一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法与流程

本发明实施例涉及时钟同步技术领域，具体涉及一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法。

背景技术：

随着电子技术的快速发展，对电子设备中时钟的精度和稳定性要求也越来越高。现有技术中，通常采用外部时钟源对时信号对电子设备进行高精度对时，当对时信号消失时，电子设备使用内部时钟进行高精度守时。具体实现方式一般采用电子设备内部基于晶振的振荡周期计数器，计数器每秒钟产生一个秒脉冲信号给设备时钟系统使用：当接收到外部时钟源对时信号时，用对时信号的秒沿同步内部晶振秒脉冲；当对时信号消失时，用经外部对时信号同步后的秒脉冲进行守时。

电子设备内部使用的晶振从频率准确度上来说一般分为普通晶振和高稳晶振。普通晶振结构简单、不易损坏，但频率稳定度较差。高稳晶振结构复杂、易损坏，但频率稳定度较高。如果选用普通晶振，由于其频率不稳定，故守时性能差。如果选用高稳晶振，能够高精度对时和守时，但由于其机械性能差，当受到振动等机械冲击时易受损失效。

基于上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法，提高时钟系统的可靠性，实现高精度对时和守时功能。

技术实现要素：

本发明提供一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法，使用普通晶振为系统提供秒脉冲，使用外部时钟源或高稳晶振对普通晶振进行同步，实现高精度对时和守时功能。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法，包括以下步骤：

s01、检测外部时钟源对时信号秒脉冲是否存在，

如果存在，则使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步电子设备的普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲；

如果不存在，则使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲；

s02、重复步骤s01。

本方法使用晶振振荡计数器来表示设备内部秒脉冲的时刻和秒间隔的大小。每个晶振振荡周期，计数器值增加1，假设每秒包含的振荡周期数为dn，则秒间隔计为dn。假设产生本次秒脉冲时计数器的值为n，则在计数器的值为n+dn时产生下次秒脉冲，以此类推。

基于上述方案，本方法做如下优化：

进一步的，所述步骤s01中，使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步电子设备的普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，包括下述步骤：

s11、判断检测到的外部时钟源对时信号秒脉冲是否是首个秒脉冲，若是，则分别记录普通晶振计数器值和高稳晶振计数器值，继续执行步骤s11，若否，则执行步骤s12；

s12、分别记录普通晶振计数器值和高稳晶振计数器值，判断普通晶振计数器值和高稳晶振计数器值是否有效，若均有效，则使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，并置对时状态为同步，若普通晶振计数器值或高稳晶振计数器值无效，则执行步骤s01。

具体的，上述步骤s12中，判断普通晶振计数器值和高稳晶振计数器值是否有效，包括下述步骤：

分别记录普通晶振计数器值cnsyn(i)和高稳晶振计数器值gnsyn(i)，其中，i表示第i秒秒脉冲；

计算外部时钟源对时信号基于普通晶振计数器的秒间隔cdnsyn(i)＝cnsyn(i)-cnsyn(i-1)，以及外部时钟源对时信号基于高稳晶振计数器的秒间隔gdnsyn(i)＝gnsyn(i)-gnsyn(i-1)；

判断最后两个秒脉冲之间的秒间隔cdnsyn(i)和gdnsyn(i)是否在最大允许值和最小允许值范围内，若在，则有效，若不在，则无效。

进一步的，所述步骤s12中，使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，利用如下公式计算：

设本秒普通晶振秒脉冲发生时晶振计数器的值为cnloc(i)，则普通晶振本秒秒间隔cdnloc(i)＝cnsyn(i)+cdnsyn(i)-cnloc(i)；

设本秒高稳晶振秒脉冲发生时晶振计数器的值为gnloc(i)，则高稳晶振本秒秒间隔gdnloc(i)＝gnsyn(i)+gdnsyn(i)-gnloc(i)。

如上所述的一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法，所述步骤s01中，使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲之前，还包括下述步骤：

s20、判断外部时钟源对时信号秒脉冲是否超时，若未超时，则执行步骤s01，若已超时，则使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲。

进一步的，所述步骤s20中，使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲，包括下述步骤：

s21、检测高稳晶振秒脉冲是否存在，若存在，则执行步骤s22，若不存在，则执行步骤s23；

s22、记录高稳晶振秒脉冲产生时普通晶振计数器值，判断普通晶振计数器值是否有效，若有效，使用高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲，并将对时状态置为非同步，若无效，直接将对时状态置为非同步；

s23、判断对时状态如果为同步，则产生告警，并将对时状态置为非同步，对时状态如果为非同步，判断高稳晶振秒脉冲是否超时，若未超时，则执行步骤s01，若已超时，则产生告警，继续执行步骤s01。

具体的，所述步骤s22中，判断普通晶振计数器值是否有效，包括下述步骤：

判断对时状态是否是同步状态；

若是，计算高稳晶振秒脉冲基于普通晶振计数器的秒间隔cdngw(i)＝cngw(i)-cnsyn(i-1)；

若否，则计算高稳晶振秒脉冲基于普通晶振计数器的秒间隔cdngw(i)＝cngw(i)-cngw(i-1)；

判断最后两个秒脉冲之间的秒间隔cdngw(i)是否在最大允许值和最小允许值范围内，若在，则有效，若不在，则无效。

进一步的，所述步骤s22中，使用高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲，利用如下公式计算：

设本秒普通晶振秒脉冲发生时晶振计数器的值为cnloc(i)，则普通晶振本秒秒间隔cdnloc(i)＝cngw(i)+cdngw(i)-cnloc(i)。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本申请实施例提供的一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法，使用普通晶振和高稳晶振产生普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，并选用普通晶振秒脉冲作为系统秒脉冲。系统启动后，使用高稳晶振对普通晶振进行秒脉冲同步来补偿普通晶振和高稳晶振间的秒脉冲偏差和秒间隔偏差。当接入外部时钟源对时信号时，设备用其同步普通晶振和高稳晶振秒脉冲，而不再使用高稳晶振对普通晶振秒脉冲进行同步；当外部时钟源对时信号消失后设备继续使用高稳晶振对普通晶振进行秒脉冲同步。本方法电子设备使用外部时钟源或高稳晶振对普通晶振进行秒脉冲同步，使用机械性能更好的普通晶振为系统提供秒脉冲，解决了普通晶振频率准确度差、守时性能差，而高稳晶振机械性能差、受到机械冲击后设备时钟系统容易崩溃的问题，实现了高精度对时和守时功能，同时提高了设备的可靠性。

附图说明

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

图1为本申请实施例方法当外部时钟源对时信号存在时的对时示意图；

图2为本申请实施例方法当外部时钟源对时信号不存在时的守时示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法流程图。

具体实施方式

为使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供的一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法，电子设备基于晶振间秒脉冲同步，使用普通晶振秒脉冲作为系统秒脉冲，使用外部时钟源或高稳晶振对普通晶振秒脉冲进行同步。

图1、图2分别示出了本申请实施例提供的一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法中，当外部时钟源对时信号存在时的对时示意图、以及当外部时钟源对时信号不存在时的守时示意图。

如图1所示，当外部时钟源对时信号存在时，电子设备使用外部时钟源对时信号同步普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，使设备内部的晶振秒脉冲保持同步，并使用机械性能更好的普通晶振提供系统秒脉冲，提高系统可靠性。如图2所示，当外部时钟源对时信号不存在时，电子设备使用高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲，提高设备时钟系统的稳定性，并使用机械性能更好的普通晶振提供系统秒脉冲，提高系统可靠性。电子设备在被外部时钟源对时信号对时以后，当外部时钟源对时信号消失时，由于高稳晶振秒脉冲已经被外部时钟源对时信号同步，设备切换使用高稳晶振秒脉冲对普通晶振秒脉冲进行同步，实现高精度守时。

图3示出了本实施例一种基于晶振间秒脉冲同步技术的电子设备对时和守时方法流程图。

参照图3，本实施例的实现步骤如下：

s01、检测外部时钟源对时信号秒脉冲是否存在，

如果存在，则使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步电子设备的普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲；

如果不存在，则使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲；

s02、重复步骤s01。

本实施例方法使用晶振振荡计数器来表示设备内部秒脉冲的时刻和秒间隔的大小。每个晶振振荡周期，计数器值增加1，假设每秒包含的振荡周期数为dn，则秒间隔计为dn。假设产生本次秒脉冲时计数器的值为n，则在计数器的值为n+dn时产生下次秒脉冲，以此类推。

基于上述方案，具体来说，所述步骤s01中，使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步电子设备的普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，包括下述步骤：

s11、判断检测到的外部时钟源对时信号秒脉冲是否是首个秒脉冲，若是，则分别记录普通晶振计数器值cnsyn1和高稳晶振计数器值gnsyn1，继续执行步骤s11，若否，则执行步骤s12。

s12、假设是第i秒秒脉冲，分别记录此时普通晶振计数器值cnsyn(i)和高稳晶振计数器值gnsyn(i)；然后计算外部时钟源对时信号基于普通晶振计数器的秒间隔cdnsyn(i)＝cnsyn(i)-cnsyn(i-1)，以及外部时钟源对时信号基于高稳晶振计数器的秒间隔gdnsyn(i)＝gnsyn(i)-gnsyn(i-1)；

判断最后两个秒脉冲之间的秒间隔cdnsyn(i)和gdnsyn(i)是否在最大允许值dnmaxlimit和最小允许值dnminlimit范围内，若在，则置对时状态为同步，并使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，若不在，则执行步骤s01；

上述使用外部时钟源对时信号秒脉冲同步普通晶振秒脉冲和高稳晶振秒脉冲，具体可利用如下公式实现：设本秒普通晶振秒脉冲发生时晶振计数器的值为cnloc(i)，则普通晶振本秒秒间隔cdnloc(i)＝cnsyn(i)+cdnsyn(i)-cnloc(i)；设本秒高稳晶振秒脉冲发生时晶振计数器的值为gnloc(i)，则高稳晶振本秒秒间隔gdnloc(i)＝gnsyn(i)+gdnsyn(i)-gnloc(i)。

基于上述方案，进一步的，所述步骤s01中，使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲之前，还需先判断外部时钟源对时信号秒脉冲是否超时，若未超时，则执行步骤s01，若已超时，则使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲。

具体来说，使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲，包括下述步骤：

s21、检测高稳晶振秒脉冲是否存在，若存在，则执行步骤s22，若不存在，则执行步骤s23；

s22、记录本秒高稳晶振秒脉冲产生时普通晶振对应的晶振计数器值为cngw(i)，然后判断对时状态是否是同步状态，若是，计算高稳晶振秒脉冲基于普通晶振计数器的秒间隔cdngw(i)＝cngw(i)-cnsyn(i-1)，若否，则计算高稳晶振秒脉冲基于普通晶振计数器的秒间隔cdngw(i)＝cngw(i)-cngw(i-1)；

将对时状态置为非同步，判断最后两个秒脉冲之间的秒间隔cdngw(i)是否在最大允许值dnmaxlimit和最小允许值dnminlimit范围内，若在，则使用高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲；

上述使用电子设备的高稳晶振秒脉冲同步普通晶振秒脉冲，具体可利用如下公式实现：设本秒普通晶振秒脉冲发生时晶振计数器的值为cnloc(i)，则普通晶振本秒秒间隔cdnloc(i)＝cngw(i)+cdngw(i)-cnloc(i)。

s23、判断对时状态如果为同步，则产生告警，并将对时状态置为非同步，对时状态如果为非同步，判断高稳晶振秒脉冲是否超时，若未超时，则执行步骤s01，若已超时，则产生告警，继续执行步骤s01。

本实施例方法使用普通晶振产生的秒脉冲作为系统秒脉冲，采用外部时钟源对时信号或高稳晶振秒脉冲对普通晶振秒脉冲进行同步，实现了高精度对时和守时功能，提高了时钟系统的可靠性。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。