[发明专利]一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法

权利要求书

1.一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法，其特征在于，

步骤一：将协议栈分为三层，从下至上分别为物理层、校时层、业务层，还包括有校时时钟源和物联网无线传感器，校时时钟源为主方，物联网无线传感器为从方，所述主方与从方中分别设置有主控制器和射频RF芯片，所述主方与从方通过射频RF芯片无线通讯连接，

业务层为物联网无线传感器本身业务通讯层；

校时层用于同步主方与从方时钟，同时对物理层提供一定的配置接口且对业务层具备隐藏性；

物理层为射频RF芯片、主控制器硬件通讯与中断的接口；

当物联网无线传感器组织好发送报文后，由业务层传递给校时层，校时层负责完成对校时信息的封包后，传递给物理层进行发送，

校时层的封包分为本帧序号、使能位、历史帧序号、时钟信息，

本帧序号为该本帧报文在校时层封包后的序号，每次发送报文时更新；

时钟信息是之前的历史帧序号报文发送时刻对应设备的精准时钟信息，精确到微秒；

使能位用于决定当前报文中时钟信息的有效性，若该使能位为0，则该本帧报文的时钟信息无效；

校时层在进行校时时产生校时动作，校时动作由带有标准时钟信息的主方发起，其内部运行有微秒级循环计数器作为系统时钟，由内部晶振驱动，并且通过capture引脚记录射频RF芯片中断引脚触发时数值；

主方上电启动后第一帧发送报文校时层使能位为0，同时当该本帧报文发送完毕后，射频RF芯片触发完整包发送中断信号，校时层通过访问内部计数器得到发送完毕时对应的计数器数值M_T₁；

步骤二：物联网无线传感器作为从方，其内部运行有微秒级循环计数器系统时钟，由内部晶振驱动，并且通过capture引脚记录射频RF芯片中断引脚触发时数值，当接收主方第一帧报文后，射频RF芯片触发完整包接收中断信号，校时层通过访问内部计数器得到接收完毕时对应的计数器数值S_T₁；

步骤三：主方发起第二帧报文，其使能位为1，将上一帧报文的本帧序号填入本次发送报文的历史帧序号中，同时将M_T₁填入至时钟信息中，同时当该本帧报文发送完毕后，射频RF芯片触发完整包发送中断信号，校时层通过访问内部计数器更新发送完毕时对应的计数器数值M_T₂；

步骤四：物联网无线传感器作为从方收到第二帧报文后，射频RF芯片触发完整包接收中断信号，校时层通过访问内部计数器得到接收完毕时对应的计数器数值S_T₂，此时存在关系：

M_T₁+T_proc＝S_T₁+S_T_err

其中，T_proc是硬件接收处理时延，固定不变，视为常数，S_T_err是主方与从方的时钟误差，则得到从方需要补偿的时差值：

T_cmp＝S_T_err-T_proc

将该数值加入从方计数器，则完成对从方的时钟校对；

步骤五：重复步骤二到步骤四进行操作，可完成主方与从方的实时同步；

步骤六：主方设定有对时间隔T，对时间隔T能够进行配置，若业务层在周期对时间隔T内未有业务层报文需要发送，则校时层主动按照步骤二到步骤四进行主动校时，该过程中业务层的报文长度为0。

2.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法，

其特征在于，对时间隔T随时间进行增长，当主方启动或业务层有报文发送时清零，对时间隔T设置有阈值T_L，当T超过阈值T_L后，由校时层主动发起连续两帧报文，用于完成对传感器的校时，报文的业务层长度为0。

3.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网无线传感器网络的报文时序校时方法，

其特征在于，所述主控制器为MCU，CPU，MPU，FPGA中的一种，所述主控制器负责运算与控制，所述主控制器与射频RF芯片的硬件接口连接在物理层上。