[发明专利]一种团体无线脑电采集装置间时钟同步的方法

说明书

本发明提供一种团体无线脑电采集装置间时钟同步的方法，包括以下步骤：S1：数据采集，从机以自身的板载晶振作为采样周期定时器，分别采集不同被试的脑电数据；S2：无线传输，从机在每次采集到新数据时立即通过无线方式发送至主机；S3：数据更新，主机针对所有从机的每个通道，建立通道数据暂存器，始终保持通道暂存器中的数据为当前接收到的最新的通道数据；S4：二次采样时钟对齐，所述主机内部采用时钟计数器定时，在每个采样周期对通道暂存器中的所有通道数据进行二次采样，得到时钟对齐后的数据。本发明可实时有效数据对齐的数据传输机制，解决远程脑电采集记录过程中，时钟误差导致的累积效应。

技术领域

本发明属于脑电采集装置技术领域，具体涉及一种团体无线脑电采集装置间时钟同步的方法。

背景技术

现有团体无线脑电采集设备工作模式，通常是以多个从设备以星形组网的方式连接主机，如图1所示，在所有从机处于相互独立的状态下，各自采集不同用户的脑电数据，最终汇集到主机的过程。在神经科学和心理学领域，在脑电采集分析应用中，常要求对被试进行声光电等外部刺激，以获取事件相关诱发电位(ERP)。因此要求组网设备中所有从机具有统一的基准时钟线。所有从机相互之间时钟误差不超1ms。但是由于客观存在的所有从机属于独立的个体，其内部使用各自的独立晶振计时作为采样时钟基准线，因此不可避免的所有从机采样时间基准不统一，造成时钟采样数据不同步。

目前改善或解决方法有使用高精度，低温漂的晶振，目的是尽量减少从设备之间时钟的差异性。若以10ppm精度的晶振为例，设备连续工作24小时即存在864ms的误差，且误差可能存在累计效应。即设备连续工作时间越长，从设备之间由于晶振误差导致的采样点数据量误差也越来越大，不能根本解决问题。

目前市面上还存在另一种方法，即在设备实际工作之前，使用有线硬件连接的方式，通过主机对所有从机触发同步操作，复位从机内部计时器，等待所有从机时钟统一后，再使用无线方式使能从机采集脑电数据。从机在采集打包脑电数据时，加入内部计时器的时间戳参数一并送入主机。主机根据接收到不同从机数据中的相同时间戳来进行数据对齐和处理。如图2所示，主机分别获取从机A和从机B的数据(图中从机A获取数据(正弦波)1和从机B获取数据(方波)2)，并根据时间戳来对齐数据3。此方法在工作初始阶段具有较精确的同步时钟，但是还是不能解决长时持续工作时从机中由于不同晶振所带来的计时器误差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种团体无线脑电采集装置间时钟同步的方法，可实时有效数据对齐的数据传输机制，解决远程脑电采集记录过程中，时钟误差导致的累积效应。

本发明提供了如下的技术方案：

一种团体无线脑电采集装置间时钟同步的方法，包括以下步骤：

S1：数据采集，设所有从机互为独立设备，所述从机以自身的板载晶振作为采样周期定时器，分别采集不同被试的脑电数据；

S2：无线传输，所述从机在每次采集到新数据时立即通过无线方式发送至主机；

S3：数据更新，所述主机针对所有从机的每个通道，建立通道数据暂存器，在每次接收到从机新数据时，更新相应的数据暂存器中的通道数据，始终保持通道暂存器中的数据为当前接收到的最新的通道数据；

S4：二次采样时钟对齐，所述主机内部采用时钟计数器定时，在每个采样周期对通道暂存器中的所有通道数据进行二次采样，利用所述主机的晶振作为唯一的统一时钟计数标准，得到时钟对齐后的数据。

优选的，所述步骤S1中在单个从机设备中采集多个的通道数，即在每个时钟从机时钟线上挂载更多的数据，这样在时钟同步时可减少需要同步的时钟线数量。

优选的，所述S1中采样周期定时器的采样周期与所述S4中二次采样的周期相同。

优选的，所述主机和所述从机的处理器为MCU、FPGA或DSP，为具体实现时钟同步的载体。