[发明专利]工业物联网芯片的硬件时间同步实现方法

权利要求书

1.工业物联网芯片的硬件实现时间同步方法，其特征在于，配置协议选取寄存器PROTOCOL，开启广告帧/信标帧时间同步功能，开启确认帧时间同步功能；根据ISA100.11a和WIA-PA标准配置时间戳在广告帧/信标帧中的偏移位置T_Stamp_Offset；若是时间源设备，开启发送或接收帧时产生帧首定界符SFD中断时刻本地时钟时间T_{Local_TX}/T_{Local_RX}的自动捕获和时间戳自动装载功能，同时初始化时间戳发送寄存器，将网络的初始时间值装入该时间戳发送寄存器，时间源设备发送广告帧/信标帧时，按照偏移位置寄存器配置的偏移位置T_Stamp_Offset在广告帧/信标帧中插入时间戳；若是非时间源设备，开启本地时钟时间自动捕获和时间戳自动解析功能，同时初始化广播/信标帧接收时间间隔，接收到广告帧/信标帧时自动捕获T_{Local_RX}时间，解析广告帧/信标帧时间戳信息，完成时间差计算及本地时钟校准。

2.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，开启确认帧时间同步功能，具体为由寄存器完成确认帧时间同步，寄存器捕获开始发送或接收时产生帧首定界符SFD中断时刻本地时钟时间T_{Local_TX}或T_{Local_RX}，计算T_{Local_TX}/T_{Local_RX}距离时隙起始边界的时间偏移，确认帧时间偏移信息自动装载及解析，计算时钟偏差并校准，完成确认帧的时间同步。

3.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，如果是时钟源设备，时钟源设备判断是否到达广告帧/信标帧发送时隙边界；当产生SFD中断时，自动捕获此时本地时间T_{Local_TX}，记为T1；将T1自动插入到预先配置的时间戳偏移位置并发送。

4.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，非时钟源方计算时钟偏差，完成时钟校准，具体包括如下步骤：接收方收到广告帧/信标帧，当产生SFD中断时，寄存器自动捕获此时本地时间T_{Local_RX}，记为T2，计算从开始接收广告帧/信标帧到接收完成的时间间隔记为T3，接收完成，寄存器解析出广告帧/信标帧中的时间戳信息T1，寄存器调用公式：T_{Clock_}Offset=|T1-T2|计算接收方时钟偏差为T_Clovk_Offset，根据公式T=T2±T_{Clock_}Offset+T3计算校准后本地时钟时间为T，完成本地时钟校准。

5.根据权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，时钟源设备确认帧时间同步具体包括：开始接收数据帧，产生SFD中断，同时寄存器自动捕获接收帧时SFD中断时刻本地时钟时间T_{Local_RX}，记为T5，计算T5与时隙起始边界的时间偏移Offset_Y；将Offset_Y装入确认帧中，寄存器判断数据发送方是否需要64位长地址EUI-64，如果需要，将EUI-64及网络标识PANID装入确认帧中，返回给数据发送方。

6.根据权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，非时间源设备确认帧的时间同步具体包括：开始发送数据帧，当产生SFD中断时，寄存器记录发送帧时SFD中断时刻本地时钟时间T_{Local_TX}，记为T4，计算T4与时隙起始边界的时间偏移Offset_X；判断是否接收到确认帧；如果接收到，寄存器解析出确认帧中的Offset_Y,如果Offset_X与Offset_Y不相等则收发方时钟有偏差，根据公式：T_{Clock_}Offset=|Offset_X-Offfset_Y|，根据公式T=T4±T_{Clock_}Offset，计算本地时钟时间为T。

7.根据权利要求4所述的时间同步方法，其特征在于，非时间源设备寄存器记录从开始接收广告帧/信标帧产生SFD中断时刻，到接收完成时刻的时间间隔TAI_Receive，用于最终时钟的校准补偿，保证收发方时钟在SFD中断时刻对齐。