[发明专利]一种基于PID控制算法的主从设备间的时钟同步方法

说明书

本发明公开一种基于PID控制算法的主从设备间的同步方法，包括如下步骤：采用1588v2协议计算出第m次确定从时钟与主时钟之间的基准时钟偏差E(m)；从设备初始化后，根据下一次的基准时钟偏差和第1次的基准时钟偏差的差值计算出从设备与主设备的当前时刻下的当前次的时钟偏差；按相应公式计算出当前时刻下第k次用于调节PWM占空比的调节控制量u(k)，根据调节控制量u(k)调整第k次所对应的当前时刻下的PWM信号的占空比，从而调节从设备的从时钟的频率，使得从时钟的频率与主时钟的频率保持同步。本发明能够很好地在主从设备间进行时钟同步，同步精度误差小。

技术领域

本发明涉及时钟同步技术领域，具体涉及一种基于PID控制算法的主从设备间的时钟同步方法。

背景技术

对于音频系统来说，通常会存在多台设备，每天设备上均安装有用于产生时钟的晶振，但因为生产晶振工艺或所处工作环境等问题，晶振频率或多或少都存在频率误差，通常或多或少存在±20ppm的频率误差。特别是对于长时间的音频传输中，因存在时钟不同步而导致设备之间出现延时，进而会导致整个音频系统同步性能越来越差，从而导致设备间无法同步播放音频，随着同步误差不断积累，甚至会出现杂音、爆音或其他音频异常播放问题，为此需要较好的时钟同步方法。

现有音频系统中的时钟同步处理，通常是在主设备(例如作为声音源端的话筒)向从设备(例如作为播放音源的设备功放音响)提供时钟，该时钟用晶振产生，该时钟作为播放音频用的音频时钟。但这样的时钟依然完全取决于晶振，仍然存在不同设备之间的音频时钟不同步的问题，为此需要能够提供更好的时钟同步处理方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种基于PID控制算法的主从设备间的同步方法，其能够解决背景技术描述到的现有技术存在的问题。

实现本发明的目的的技术方案为：一种基于PID控制算法的主从设备间的同步方法，包括有且仅有一台主设备和若干台从设备，主设备安装有主时钟，每台从设备安装有从时钟，包括如下步骤：

步骤1：按公式①计算出从设备与主设备之间采用1588v2协议确定从时钟与主时钟之间的时钟偏差E(m)，E(m)表示采用1588v2协议计算出第m次确定从时钟与主时钟之间的基准时钟偏差：

E(m)＝[(t2-t1)+(t3-t4)]/2------①

式中，t1表示从设备向主设备发送同步请求的发送时刻，t2表示主设备接收到同步请求的接收时刻，t3表示向从设备发送的同步请求回应报文的发送时刻，同步请求回应报文携带有t2和t3，t4表示从设备接收到同步请求回应报文的接收时刻；

步骤2：从设备初始化后，按公式②计算出从设备与主设备的当前时刻下的第k次时钟偏差e(k)：

e(k)＝E(k+1)-E(1)------②

式中，E(1)和E(k+1)也即是公式①中m分别取1和k+1时的基准时钟偏差的取值；

步骤3：按公式③计算出当前时刻下第k次用于调节PWM占空比的调节控制量u(k)：

式中，K₁、K₂和K₃为权重系数，为常数，

根据调节控制量u(k)调整第k次所对应的当前时刻下的PWM信号的占空比，从而调节从设备的从时钟的频率，使得从时钟的频率与主时钟的频率保持同步，从而实现主从设备间的时钟同步，

其中，调节控制量u(k)输入从设备的压控晶振，以调节压控晶振输出的频率，压紧晶振输出的频率作为从时钟的频率。

进一步地，