一種即時(shí)同步與時(shí)鐘自校準結合的全網(wǎng)同步技術(shù)
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實(shí)驗采用兩塊基于Si1000芯片的節點(diǎn)電路板，其中一塊作為第N層節點(diǎn)，另一塊作為第N+1層節點(diǎn)。
在兩級節點(diǎn)的軟件中加入測試信號輸出：每過(guò)5 s，RTC中斷事件會(huì )把MCU喚醒，同時(shí)會(huì )在MCU的一個(gè)端口輸出一個(gè)低電平脈沖。將脈沖信號輸入到示波器的兩個(gè)輸入通道中，記錄波形。
將示波器的時(shí)域解析度放大至5μs，會(huì )發(fā)現在初始的即時(shí)同步后，兩個(gè)節點(diǎn)之間存在絕對誤差e=5．4μs，如圖7所示。如果不加以干預，兩節點(diǎn)的時(shí)鐘偏差會(huì )逐步擴大，最終導致網(wǎng)絡(luò )的不同步。
數據采集的方法是，將這對節點(diǎn)每隔3 min測量一次脈沖的時(shí)間差△t，連續記錄一個(gè)小時(shí)，將結果保存到表1中(兩節點(diǎn)每10 min誤差17 ms)。
對比試驗：將上述兩節點(diǎn)軟件中的自校正機制移除，即僅用即時(shí)同步機制初始同步一次，其后的晶振偏移不再校正。每隔3 min記錄一次△t，將結果保存到表1中。
用MATLAB繪制兩種同步方式的對比曲線(xiàn)如圖8所示。
由實(shí)驗結果可以看到，僅僅做了一次即時(shí)同步的一對節點(diǎn)，它們的時(shí)鐘偏差在不斷擴大，其呈現線(xiàn)性特征，每10 min的時(shí)鐘偏差約為17 ms。
采用了自校正技術(shù)的同步算法的一對節點(diǎn)，具有本地晶振振蕩偏差自動(dòng)補償機制。每隔10 min，它們之間的偏差就會(huì )被校正。節點(diǎn)間的同步有效時(shí)間顯著(zhù)延長(cháng)。在實(shí)際測試中，經(jīng)過(guò)16個(gè)小時(shí)的實(shí)驗后觀(guān)測，仍能達到理想的同步效果。
5 結論
本文基于Si1000芯片平臺，實(shí)現了一種將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的同步周期進(jìn)行擴展的方法，利用即時(shí)同步技術(shù)進(jìn)行節點(diǎn)間同步的初始化，隨后每間隔一段時(shí)間，節點(diǎn)主動(dòng)校準自己的時(shí)鐘，從而實(shí)現了在沒(méi)有顯著(zhù)增加能量消耗的前提下，擴展同步周期，提高同步精度
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