本發(fā)明涉及時(shí)間同步，具體而言，涉及一種銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、北斗加密頻點(diǎn)、加密通信等多采用基于時(shí)間的碼、頻變化密鑰，從端設(shè)備往往需要滿足一定的時(shí)間精度才可正常捕獲加密信號(hào)實(shí)現(xiàn)解析。

2、近來北斗三代廣泛應(yīng)用，在某些特種領(lǐng)域需使用北斗加密頻點(diǎn)。為滿足接收機(jī)直接捕獲加密信號(hào)，需要接收機(jī)具備1s的時(shí)間同步精度滿足北斗加密碼捕獲要求，或者具備1min的時(shí)間同步精度滿足北斗打孔碼捕獲要求。部分裝備如無人機(jī)、導(dǎo)彈等因缺乏時(shí)間注入手段，多需要采用電池為主要供電手段維護(hù)北斗直捕時(shí)間要求。因此，在某些場(chǎng)景提出了n年1min的電池守時(shí)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置及方法，以改善上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，包括核心時(shí)間管理模塊、處理器與控制模塊、通信與接口模塊以及電源管理與供應(yīng)模塊；

3、所述核心時(shí)間管理模塊包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘和銣原子鐘，用于提供精確的時(shí)間信號(hào)和守時(shí)功能；

4、所述處理器與控制模塊包括處理器和相關(guān)的控制邏輯，用于模塊的控制、電源管理以及時(shí)間校準(zhǔn)，其中處理器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)模塊的電源管理，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘守時(shí)模式和時(shí)間校準(zhǔn)模式的切換；當(dāng)模塊處于實(shí)時(shí)時(shí)鐘守時(shí)模式時(shí)，處理器進(jìn)入待機(jī)低功耗模式；當(dāng)進(jìn)入時(shí)間校準(zhǔn)模式時(shí)，由實(shí)時(shí)時(shí)鐘喚醒處理器，進(jìn)入正常工作模式，控制銣原子鐘上電工作，并進(jìn)行時(shí)間偏差測(cè)量和校準(zhǔn)；

5、其中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘與處理器之間采用i2c通信連接，實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出鬧鐘脈沖以配置的喚醒周期喚醒處理器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出1pps信號(hào)給處理器的clk時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)管腳；

6、其中，銣原子鐘與處理器之間采用串口通信，銣原子鐘輸出lock指示信號(hào)到處理器用于提示銣原子鐘的工作狀態(tài)，銣原子鐘輸出10mhz信號(hào)到處理器時(shí)鐘輸入管腳，作為處理器的工作時(shí)鐘。

7、優(yōu)選地，所述通信與接口模塊包括對(duì)外接口和電平轉(zhuǎn)換器，用于負(fù)責(zé)與其他設(shè)備或模塊的通信和信號(hào)適配；

8、其中，對(duì)接接口和處理器采用串口通信連接，對(duì)接接口和處理器之間設(shè)置復(fù)位信號(hào)，用來重置設(shè)備或恢復(fù)到初始狀態(tài)；

9、其中，電平轉(zhuǎn)換器和處理器之間建立通信連接，處理器的輸出端與電平轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，電平轉(zhuǎn)換器用于在不同電壓電平的電路之間傳輸信號(hào)；述處理器內(nèi)部發(fā)送復(fù)位命令和監(jiān)控復(fù)位狀態(tài)的第一命令，對(duì)外接口接收第一命令后，并執(zhí)行第一命令相對(duì)應(yīng)的復(fù)位操作；述處理器利用控制邏輯管理與電平轉(zhuǎn)換器的通信，其中包括發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和處理電平轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。

10、優(yōu)選地，所述電源管理與供應(yīng)模塊包括電源管理模塊和線性電源芯片，用于負(fù)責(zé)電源的轉(zhuǎn)換、分配和管理；其中電源管理模塊為電池，電池的輸出端包括第一端口和第二端口，其中第一端口與電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第二端口與線性電源芯片連接；

11、所述電源管理模塊的電源輸入進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，用于為整個(gè)時(shí)間保持裝置供電，電源管理模塊在長期守時(shí)工作狀態(tài)下，控制給銣原子鐘及接口電路的供電關(guān)閉，處理器進(jìn)入低功耗模式，并通過實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出鬧鐘定期喚醒處理器，進(jìn)行時(shí)間偏差的校準(zhǔn)；

12、所述線性電源芯片用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為所需的輸出電壓，同時(shí)提供穩(wěn)定的電流。

13、第二方面，本申請(qǐng)還提供了了一種銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)方法，包括：

14、步驟1、在整個(gè)工作過程中，對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行持續(xù)加電，并確保正常工作；

15、步驟2、利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘的鬧鐘功能，按照預(yù)定周期喚醒銣鐘，并進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)；

16、步驟3、喚醒銣鐘后，進(jìn)行頻率比對(duì)，計(jì)算實(shí)時(shí)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)誤差，并將誤差乘以喚醒周期得到總時(shí)間誤差；

17、步驟4、將每次喚醒得到的計(jì)時(shí)誤差進(jìn)行累加，當(dāng)用戶設(shè)備需要時(shí)間時(shí)，通過實(shí)時(shí)時(shí)鐘維持的時(shí)間與累加的計(jì)時(shí)誤差作差，輸出真實(shí)時(shí)間至用戶設(shè)備。

18、本發(fā)明的有益效果為：

19、本發(fā)明在保證守時(shí)精度的前提下盡可能的降低了功耗，滿足采用電池守時(shí)的需求(rtc：實(shí)時(shí)時(shí)鐘，一種計(jì)時(shí)芯片)。

20、本發(fā)明采用的融合方式，用rtc和銣鐘融合的方式，具備長時(shí)間10ua的功耗，銣鐘每隔20天工作4分鐘完成對(duì)rtc的計(jì)時(shí)誤差測(cè)量，最終滿足n年1分鐘的守時(shí)精度時(shí)，功耗僅為0.31mw(一整個(gè)20天周期)，一年整體功耗為2.715wh，電池所需體積僅為直接用銣鐘的2‰；該方法可配合不同性能的銣鐘或者恒溫晶振，面對(duì)不同的場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)低功耗守時(shí)。

21、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，其特征在于，包括核心時(shí)間管理模塊、處理器與控制模塊、通信與接口模塊以及電源管理與供應(yīng)模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，其特征在于，所述通信與接口模塊包括對(duì)外接口和電平轉(zhuǎn)換器，用于負(fù)責(zé)與其他設(shè)備或模塊的通信和信號(hào)適配；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，其特征在于，所述處理器內(nèi)部發(fā)送復(fù)位命令和監(jiān)控復(fù)位狀態(tài)的第一命令，對(duì)外接口接收第一命令后，并執(zhí)行第一命令相對(duì)應(yīng)的復(fù)位操作。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，其特征在于，所述處理器利用控制邏輯管理與電平轉(zhuǎn)換器的通信，其中包括發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和處理電平轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，其特征在于，所述電源管理與供應(yīng)模塊包括電源管理模塊和線性電源芯片，用于負(fù)責(zé)電源的轉(zhuǎn)換、分配和管理；其中電源管理模塊為電池，電池的輸出端包括第一端口和第二端口，其中第一端口與電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第二端口與線性電源芯片連接；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，其特征在于，所述用于為整個(gè)時(shí)間保持裝置供電的電壓為3.8v～4.1vdc。

7.一種銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)方法，如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)裝置，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)方法，其特征在于，所述步驟3中的頻率比對(duì)過程為：實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出1hz周期信號(hào)至處理器的clk時(shí)鐘計(jì)數(shù)管腳，處理器使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出的10mhz信號(hào)作為時(shí)鐘輸入，通過內(nèi)部倍頻器倍頻至50mhz作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)單元的參考時(shí)鐘，對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的1hz信號(hào)進(jìn)行周期測(cè)量，通過計(jì)算累加每個(gè)周期測(cè)得的1hz信號(hào)周期除以總時(shí)間得到頻差，并利用低功耗處理器記錄頻差，依據(jù)頻差乘以喚醒周期求得實(shí)時(shí)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)誤差。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銣鐘rtc混合的低功耗守時(shí)方法，其特征在于，所述步驟4中通過比對(duì)方法求得的頻差，乘以喚醒間隔周期，得到總時(shí)間誤差，并進(jìn)行累加，得到累加結(jié)果；當(dāng)用戶設(shè)備需要使用時(shí)間時(shí)，將實(shí)時(shí)時(shí)鐘維持的時(shí)間與累加結(jié)果作差，得到真實(shí)時(shí)間并輸出至用戶設(shè)備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種銣鐘RTC混合的低功耗守時(shí)裝置及方法，涉及時(shí)間同步技術(shù)領(lǐng)域，包括核心時(shí)間管理模塊、處理器與控制模塊、通信與接口模塊以及電源管理與供應(yīng)模塊；所述核心時(shí)間管理模塊包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘和銣原子鐘；所述處理器與控制模塊包括處理器和相關(guān)的控制邏輯；實(shí)時(shí)時(shí)鐘與處理器之間采用I2C通信連接，實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出鬧鐘脈沖以配置的喚醒周期喚醒處理器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出1pps信號(hào)給處理器的CLK時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)管腳；銣原子鐘與處理器之間采用串口通信，銣原子鐘輸出10MHz信號(hào)到處理器時(shí)鐘輸入管腳，作為處理器的工作時(shí)鐘。本發(fā)明的有益效果為在保證守時(shí)精度的前提下盡可能的降低了功耗，滿足采用電池守時(shí)的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：許俊,周子蓮,聶貞秀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都天奧電子股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17