一种汽车仪表时钟精度测量方法和装置与流程

本发明涉及车载研发领域，特别涉及一种汽车仪表时钟精度测量方法和装置。

背景技术：

汽车仪表内置RTC(Real Time Clock，实时时钟）为用户提供时间及日历显示功能。实际应用中受环境温度和晶振精度的影响，RTC存在一定的计时误差。为了提高计时精度，需要在设计前期测量出仪表的计时误差，并采取措施加以修正。

传统的计时误差测量方法是让仪表在一定的环境中长期运行，参照标准时钟源——例如电脑时间，秒表时间，语音报时台等。人工记录测试开始和结束时被测量仪表和标准时钟源的时间。通过计算两者开始和结束时的时间差来获得仪表的计时误差。但是，这种测量方法存在如下缺陷：

1、手工记录存在人工读数误差；

2、由于需要定期记录数据，效率较低；

3、人工操作自动化水平低，不利于与现有测量系统集成及误差分析。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述背景技术的缺陷，提供一种汽车仪表的时钟精度测量方法。

该汽车仪表的时钟精度测量方法基于UTC（Coordinated Universal Time，协调世界时）和NTP（Network Time Protocol，网络时间同步）作为时钟参考源进行测量。其中UTC采集至GPS数据（Global Positioning System，全球定位系统)。

一种汽车仪表的时钟精度测量方法，包括GPS模块、网络模块以及测量主机；所述GPS模块和网络模块分别与所述测量主机通信，所述测量主机读写汽车仪表的RTC；时钟精度测量方法如下步骤：

所述测量主机控制控制所述GPS模块获取GPS信号，并从中GPS信号的时间帧信息中获取UTC；

所述测量主机控制所述网络模块获取时间服务器的NTP数据报文，并从该NTP数据报文中获取NTP；

测量主机判断所述UTC或所述NTP的有效性，将有效的所述UTC或NTP作为时钟参考源，并将该时钟参考源与所述RTC进行比较，得到并记录差值；

其中，所述UTC的优先级高于所述NTP的优先级。

进一步的，在测量过程中，当与所述RTC比较的时钟参考源失效时，所述RTC则与未作为时钟参考源的所述UTC或NTP进行比较，直到时钟参考源恢复有效。

进一步的，所述时钟参考源失效后，测量主机则持续尝试重新获取有效的时钟参考源。

优选的，所述测量主机在所述RTC与所示时钟参考源比较前，将所述RTC与所述时钟参考源进行同步。

优选的，所述UTC获取包括如下步骤：

GPS模块获取并解析GPS信号中GPRMC报文；

读取GPRMC报文中的第一个“，”和第二个“，”之间的数据。

优选的，所述NTP获取包括如下步骤：

网络模块解析NTP数据报文，并记录所述NTP报文中的所有时间戳；

将最后一个时间戳作为NTP。

另外，本发明还公开一种汽车仪表的时钟精度测量装置，包括：

GPS模块，用于获取GPS信号，并从中GPS信号的时间帧信息中获取UTC；

网络模块，获取时间服务器的NTP数据报文，并从所述NTP数据报文中获取NTP；以及

测量主机，用于将UTC或NTP与车载仪表的RTC进行比较，并记录差值；

所述GPS模块和网络模块分别与所述测量主机通信，所述测量主机读写汽车仪表的RTC。

本发明的汽车仪表时钟精度测量方法和装置采用GPS卫星时间和网络时间服务器上的时间作为基准时钟源，并通过仪表内置软件自动计算误差。大大提高了仪表开发前期针对RTC精度测量的准确度，采用软件自动对比计算误差，自动输出误差结果避免了人为记录可能引入的误差，可以与其它自动化测试设备进行集成，实现数据的不间断记录，提高了测试效率和精度。

相比传统的人工测试记录方法具有准确度高、测试效率高，易于与自动化设备集成等优点。

附图说明

图1为本发明的汽车仪表时钟精度测量装置的系统架构图。

图2为本发明的汽车仪表时钟精度测量方法的步骤流程图。

图3为本发明一实施例的UTC获取方法的步骤流程图。

图4为本发明一实施例的NTP获取方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的一种汽车仪表时钟精度测量方法和装置作进一步的描述。

一种汽车仪表时钟精度测量方法，利用本发明提供的一种汽车仪表时钟精度测量装置，基于UTC（Coordinated Universal Time，协调世界时）和NTP（Network Time Protocol，网络时间同步）作为时钟参考源进行测量。如图1所示，汽车仪表时钟精度测量装置具体包括GPS模块、网络模块以及测量主机。

其中GPS模块用于获取GPS信号，并从中GPS信号的时间帧信息中获取UTC。而网络模块则用于获取时间服务器的NTP数据报文，并从所述NTP数据报文中获取NTP。测量主机获取GPS模块的UTC以及网络模块的NTP，在获取UTC和NTP后，将UTC或NTP与车载仪表的RTC进行比较，并记录差值。同时测量主机还可以对汽车仪表的RTC进行读取或者写入，保证在测量前时间能严格同步，测量时能精确比较。

具体的汽车仪表时钟精度测量方法如图2所示。通过解析GPS数据中的时间帧报文或NTP服务器时间数据来作为参考时钟源。在测量过程中实现仪表时钟与标准时钟源的对比与误差计算。通过CAN总线将时钟数据发送到自动测试仪器中，进行数据的分析与实时记录。在优选的情况下，还可通过仪表内置显示模块将时间差进行实时显示。从而为仪表设计人员判断仪表时钟RTC精度校准提供依据。与传统的手工记录相比，本发明对RTC及时误差测量精度高，由于时钟参考源采用GPS时钟和网络时间服务器不存在传输延时或延迟极小，不受外部环境影响，无累积误差，可以在不同的温度环境下准确地测量时钟精度。数据自动记录，没有人为误差。

具体的，S10. 由于UTC的优先级高于NTP的优先级，因此在测试之前需要对UTC和NTP的有效性进行验证，首先控制GPS模块获取GPS信号，判断GPS信号是否正常，如果GPS信号正常，则从中GPS信号的时间帧信息中获取UTC。并将UTC作为时钟参考源，用于与UTC进行比较。如果GPS信号不正常，判定为GPS信号失效，此时使网络模块获取时间服务器的NTP数据报文，并从该NTP数据报文中获取NTP，将该NTP作为时钟参考源，用于与UTC进行比较。

在其他实施例中，可使GPS模块和网络模块同时获取UTC或者NTP，再根据获取的情况和优先级顺序选取合适的时间作为时钟参考源。

S20. 当确定了时钟参考源后，测量主机等待用户的测量指令，当用户输入测量指令时，测量主机则开始测量任务，并将此时的时钟参考源写入汽车仪表的RTC中，使得测量开始时汽车仪表RTC与时钟参考源同步。

S30. 在测量开始后，控制主机将实施获取时钟参考源的时刻T1以及仪表RTC的时刻T2，由于时钟参考源的时刻是通过通信获取的，其不受仪表所在环境的温度影响，在不同的温度环境下，汽车仪表的内部时钟的快慢也会不同，在同一时间点上，通过分析时钟参考源时刻T1与汽车仪表RTC时刻T2的差值即可以汽车仪表RTC的计时误差，从而获得汽车仪表RTC的精度。

在优选的实施例中，测量的到的误差值可以通过汽车仪表的显示屏模组显示出来，同时可以通过总线通信将RTC的计时误差发送到其他的分析仪器中进行分析。

正常情况下，仪表的计时误差约为±5秒/天，误差值相对并不大。但是车载环境温度的变化范围比较广，在高低温试验时，RTC的误差很大，结合此测试设备和方法，可以高效的记录时间误差随温度的变化情况，给相关技术人员提供数据。

在测量汽车仪表精度时，由于GPS模块和网络模块也会有内置的时钟源，当参考时钟参考源出现信号异常的情况下，GPS模块和网络模块会调用其自身内置的时钟源进行输出，而其内置的时钟源同样也处于与汽车仪表相同状态的环境温度下。因此是也会出现较大的误差。所以，在参考时钟源处于信号无效期间，测量主机或者仪表将会使用非时钟参考源的时间对汽车仪表进行RTC的精度校准。例如，当利用GPS信号作为参考时钟源时，一旦GPS信号异常，测量主机或者汽车仪表将利用网络模块获取的NTP作为替补的参考时钟源继续输出，同时不断尝试对GPS信号的获取，直到GPS模块收到有效地GPS信号，则切换至UTC作为标准的时钟参考源。期间不需要对汽车仪表的RTC与UTC进行重新的同步。因为在GPS信号恢复后GPS模块内置的时间源会自动与卫星时间同步，恢复正常，且无累积误差，并不影响对仪表RTC精度的测量结果。同理的，当采用网络模块的NTP作为时钟参考源时也会将GPS模块的UTC作为替补的时钟参考源。保证在测量结果的可靠性。

另外，在获取GPS信号中的UTC方面，本发明提供一种UTC的获取方案，包括两个步骤，如图3所示：

S111. GPS协议解析；

S112. UTC时间提取。

具体的，GPS协议中包含有卫星状态、地理坐标、定位精度、时间等很多信息。本发明只需要使用其中的时间帧信息，其它信息都是无用的。通过分析GPS的NMEA-0183协议规范，只需要获得GPRMC帧报文中的时间信息即可。该GPRMC帧报文语句的结构如下：

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh

因此，当检测到“$”时机判接收到GPRMC帧报文，其中<1>即GPS信号的时间帧信息，在UTC时间提取时，对GPRMC报文中第一个“，”和第二个“，”之间的数据进行读取和记录，获得UTC时间，需要注意的是，获取的UTC时间与北京时间相差8小时。在输出时需要在此基础上加上相应的时差。为了节省系统资源，在读取到GPRMC报文中的第二个“，”时即可以结束记录，完成获取。

而网络模块获取NTP方面，具体如图4所示，包括：

S121. 设备联网到时间服务器上读取NTC数据报文；

S122. 解析时间报文并获取标准时间。

具体的，首先会确认网络是否畅通，当确定了网络畅通后，会对多个时间服务器地址发送数据包，以增加可靠性。进而在可连接的多个时间服务器提取到服务器上的时间报文。优选的，本实施例对3个不同的时间服务器进行连接。

时间报文事实上是一串数据流，其包含了多个时间戳，其通常包括参考时间、原始时间、接收时间以及发送时间四个时间戳，为了保证仪表接收的时间信息误差最小，选择其中的传送时间作为仪表的标准参考时间。从而获得较准确的NTP。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。