[发明专利]一种基于CAN总线的游泳计时设备微秒级校时方法

权利要求书

1.一种基于CAN总线的游泳计时设备微秒级校时方法，其校时方法为以下步骤：

S1、设备上电初始化时钟基准：

a、计时主机在设备上电时，启动32位ARM片内硬件定时器，该定时器时间基准来自于计时主机内部的8Mhz(0.01PPM)高精度恒温晶振，通过片内定时器将晶振的频率信号转换为累加型的数值，该数值具备唯一性与连续增长性，是游泳计时系统的唯一时间基准，记作Tbase；

b、计时终端与计时主机同时上电，设备启动时，启动32位ARM片内硬件定时器，该定时器时间基准来自于计时终端内部8Mhz高精度恒温晶振，通过片内定时器将晶振的频率信号转换为累加型的数值，该数值是计时终端的运行时间基准，每一个计时终端定时器数值在上电时并不相同，并且该数值在计时终端运行过程中具备可读写性，可随时通过校时数据来更新，该数值记作Trun；

c、计时系统使用的CAN总线是控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)的简称，该总线可工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，CAN数据帧具备数据长度固定，传输时间固定，自动发送确认等特点，本校时算法使用CAN数据帧作为校时手段；

S2、校时操作：

计时主机在比赛开始后，会周期性对总线内的单个设备发出CAN校时数据帧，校时数据帧目的为将计时主机当前的Tbase副本发送给单个计时终端，Tbase副本写入校时数据帧后，数值为固定，记作Tcal，校时数据帧长度固定，因此传输时间固定，传输时间记作Ttrans；

S3、自动运算与结果展示：

接收校时数据帧的计时终端经过CAN总线仲裁，确认数据帧为计时主机发给本设备、且数据帧正确无误后，会由CAN收发器自动在总线回复确认信号，CAN自动运算与结果展示均由CAN总线自动完成，所有操作序列所需的时间均在Ttrans内，为固定、可计算时间，计时终端经过CAN总线仲裁，校验，确认序列后，接收的校时数据为Tcal，传输时间为Ttrans，因此设备当前实际时间(简写为Tpres)为Tpres＝Tcal+Ttrans，计时终端在收到校时数据帧后，会使用最高优先级中断对校时数据进行处理，从接收到处理时间为纳秒级，可忽略不计，Tpres在确认之后，写入片内定时器寄存器，对Trun进行更新，Trun更新之后，完成与计时主机的校时操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的游泳计时设备微秒级校时方法，其特征在于，所述S1中在游泳计时系统CAN通信网络中，使用计时主机作为时钟基准，由计时主机周期性发出校时数据帧，对计时终端进行点对点校时，计时终端作为被校时设备，接收计时主机的校时数据帧，动态修正本设备的时钟基准，通过以下单元实现校时功能：8Mhz(0.01PPM)高精度恒温晶振，32位硬件定时器，ARM处理器DWT外设，ARM处理器中断外设，CAN通信总线。

3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的游泳计时设备微秒级校时方法，其特征在于，所述S2中计时主机在发送校时数据帧时，由DWT外设获取当前CPU运行时间戳Tcpu1，CAN总线在发送完成时，会由CAN中断告知ARM处理器当前校时数据帧发送完成，此时由DWT外设获取当前CPU运行时间戳Tcpu2，发送误差时间ΔT即为ΔT＝Tcpu2-Tcpu1。

4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的游泳计时设备微秒级校时方法，其特征在于，所述S2中每一台计时终端校时数据帧的ΔT均为动态变化，各不相同，计时主机在校时过程中，会在片内建立校时偏移表，在微秒级尺度对每一台计时终端的时间基准进行补偿，最大限度减少校时过程中的传输误差，达到多设备同步计时的功能。