[发明专利]基于FM调频广播的低功耗高精度网络时间同步电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感网络时间同步电路，尤其涉及集成电路领域的一种基于FM调频广播的低功耗高精度网络时间同步电路。

背景技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是当前备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景。在无线传感器网络应用中，时间同步是重要组成部分，传感器数据融合、传感器节点自身定位等都要求节点间的时钟保持同步。

目前广泛用于无线传感网络时间同步的方法主要有GPS（Global Positioning System)）和NTP(Network Time protocol )。GPS具有相当高的同步精度，但其成本较高，能耗较大而且在恶劣的环境下同步精度会受到很大影响。NTP 是Internet上进行时钟同步的协议，它能实现网络上高精度的计算机校时，但它属于计算密集型，具有很大的计算开销。在WSN应用中，传感器节点对功耗有严格的要求，并且要求尽可能保持较小的外形和低廉的成本使其能够被大量部署，其部署环境经常是常人难以接近的恶劣环境，这使得部署后的维护通常是不可能的，显然将GPS和NTP用于WSN的时间同步困难重重。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出了一种基于FM调频广播的低功耗高精度网络时间同步电路，进行整点校时，使用FM调频广播的报时信号实现时间同步，低功耗高精度，可用于无线传感网络的时间同步。

本发明采用的技术方案包括基本时间同步模块、低功耗信号处理模块和校时同步模块：

包括基本时间同步模块：设有实时时钟芯片，实时时钟芯片在时间整点前后发送中断脉冲信号唤醒低功耗信号处理模块；

包括低功耗信号处理模块：接收中断脉冲信号后发送FM使能信号唤醒校时同步模块；并接收校时同步模块的音频信号并进行A/D采样，对采样数据处理后发送整点校时信号到基本时间同步模块，实现时间同步；

包括校时同步模块：接收FM使能信号后被唤醒，开始接收FM广播信号，将FM广播信号解调为FM音频信号发送给低功耗信号处理模块。

所述的基本时间同步模块采用实时时钟芯片，实时时钟芯片通过I2C通信接口接收校准信号，通过INT引脚发送中断脉冲信号。

所述的低功耗信号处理模块采用型号为EFM32TG842的低功耗微处理器及其晶振电路和稳压电路，EFM32TG842的低功耗微处理器上设有I2C通信接口和A/D转换接口，EFM32TG842的低功耗微处理器通过I2C通信接口与基本时间同步模块相连，接收中断脉冲信号和发送整点信号；通过A/D转换接口与校时同步模块相连，接收音频信号。

所述的校时同步模块包括FM接收电路以及与FM接收电路连接的FM开关电路，FM接收电路包括芯片TA7792以及FM鉴频电路、FM本振电路、FM选频放大电路和FM中频滤波电路；FM广播信号依次经FM选频放大电路、芯片TA7792、FM本振电路和FM中频滤波电路后，再经芯片TA7792和FM鉴频电路后输出FM音频信号，FM使能信号输入到FM开关电路。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

1. 本发明采用基于FM调频广播报时信号进行高精度网络时间同步，硬件成本低，使用范围广。

2. 本发明采用低功耗元器件，整体能耗低，可以使用电池供电，使用时间长。

3. 本发明采用50kHz的采样频率，校时精度高，时间精确度可达20us。

4. 本发明可用于无线传感网络中的时间同步。

附图说明

图1是本发明模块的连接框图。

图2是本发明的总体原理框图。

图3是基本时间同步模块电路图。

图4是低功耗信号处理模块电路图。

图5是校时同步模块电路图。

图6是FM鉴频电路的电路图。

图7是FM本振电路的电路图。

图8是FM选频放大电路的电路图。

图9是FM中频滤波电路的电路图。

图10是FM开关电路的电路图。

图11是FM调频广播理想报时信号格式图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明包括基本时间同步模块I、低功耗信号处理模块II和校时同步模块III，低功耗信号处理模块II分别与基本时间同步模块I、矫时同步模块III：