[发明专利]一种基于时域分段插值补偿提高RTC校准精度的方法

说明书

本发明公开了一种基于时域分段插值补偿提高RTC校准精度的方法，包括数学建模、晶振校验、建立方程、方程求解、补偿值计算和时域分段插值补偿，时域分段插值补偿的方法如下：(1)以RTC芯片中能够写入到补偿寄存器的最小补偿步长作为基准补偿值；(2)设置一个预定长度的补偿时域周期，并将补偿时域周期分割为若干个时间分段；若干个时间分段由k1个正补偿时间分段、k2个负补偿时间分段和k3个零补偿时间分段所组成；(3)进行分段补偿：在每一个正补偿时间分段内，在补偿寄存器中增加一个基准补偿值；在每一个负补偿时间分段内，在补偿寄存器中减去一个基准补偿值；在每一个零补偿时间分段内，保持补偿寄存器中的值不变；本发明提高了RTC校准精度。

技术领域

本发明涉及实时时钟校准技术领域，具体涉及一种基于时域分段插值补偿提高RTC校准精度的方法。

背景技术

随着售电业务进一步的放开，现货交易必将在未来电力市场占据核心位置。智能电能表做为整个电网中的基础单元，现货交易的实现必须要通过采集智能电表的基础数据进行负荷分析，现货交易的本质是负荷在不同时间段的分割和计算。这就必然要求智能电能表具备精准的实时时钟功能。现在一般智能电能表都具备实时时钟功能，根据行业标准，要求其在工作温度范围内精度满足小于1s/day(11.5ppm)，在23℃时满足小于0.5s/day(5.75ppm)。

根据行业标准要求，以0.5s/day为例，如果经过一个月后时间就会偏差15秒，从现货交易的角度讲，时间的不准确必然会影响交易的公平性。所以未来对实时时钟的精度要求必然越来越高，在一些国家实验室检测中也提出了更高的精度要求，现在最高的要求是0.02s/day。但是现在使用的一些主控制器内置RTC，如瑞萨电子的 R7F0C004的最小补偿分辨率为((1/32768)*1/32)秒,也就是实际上是每32秒插入若干个时钟；将“((1/32768)*1/32)”转为ppm单位，于是补偿的步长为：((1/2^20)*(10^6)，大约为0.96ppm。也即每写入一个值补偿0.08s/day。这是远远达不到0.02s/day这个精度要求的。

目前智能电能表行业都采用了主控芯片带RTC的方式做为时钟，时钟的准确度完全依赖于外置的32.768kHz晶振的曲线的一致性以及对曲线的校准，32.768kHz晶振的温度和频率偏差曲线见图1，一般晶振手册推荐的曲线为一个接近于2次曲线的公式Ferr＝B*(T-T0)²。如常规采用的日本精工的型号为VT-200-F的晶振，B＝-0.035ppm/(℃*℃)，T0＝25℃。一般方法都是采用的是单点校准曲线整体偏移度，补偿公式Ferr＝B*(T-T0)²+K，K即为T0温度时的晶振补偿值。在高温时比如大于50℃，补偿公式变为了Ferr＝(B+M1)*(T-T0)²+K， M1是高温时B值的修正值，在低温时比如小于-15℃，补偿公式变为了 Ferr＝(B+M2)*(T-T0)²+K，M2是高温时B值的修正值。在不同温度点，采用不同的系数才能实现校准，且由于这些系数都是某个温度点的值，如M1是在50℃时的偏移值，如果温度变成55℃，由于二次曲线的特性(依赖于T0是否准确)必然会导致有校准精度的损失，而且如果我们在测量温度时出现了测量误差，也会导致校准精度的损失，很多时候我们希望得到的误差精度为0.08s/day但是实际校准下来精度为0.16s/day。

发明内容

本发明目的是要在不增加硬件成本的基础上，通过一种基于时域分段插值补偿方法，实现实时时钟的高精度校准，达到0.02s/day的最高特性检测要求，以满足时钟精准度的要求。具体的技术方案如下：

一种基于时域分段插值补偿提高RTC校准精度的方法，包括如下步骤：

步骤一、数学建模：建立RTC晶振频率误差补偿值Ferr与温度T 关系的n次曲线数学模型公式：