一種無線傳感網絡的硬件同步方法及同步系統技術方案

本發明專利技術公開了一種無線傳感網絡的硬件同步方法。該方法采用跨層設計的軟硬件結合方式，從無線通信模塊的協議棧底層中提取相關信號作為同步信號，觸發硬件電路時鐘調節模塊鎖存或調節時間，再結合軟件管理，完成了整個無線傳感網絡的硬件同步功能。與傳統的無線傳感網絡的軟件同步技術相比，該方法無需修改同步協議，方便開發；同時有效避免了上層協議和軟件帶來的不確定時延，在保持低功耗、低成本的情況下，提高了同步精度。本發明專利技術同時公開了一種基于此方法的無線傳感網絡的硬件同步系統，由XBeePro無線通信模塊、CPLD硬件電路時鐘模塊和MCU軟件管理模塊配合完成同步功能。系統同步精度可達101μs級，能滿足大多數無線分布式測量的要求。

【技術實現步驟摘要】

【技術保護點】
一種無線傳感網絡的硬件同步方法，其特征在于該同步方法的實現涉及三個相互聯系部分：無線通信模塊的跨層設計、硬件電路時鐘調節模塊和軟件管理設計；無線傳感網絡的硬件同步方法的實現過程是將從節點時間與主節點時間調整一致，具體實現步驟包括：第1、將主節點配置為自發自收模式，主節點廣播同步信號，主節點和從節點都接收主節點廣播的同步信號；第2、主節點底層協議接收到主節點廣播的同步信號后，產生標志脈沖；主節點無線通信模塊的跨層設計將這一標志脈沖傳遞給主節點硬件電路時鐘調節模塊，觸發主節點硬件電路時鐘調節模塊記錄觸發時刻的主節點時間；第3、從節點底層協議接收到主節點廣播的同步信號后，產生標志脈沖；從節點無線通信模塊的跨層設計將這一標志脈沖傳遞給從節點硬件電路時鐘調節模塊，觸發從節點硬件電路時鐘調節模塊啟動計時；第4、主節點廣播步驟2中所記錄的主節點時間；第5、從節點接收主節點廣播的主節點時間，從節點硬件電路時鐘調節模塊鎖存接收到的主節點時間；第6、從節點軟件管理設計啟動時間調節功能，從節點的硬件電路時鐘調節模塊將步驟3中所述的從節點的計時時間，加上步驟5中所述的鎖存的主節點時間，作為從節點時間，調節從節點時間，最終將整個網絡的從節點時間與主節點時間調整一致；其中，主節點無線通信模塊的跨層設計將主節點無線通信模塊底層協議接收同步信號后產生的標志脈沖，傳遞給主節點硬件電路時鐘調節模塊；從節點無線通信模塊的跨層設計將從節點無線通信模塊底層協議接收同步信號后產生的標志脈沖，傳遞給從節點硬件電路時鐘調節模塊；主節點硬件電路時鐘調節模塊實現在標志脈沖觸發下，記錄觸發時刻的主節點時間功能；從節點硬件電路時鐘調節模塊實現在標志脈沖觸發下，啟動計時、鎖存接收到的主節點時間、調節從節點時間功能；主節點軟件管理設計實現主節點配置為自發自收模式、廣播同步信號和廣播主節點時間；從節點軟件管理設計實現接收主節點時間和啟動時間調節功能。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃戰華，廖可，蔡懷宇，朱猛，李秀明，郭子然，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：