一種基于fm調(diào)頻廣播的低功耗高精度網(wǎng)絡(luò)時間同步電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)時間同步電路，尤其涉及集成電路領(lǐng)域的一種基于FM調(diào)頻廣播的低功耗高精度網(wǎng)絡(luò)時間同步電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)是當(dāng)前備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠獲取客觀物理信息，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，時間同步是重要組成部分，傳感器數(shù)據(jù)融合、傳感器節(jié)點自身定位等都要求節(jié)點間的時鐘保持同步。
[0003]目前廣泛用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)時間同步的方法主要有GPS (Global Posit1ningSystem))和NTP(Network Time protocol )。GPS具有相當(dāng)高的同步精度,但其成本較高，能耗較大而且在惡劣的環(huán)境下同步精度會受到很大影響。NTP是Internet上進行時鐘同步的協(xié)議，它能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上高精度的計算機校時，但它屬于計算密集型，具有很大的計算開銷。在WSN應(yīng)用中，傳感器節(jié)點對功耗有嚴格的要求，并且要求盡可能保持較小的外形和低廉的成本使其能夠被大量部署，其部署環(huán)境經(jīng)常是常人難以接近的惡劣環(huán)境，這使得部署后的維護通常是不可能的，顯然將GPS和NTP用于WSN的時間同步困難重重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本實用新型的目的在于提出了一種基于FM調(diào)頻廣播的低功耗高精度網(wǎng)絡(luò)時間同步電路，進行整點校時，使用FM調(diào)頻廣播的報時信號實現(xiàn)時間同步，低功耗高精度，可用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的時間同步。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案包括基本時間同步模塊、低功耗信號處理模塊和校時同步模塊:
[0006]包括基本時間同步模塊:設(shè)有實時時鐘芯片，實時時鐘芯片在時間整點前后發(fā)送中斷脈沖信號喚醒低功耗信號處理模塊；
[0007]包括低功耗信號處理模塊:接收中斷脈沖信號后發(fā)送FM使能信號喚醒校時同步模塊；并接收校時同步模塊的音頻信號并進行A/D采樣，對采樣數(shù)據(jù)處理后發(fā)送整點校時信號到基本時間同步模塊，實現(xiàn)時間同步；
[0008]包括校時同步模塊:接收FM使能信號后被喚醒，開始接收FM廣播信號，將FM廣播信號解調(diào)為FM音頻信號發(fā)送給低功耗信號處理模塊。
[0009]所述的基本時間同步模塊采用實時時鐘芯片，實時時鐘芯片通過I2C通信接口接收校準信號，通過INT引腳發(fā)送中斷脈沖信號。
[0010]所述的低功耗信號處理模塊采用型號為EFM32TG842的低功耗微處理器及其晶振電路和穩(wěn)壓電路，EFM32TG842的低功耗微處理器上設(shè)有I2C通信接口和A/D轉(zhuǎn)換接口，EFM32TG842的低功耗微處理器通過I2C通信接口與基本時間同步模塊相連，接收中斷脈沖信號和發(fā)送整點信號；通過A/D轉(zhuǎn)換接口與校時同步模塊相連，接收音頻信號。[0011 ] 所述的校時同步模塊包括FM接收電路以及與FM接收電路連接的FM開關(guān)電路，F(xiàn)M接收電路包括芯片TA7792以及FM鑒頻電路、FM本振電路、FM選頻放大電路和FM中頻濾波電路；FM廣播信號依次經(jīng)FM選頻放大電路、芯片TA7792、FM本振電路和FM中頻濾波電路后，再經(jīng)芯片TA7792和FM鑒頻電路后輸出FM音頻信號，F(xiàn)M使能信號輸入到FM開關(guān)電路。
[0012]與【背景技術(shù)】相比，本實用新型具有的有益效果是:
[0013]1.本實用新型采用基于FM調(diào)頻廣播報時信號進行高精度網(wǎng)絡(luò)時間同步，硬件成本低，使用范圍廣。
[0014]2.本實用新型采用低功耗元器件，整體能耗低，可以使用電池供電，使用時間長。
[0015]3.本實用新型采用50kHz的采樣頻率，校時精度高，時間精確度可達20us。
[0016]4.本實用新型可用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的時間同步。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型模塊的連接框圖。
[0018]圖2是本實用新型的總體原理框圖。
[0019]圖3是基本時間同步模塊電路圖。
[0020]圖4是低功耗信號處理模塊電路圖。
[0021]圖5是校時同步模塊電路圖。
[0022]圖6是FM鑒頻電路的電路圖。
[0023]圖7是FM本振電路的電路圖。
[0024]圖8是FM選頻放大電路的電路圖。
[0025]圖9是FM中頻濾波電路的電路圖。
[0026]圖10是FM開關(guān)電路的電路圖。
[0027]圖11是FM調(diào)頻廣播理想報時信號格式圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0029]如圖1和圖2所示，本實用新型包括基本時間同步模塊1、低功耗信號處理模塊II和校時同步模塊III，低功耗信號處理模塊II分別與基本時間同步模塊1、矯時同步模塊III:
[0030]包括基本時間同步模塊1:設(shè)有實時時鐘芯片，實時時鐘芯片在時間整點前后發(fā)送中斷脈沖信號喚醒低功耗信號處理模塊II;
[0031]包括低功耗信號處理模塊I1:接收中斷脈沖信號后發(fā)送FM使能信號喚醒校時同步模塊III ;并接收校時同步模塊III的音頻信號并進行A/D采樣，對采樣數(shù)據(jù)處理后發(fā)送整點校時信號到基本時間同步模塊I，實現(xiàn)時間同步；
[0032]包括校時同步模塊II1:接收FM使能信號后喚醒，開始接收FM廣播信號，將FM廣播信號解調(diào)為FM音頻信號發(fā)送給低功耗信號處理模塊II。
[0033]基本時間同步模塊1、低功耗信號處理模塊II和校時同步模塊III連接有電池進行供電。
[0034]上述基本時間同步模塊I采用實時時鐘芯片，實時時鐘芯片通過I2C通信接口接收校準信號，通過INT引腳發(fā)送中斷脈沖信號。
[0035]上述低功耗信號處理模塊II采用型號為EFM32TG842的低功耗微處理器及其晶振電路和穩(wěn)壓電路，EFM32TG842的低功耗微處理器上設(shè)有I2C通信接口和A/D轉(zhuǎn)換接口，EFM32TG842的低功耗微處理器通過I2C通信接口與基本時間同步模塊I相連，接收中斷脈沖信號和發(fā)送整點信號，用來校準基本時間同步模塊的時間；通過A/D轉(zhuǎn)換接口與校時同步模塊III相連，接收音頻信號，由校時同步模塊III完成對FM廣播信號的A/D采樣和信號處理。該低功耗微處理器具有低功耗節(jié)能模式，以降低功耗。
[0036]上述校時同步模塊III包括FM接收電路以及與FM接收電路連接的FM開關(guān)電路，F(xiàn)M接收電路包括芯片TA7792以及FM鑒頻電路、FM本振電路、FM選頻放大電路和FM中頻濾波電路；FM開關(guān)電路如圖10所示，F(xiàn)M鑒頻電路、FM本振電路、FM選頻放大電路和FM中頻濾波電路如圖6?圖9所示，均與芯片TA7792連接，F(xiàn)M本振電路與FM中頻濾波電路。FM廣播信號依次經(jīng)FM選頻放大電路、芯片TA7792、FM本振電路、FM中頻濾波電路、芯片TA7792和FM鑒頻電路后輸出FM音頻信號，F(xiàn)M使能信號輸入到FM開關(guān)電路。具體來說，F(xiàn)M廣播信號經(jīng)FM選頻電路選頻放大后，輸入TA7792芯片，經(jīng)過本振電路解調(diào)為10.7MHz中頻信號，經(jīng)由中頻濾波電路濾波后，輸入TA7792芯片，通過鑒頻電路解調(diào)輸出為FM音頻信號，然后將FM音頻信號發(fā)送給低功耗信號處理模塊II。
[0037]根據(jù)FM調(diào)頻廣播報時信號的特點，經(jīng)過信號檢測和模式匹配，低功耗信號處理模塊II將校正后的時間發(fā)送給基本時間同步模塊I，進而實現(xiàn)基本時間同步模塊的時間同步；基本時間同步模塊I定時喚醒校時同步模塊III，時間同步結(jié)