[实用新型]基于CC2538的无线传感器网络时间同步装置及系统

说明书

本实用新型公开了一种基于CC2538的无线传感器网络时间同步装置及系统，属于无线传感器网络时间同步技术领域，包括CC2538芯片模块和FPGA模块，以及设置在CC2538芯片模块端的SPI主机硬件接口、设置在FPGA模块的SPI从机硬件接口和电源模块；在SPI从机硬件接口设有时间戳信号输出端和时钟补偿参数接收端，在SPI主机硬件接口设有时钟补偿参数接输出端和时间戳信号输入端。本实用新型可灵活地调整时钟源的位宽和最小时钟单位，同时实现对时钟源进行时钟偏移和时钟速度的实时硬件补偿，提高了扩展性和灵活性。

技术领域

本实用新型涉及无线传感器网络时间同步技术领域，更具体地，涉及一种基于CC2538的无线传感器网络时间同步装置及系统。

背景技术

目前，现有技术中关于时间同步技术的方案主要有两种，一是以单片机和无线芯片为核心的方案，如STM32单片机和nRF24L01无线芯片；另一种是以片上系统(System onChip,SoC)为核心的方案，如CC2530无线SoC芯片(片上集成了C8051处理器和IEEE802.15.4无线收发机)、CC2538无线SoC芯片(片上集成了Arm Cortex-M3处理器和IEEE802.15.4无线收发机)。

在以上两种方案中，时间同步系统的时钟源均由芯片内部的定时器单元(Timer)产生。因此，时钟源的位宽和最小时钟单元均受到芯片硬件资源限制，此外时钟源参数调整也只能进行软件补偿，存在扩展性不高、灵活性差等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于CC2538的无线传感器网络时间同步装置及系统，可灵活地调整时钟源的位宽和最小时钟单位，同时实现对时钟源进行时钟偏移和时钟速度的实时硬件补偿，提高了扩展性和灵活性。

本实用新型的目的是通过以下方案实现的：

一种基于CC2538的无线传感器网络时间同步装置，包括CC2538芯片模块和FPGA模块，以及包括：设置在CC2538芯片模块端的SPI主机硬件接口、设置在FPGA模块的SPI从机硬件接口和电源模块；在所述SPI从机硬件接口设有时间戳信号输出端和时钟补偿参数接收端，在所述SPI主机硬件接口设有时钟补偿参数接输出端和时间戳信号输入端；FPGA模块的所述时间戳信号输出端与CC2538芯片模块的所述时间戳信号输入端连接，CC2538芯片模块的所述时钟补偿参数接输出端与FPGA模块的所述时钟补偿参数接收端连接；所述电源模块分别与CC2538芯片模块、FPGA模块的电源端口连接。

进一步地，在CC2538芯片模块设置SFD中断信号输出端，所述SFD中断信号输出端的一端与CC2538芯片模块的外部引脚连接，另一端FPGA模块的A内部时钟系统连接。

进一步地，所述电源模块包括3.3V直流电源模块。

进一步地，所述CC2538芯片模块包括无线收发单元、处理器，无线收发单元的第一输入输出端与天线连接，无线收发单元的第二输入输出端与处理器连接，处理器与SPI主机硬件接口连接。

进一步地，所述FPGA模块包括时钟分频单元、时钟系统，时钟分频单元的第一端与外部系统时钟连接，时钟分频单元的第二端与时钟系统连接，时钟系统与SPI从机硬件接口连接。

进一步地，所述无线收发单元包括IEEE 802.15.4无线收发单元。

进一步地，所述时钟系统包括64位计算器和64位时钟锁存器。

一种如上任一项所述基于CC2538的无线传感器网络时间同步装置的系统，其特征在于，包括天线，天线与CC2538芯片模块通信连接。

进一步地，所述天线包括结构健康监测场景下的通信天线、地质灾害监测场景下的通信天线。

进一步地，所述天线包括蔬菜大棚温度监测场景下的通信天线。