerst stabiler Hochfrequenzoszillator verwendet, der in der Regel mit einer Frequenz von 13 MHz schwingt. Weiterhin ist ein erster Takt­ generator vorgesehen, mittels dem eine Echtzeituhr betrieben wird. Dieser erste Taktgene­ rator ist zum einen für den Sende- und Empfangsbetrieb des Mobiltelefons relevant, da sie die zeitliche Information für den Paging-Betrieb des Mobiltelefons liefert. Im Rahmen dieses Paging-Betriebs werden Zeitspannen in einzelnen aufeinander folgende Frames unterteilt, was an und für sich auf dem Gebiet der Mobiltelephonie hinreichend bekannt ist und nicht näher ausgeführt zu werden braucht. Daneben dient die Echtzeituhr dazu, dem Telefonbenutzer die Ist-Zeit am Display anzeigen zu können.
Bei dem ersten Taktgenerator handelt es sich normalerweise um einen 32 kHz oder 64 kHz-Quarzoszillator. Ein idealer Quarzoszillator schwingt beispielsweise im Falle eines 32 kHz-Oszillators mit einer Frequenz von 32768 Hz. Gewöhnliche als Uhrenquarz ver­ wendete Oszillatoren weichen jedoch von dieser Idealfrequenz ab bzw. sind - da es sich um relativ einfache und billige Bauteile handelt - relativ instabil und reagieren beispielsweise auf Temperaturänderungen mit Frequenzschwankungen etc. Die Echtzeituhr hat also auf­ grund der Frequenzinstabilität einen Fehlgang. Dies führt nun dazu, dass die dem Benutzer anzeigbare Uhrzeit nicht der tatsächlichen Uhrzeit entspricht. Diese Abwei­ chungen sind umso größer bzw. stellen sich nach einem Einstellen der Echtzeituhr umso schneller ein, je größer die Ist-Frequenz von der oben genannten Norm-Frequenz von z. B. 32768 Hz abweicht. Für den Benutzer bedeutet dies, dass er die Uhr in relativ kurzen Abständen nachstellen muss.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das auf einfache Weise die Korrektur einer solchen Echtzeit ermöglicht, ohne dass benutzerseitig hierfür Handlungen vorzunehmen sind.
Zur Lösung dieses Problems zeichnet sich ein Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Schritte aus:
  • - Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts,
  • - Ermitteln des Verhältnisses Vuhr/norm der Ist-Frequenz des Uhrtakts zur Soll-Frequenz eines Normtakts,
  • - Ermitteln der Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde aus der Differenz (1 - Vuhr/norm),
  • - Ermitteln einer Zeitdifferenz dt anhand der Fehlerzeit pro Sekunde, innerhalb welcher die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz Δt zu korrigieren ist,
  • - Korrigieren der Echtzeit um Δt nach Ablauf von dt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, auf beliebige Weise zunächst die Ist-Frequenz des Uhrtakts zu ermitteln, also zu bestimmen, mit welcher Frequenz der Uhrtakt schwingt. Dabei bedeutet "Ist-Frequenz" nicht unbedingt die jeweilige Momentanfrequenz, vielmehr kann die Ist-Frequenz oder entsprechende Informationen, die ein Ermitteln der Ist- Frequenz zulassen, bereits zeitlich vor dem Korrigierschritt ermittelt worden sein. Anschließend wird das Verhältnis dieser Ist-Frequenz zur Norm-Frequenz des idealen Oszillators bestimmt, um hieraus den Fehlgang der Echtzeituhr pro Sekunde zu bestim­ men. Ist nun dieser Fehlgang pro Sekunde bekannt, so kann problemlos die Zeitdifferenz dt ermittelt werden, innerhalb welcher die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz Δt, z. B. eine Sekunde nachzustellen ist, sei es, dass die Uhr zu langsam geht und vorgestellt werden muss, oder dass die Uhr zu schnell läuft und zurückgestellt werden muss. Anschließend wird nach Ablauf von dt die Uhr um Δt nachgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt also ein automatisches Korrigieren zu, so dass dem Benutzer stets die tatsächliche Zeit angegeben wird.
Dabei kann der Korrekturmechanismus insoweit automatisch ablaufen, dass eine konti­ nuierliche Korrektur dergestalt erfolgt, dass entweder die Ist-Frequenz jeweils nach Ablauf von dt, also nach einer vorangehenden Korrektur ermittelt und eine neue Zeitdifferenz dt bestimmt wird, wobei sich diese neue Zeitdifferenz dt auf den letzten Korrekturzeitpunkt bezieht. Alternativ dazu besteht natürlich auch die Möglichkeit, die einmal ermittelte Ist- Frequenz für eine gewisse Zeit lang beizubehalten und erst nach Ablauf diverser Zeitdif­ ferenzen dt eine erneute Bestimmung vorzunehmen und jedes Mal nach Ablauf von dt eine Korrektur vorzunehmen. Es sind also beliebige Schemata denkbar, wann bzw. wie oft und auf welcher Ist-Frequenzgrundlage die Korrektur erfolgt.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ist-Frequenz aus dem bereits früher ermittelten Verhältnis Frequenz Systemtakt: Ist-Frequenz Uhrtakt ermittelt wird. Bei manchen Mobiltelefonen wird von Haus aus softwaretechnisch ein Wert ermit­ telt, der das Verhältnis der Frequenz des Systemtakts zur Ist-Frequenz des Uhrtakts angibt. Es erfolgt hier keine direkte Bestimmung der Ist-Frequenz des Uhrtakts, vielmehr wird aus dem gegebenen Systemtakt und sich aus dem Frame-Betrieb ergebenden Taktinforma­ tionen dieses Verhältnis bzw. der Wert errechnet. Hierdurch ist es für den Frame-Betrieb möglich, den Fehlgang der Echtzeituhr zu bestimmen und im Rahmen des Frame-Betriebs zu berücksichtigen. Die Ermittlung dieses Verhältnisses bzw. des Werts ist an und für sich bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Da dieses Verhältnis jedoch das der Systemtaktfrequenz zur Uhrtaktfrequenz angibt, und da die Systemtaktfrequenz äußerst stabil, mithin also zu jedem Zeitpunkt annähernd gleich ist, kann aus diesem Verhältnis auf einfache Weise die Ist-Frequenz des Uhrtakts ermittelt und der weiteren Verarbeitung zugrunde gelegt werden. Alternativ dazu besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Ist- Frequenz des Uhrtakts direkt zu bestimmen.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass als Zeitdifferenz ermittelt wird, wann die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz von einer Sekunde zu korrigieren ist. Diese Erfindungsausgestaltung sieht also vor, dass die Echtzeituhr maximal um eine Sekunde falsch geht, da nach Ablauf einer Zeitdifferenz, innerhalb welcher die Uhr eben um eine Sekunde vor- oder nachgeht, automatisch die Korrektur erfolgt.
Wie beschrieben kann die Ermittlung und Korrektur automatisch und kontinuierlich erfolgen. Für den Fall, dass die Ist-Frequenz aus dem Verhältnis Systemtaktfrequenz: Uhrtaktfrequenz bestimmt wird, ergibt sich eine etwaige Änderung der der Berechnung zugrunde legenden Uhrtaktfrequenz aus einer Änderung des Verhältniswerts, der ebenfalls nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne softwaretechnisch jeweils neu bestimmt wird. Dieser Verhältniswert wird bei bekannten Mobiltelefonen in einem Register abgelegt. Nach Ermittlung eines neuen Verhältniswerts wird dieser in das Register eingeschrieben und bei Bedarf zur Ermittlung der Ist-Frequenz ausgelesen.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Echtzeituhr zum Erzeugen und Ausgeben von die Tageszeit angebenden Signalen, umfassend:
  • - einen Taktgenerator zum Generieren eines Uhrtakts, mit dem die Echtzeituhr betrieben wird, und
  • - Mittel zum Ermitteln der Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde und darauf basierend einer Zeitdifferenz dt, innerhalb welcher die Echtzeituhr um die Korrekturzeitdifferenz Δt zu korrigieren ist, und zum Erzeugen eines Korrekturzeitdifferenzsignals nach Ablauf der Zeit dt.
Die ersten Mittel können dabei zum Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts, zum Ermitteln des Verhältnisses Vuhr/norm der Ist-Frequenz des Uhrtakts zur Soll-Frequenz eines Normtakts, zum Ermitteln der Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde aus der Differenz (1 - Vuhr/norm) und zum Ermitteln der Zeitdifferenz dt anhand der Fehlerzeit pro Sekunde, innerhalb welcher die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz Δt zu korrigieren ist, ausgebildet sein. Weiterhin können die ersten Mittel zum Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts aus einem bereits bekannten Verhältnis der Frequenz eines Systemtakts, mit dem ein die Echtzeituhr enthaltendes elektronisches Gerät, insbesondere ein Mobiltelefon betrieben wird, zur Ist-Frequenz des Uhrtakts ausgebildet sein.
Die Mittel sind dabei zweckmäßigerweise in Form eines Computerprogramms mit ver­ fahrensgemäß ausgebildeten Programmcodemitteln ausgebildet, das heißt, die gesamte Ermittlung sämtlicher relevanter Parameter erfolgt rein rechnerisch. Zum Nachstellen der Echtzeituhr sind schließlich elektrische Signale zu erzeugen. Werden diese Signale erzeugt, so wird automatisch am Display die korrigierte Uhrzeit angegeben.
Schließlich betrifft die Erfindung ferner ein elektronisches Gerät, insbesondere ein Mobil­ telefon, mit einer Echtzeituhr, die mit einem einen Uhrtakt generierenden ersten Takt­ generator betrieben wird, und mit einem einen Systemtakt generierenden zweiten Takt­ generator, mit dem das elektronische Gerät, insbesondere das Mobiltelefon betrieben wird. Dieses elektronische Gerät zeichnet sich durch eine Echtzeituhr der vorbeschriebenen Art aus.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in Form einer Prinzipskizze ein erfindungsgemäßes elektronisches Gerät in Form eines Mobiltelefons, bei dem eine erfindungsgemäße Echtzeituhr vorgesehen ist. Dargestellt sind lediglich die für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens rele­ vanten Komponenten, sonstige übliche Betriebskomponenten eines Mobiltelefons sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
Mit 1 ist das allgemeine System eines Mobiltelefons mit sämtlichen seiner betriebsrele­ vanten Elemente bezeichnet. Zu diesem betriebsrelevanten Elementen gehört ein zweiter Taktgenerator 2, der mit T2 bezeichnet ist. Dem System 1 zugeordnet ist eine Echtzeituhr 3, die über einen eigenen Taktgenerator 4, in der Figur mit T1 bezeichnet, verfügt. Weiterhin verfügt die Echtzeituhr über Mittel 5 in Form eines geeigneten Softwarepro­ gramms, das zum Ermitteln der erforderlichen Korrektur der Echtzeit dient, die z. B. an einem Display 6 angezeigt wird.
Die Echtzeituhr 3 kommuniziert mit einem Registerspeicher 7, in den kontinuierlich ein über geeignete Rechenmittel 8 des Systems 1 erfasster Verhältniswert V eingeschrieben wird. Dieser rein rechnerisch bestimmte Verhältniswert V gibt das Verhältnis der Frequenz des zweiten Taktgenerators 2 zur Ist-Frequenz des ersten Taktgenerators 4 an. Beim zweiten Taktgenerator 2 handelt es sich um einen sehr stabil schwingenden 13 MHz- Oszillator, über den das gesamte System des Mobiltelefons betrieben wird. Dieses arbeitet betreffend den Sendebetrieb im Frame-Betrieb, wobei die zeitbezogene Information zu den jeweiligen Frames von dem ersten Taktgenerator 4 der Echtzeituhr geliefert wird. Aus der Framefolge in Bezug auf den Oszillierbetrieb des zweiten Taktgenerators 2 kann nun über die Rechenmittel 8 das Verhältnis V bestimmt werden.
Die Mittel 5 der Echtzeituhr 3 sind nun derart ausgebildet, dass sie aus dem Verhältnis V die Ist-Frequenz des Uhrtakts ermitteln können. Das Verhältnis wird in vorgegebenen Zeitabständen jeweils neu bestimmt und eingeschrieben. Da der zweite Taktgenerator 2 sehr stabil schwingt sind etwaige Änderungen des eingeschriebenen Verhältnisses aus­ schließlich auf Änderungen der Frequenz des ersten Taktgenerators 4, z. B. eines 32 kHz- Oszillators zurückzuführen.
Nach Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts wird seitens der Mittel 5 das Verhältnis Vuhr/norm der Ist-Frequenz des Uhrtakts zur Soll-Frequenz eines Normtakts ermittelt. Als Normtakt ist bei einem 32 kHz-Oszillator als erstem Taktgenerator 4 eine Frequenz von 32768 Hz zu berücksichtigen. Dieses Verhältnis kann nun - je nachdem, ob die Uhr zu schnell oder zu langsam läuft - größer oder kleiner als 1 sein. Anschließend wird durch die Mittel 5 die Fehlzeit der Echtzeituhr pro Sekunde aus der Differenz (1 - Vuhr/norm) ermittelt. Hiernach wird aus dieser Fehlzeit pro Sekunde durch die Mittel 5 bestimmt, nach welcher Zeitdifferenz dt die Echtzeituhr um eine vorbestimmte Korrekturzeitdif­ ferenz Δt, z. B. eine Sekunde zu korrigieren ist. Nach Bestimmung dieser Zeitdifferenz erfolgt kontinuierlich nach Ablauf jeweils einer solchen Zeitdifferenz die entsprechende Korrektur der Uhr, wobei der gesamte Betrieb zweckmäßigerweise automatisch und kontinuierlich abläuft. Im Display 6 wird also kontinuierlich die korrekte Uhrzeit ange­ zeigt bzw. - sofern dort keine Sekunden angezeigt werden - liegt der gezeigten Uhrzeit zumindest die korrekte Echtzeit zugrunde.
Nachfolgend sei anhand eines Beispiels das erfindungsgemäße Verfahren nochmals kurz dargestellt:
Es sei angenommen, dass es sich bei dem ersten Taktgenerator 4 um einen 32 kHz- Oszillator handelt, der zweite Taktgenerator 2 ist ein 13 MHz-Generator. Als Verhältnis V sei im Register 7 der Wert "403,50" eingeschrieben.
Hieraus errechnet sich die Ist-Frequenz des Uhrtakts wie folgt:
Die Ist-Frequenz des Uhrtakts beträgt also 32218,1 Hz, ausgehend von dem zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten Verhältnis V = 403,50.
Hieraus ergibt sich das Verhältnis Vuhr/norm wie folgt:
Vuhr/norm = 32218,1 : 32768 = 0,983.
Hieraus ergibt sich eine Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde zu:
tfehler/s = 1 - Vuhr/norm = 1 - 0,983 = 0,017.
Die Echtzeituhr geht also pro Sekunde um 0,017 Sekunden nach.
Hieraus kann nun errechnet werden, nach welcher Zeitdifferenz dt sich eine Korrekturzeitdifferenz Δt von einer Sekunde aufsummiert hat:
dt = 1 : 0,017 = 58,823 s.
Das heißt, nach 58,823 Sekunden ist die Echtzeituhr, die in diesem Fall nachgeht, um eine Sekunde vorzustellen.
Insgesamt lässt das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise die Korrektur der Echtzeituhr zu. Die Genauigkeit des verwendeten ersten Taktgenerators der Echtzeituhr wird damit nicht mehr durch die Genauigkeitsanforderungen der Echtzeituhr bestimmt, die aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise korrigiert werden kann, sondern durch andere Komponenten des Systems, weshalb eventuell billigere Quarze als erste Taktgeneratoren verwendet werden können. Weiterhin sind zusätzliche Bauteile wie z. B. ein regelbarer Kondensator, über den der Fehlgang der Echtzeituhr gemäß dem Stand der Technik korrigiert wird, was im Hinblick auf die hierfür zusätzlich erforder­ lichen Komponenten hinsichtlich der Regelung des Kondensators aufwendig ist, nicht mehr nötig. Darüber hinaus ist in der Korrekturzeit automatisch auch die Temperaturab­ hängigkeit des ersten Taktgenerators berücksichtigt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Korrigieren einer Echtzeituhr eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Mobiltelefons, wobei die Echtzeituhr mit einem einen Uhrtakt generierenden ersten Taktgenerator und das elektronische Gerät mit einem einen Systemtakt generierenden zweiten Taktgenerator betrieben wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts,
  • - Ermitteln des Verhältnisses Vuhr/norm der Ist-Frequenz des Uhrtakts zur Soll- Frequenz eines Normtakts,
  • - Ermitteln der Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde aus der Differenz (1 - Vuhr/norm),
  • - Ermitteln einer Zeitdifferenz dt anhand der Fehlerzeit pro Sekunde, innerhalb welcher die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz Δt zu korrigieren ist,
  • - Korrigieren der Echtzeit um Δt nach Ablauf von dt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Frequenz aus dem bereits früher ermittelten Verhältnis Frequenz Systemtakt: Ist-Frequenz Uhrtakt ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitdifferenz ermittelt wird, wann die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz von 1 Sekunde zu korrigieren ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung und Korrektur automatisch und kontinuierlich erfolgt.
5. Echtzeituhr zum Erzeugen und Ausgeben von die Tageszeit angebenden Signalen, umfassend:
einen Taktgenerator (4) zum Generieren eines Uhrtakts, mit dem die Echtzeituhr (3) betrieben wird, und
Mittel (5) zum Ermitteln der Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde und darauf basierend einer Zeitdifferenz dt, innerhalb welcher die Echtzeituhr um eine Korrekturzeitdifferenz Δt zu korrigieren ist, sowie zum Korrigieren der Echtzeit nach Ablauf der Zeitdifferenz dt.
6. Echtzeituhr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zum Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts, zum Ermitteln des Verhältnisses Vuhr/norm der Ist-Frequenz des Uhrtakts zur Soll-Frequenz eines Normtakts, zum Ermitteln der Fehlerzeit der Echtzeituhr pro Sekunde aus der Differenz (1 - Vuhr/norm) und zum Ermitteln einer Zeitdifferenz dt anhand der Fehlerzeit pro Sekunde, innerhalb welcher die Echtzeituhr (3) um eine Korrekturzeitdifferenz Δt zu korrigieren ist ausgebildet sind.
7. Echtzeituhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zum Ermitteln der Ist-Frequenz des Uhrtakts aus einem bereits bekannten Verhältnis der Frequenz eines Systemtakts, mit dem ein die Echtzeituhr (3) enthaltendes elektronisches Gerät, insbesondere ein Mobiltelefon betrieben wird, zur Ist- Frequenz des Uhrtakts ausgebildet sind.
8. Echtzeituhr nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) in Form eines Computerprogramms mit verfahrensgemäß ausgebildeten Programmcodemitteln ausgebildet sind.
9. Elektronisches Gerät, insbesondere Mobiltelefon, mit einer Echtzeituhr, die mit einem einen Uhrtakt generierenden ersten Taktgenerator (4) betrieben wird, und mit einem einen Systemtakt generierenden zweiten Taktgenerator (2), mit dem das elektronische Gerät, insbesondere das Mobiltelefon betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Echtzeituhr (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 vorgesehen ist.
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