CN116865746A - 一种时钟电路控制方法、装置、介质 - Google Patents
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Abstract
本申请设计自动化领域，公开了一种时钟电路控制方法、装置、介质，包括：获取温度检测信息，以便于确定温度对时钟电路的晶振频率的影响，从而对时钟信号进行补偿。根据频率补偿模型，确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。本申请预先根据当前时钟电路的晶振频率与环境温度的历史检测数据确定曲线拟合模型，并通过曲线拟合模型确定当前温度信息对应的频率补偿值，从而提高时钟信号的精度。同时，采用阶数大于1的曲线拟合模型，在保证拟合精度基础上降低计算量，提高实时性。
Description
技术领域
本申请涉及自动化领域，特别是涉及一种时钟电路控制方法、装置、介质。
背景技术
随着电子技术的发展，越来越多的电子设备出现在我们的日常生活中。大部分电子设备需要依赖时钟***所提供的时钟信号工作，目前常用的时钟***为晶振时钟电路，晶振通过与单片机内部的电路结合为电子设备提供时钟信号。
但实际应用中，晶振的频率会受到环境因素（例如：环境温度、回路电压等）的影响，导致时钟电路所产生的时钟信号存在较大的误差。
因此，如何降低环境温度对晶振时钟电路的影响，从而提高时钟信号的精度，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本申请的目的为了解决时钟电路的晶振的频率会受到环境温度影响，导致时钟电路所产生的时钟信号存在较大的误差的问题，因此，本申请提供了一种时钟电路控制方法、装置、介质，以消除温度对晶振频率的影响，从而提高时钟信号的精度。
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种时钟电路控制方法，包括：
获取温度检测信息；
根据频率补偿模型确定所述温度检测信息对应的频率补偿值；其中，所述频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型，所述曲线拟合模型的阶数大于1；
根据所述频率补偿值对所述当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。
优选的，所述根据所述频率补偿值对所述当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿包括：
根据所述频率补偿值确定待补偿周期数的整数部分和小数部分；
利用32K时钟源对所述待补偿周期数的整数部分进行补偿，并利用96M时钟源对所述待补偿周期数的小数部分进行补偿。
优选的，还包括：
记录所述温度检测信息，并根据所述温度检测信息确定温度变化模型；
根据所述温度变化模型获取预测温度值；
根据所述频率补偿模型确定与所述预测温度值对应的预测频率补偿值；
判断所述预测频率补偿值是否大于补偿阈值；
若大于所述补偿阈值，则向管理人员发送告警信息。
优选的，所述获取温度检测信息的步骤前，还包括：
判断所述当前时钟电路的工作状态是否满足预设条件；
若满足所述预设条件，则执行所述获取温度检测信息的步骤。
优选的，所述预设条件包括：
当前时间满足温度补偿周期；和/或温度检测信息的变化率大于阈值。
优选的，所述根据历史检测数据确定所述频率补偿模型的步骤前，还包括：
对所述历史检测数据进行数据清洗。
优选的，所述频率补偿模型为三阶曲线拟合模型。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种时钟电路控制装置，包括：
获取模块，用于获取温度检测信息；
确定模块，用于根据频率补偿模型确定所述温度检测信息对应的频率补偿值；其中，所述频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；
补偿模块，用于根据所述频率补偿值对所述当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种时钟电路控制装置，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的时钟电路控制方法的步骤。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的时钟电路控制方法的步骤。
本申请提供了一种时钟电路控制方法，包括：获取温度检测信息，以便于确定温度对时钟电路的晶振频率的影响，从而对时钟信号进行补偿。根据频率补偿模型，确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。由此可见，本申请所提供的技术方案，预先根据当前时钟电路的晶振频率与环境温度的历史检测数据确定曲线拟合模型，并通过曲线拟合模型确定当前温度信息对应的频率补偿值，以对时钟信号进行补偿，以消除温度对晶振频率的影响，从而提高时钟信号的精度。同时，采用阶数大于1的曲线拟合模型，在保证拟合精度的基础上降低计算量，增强补偿的实时性。
此外，本申请还提供了一种时钟电路控制装置、介质，与上述方法对应，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种时钟电路控制方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种温度采样电路的结构图；
图3为本申请实施例所提供的一种时钟电路控制装置；
图4为本申请另一实施例提供的时钟电路控制装置的结构图；
附图标记如下：1为控制器，2为温度传感器，3为晶振。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种时钟电路控制方法、装置、介质，以消除温度对晶振频率的影响，从而提高时钟信号的精度。
本申请所提供的技术方案应用于晶振时钟电路，用于消除温度对晶振频率的影响，提高时钟电路输出的时钟信号的精度。当前电子设备大多采用外部晶振作为时钟信号源，在具体实施中，晶振频率容易受到温度、电压等环境因素的影响，进而导致时钟频率偏差，影响计量准确性。为了解决这一问题，本申请提供了一种时钟电路控制方法，包括：获取温度检测信息，以便于确定温度对时钟电路的晶振频率的影响，从而对时钟信号进行补偿。根据频率补偿模型，确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。由此可见，本申请所提供的技术方案，预先根据当前时钟电路的晶振频率与环境温度的历史检测数据确定曲线拟合模型，并通过曲线拟合模型确定当前温度信息对应的频率补偿值，以对时钟信号进行补偿，以消除温度对晶振频率的影响，从而提高时钟信号的精度。同时，采用阶数大于1的曲线拟合模型，在保证拟合精度的基础上降低计算量，增强补偿的实时性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
在本申请中，以电能表的晶振时钟电路为例，对本申请所提供的时钟电路控制方法进行说明。图1为本申请实施例所提供的一种时钟电路控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S10：获取温度检测信息；
S11：根据频率补偿模型确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型，曲线拟合模型的阶数大于1；
S12：根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。
图2为本申请实施例所提供的一种温度采样电路的结构图，如图2所示，温度采样电路包括温度传感器2和控制器1，其中，温度传感器设置于时钟电路的晶振处，以获取晶振的温度检测信息。在具体实施中，在芯片的微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）***搭建一套时钟电路，采用32K晶振生成时钟信号，通过温度采样电路获取温度。需要注意的是，本实施例中所提供的温度传感器的数量可以为一个，也可以为多个，此处不做限定。通常至少设置两个独立工作的温度传感器，以防止单个温度传感器故障后无法及时发现，导致时钟电路输出的时钟信号出现误差。当存在多个温度传感器时，可以将温度传感器设置于时钟电路芯片的各个区域内，以获取更准确的温度检测信息。
在具体实施中，预先获取当前时钟电路的历史工作数据，其中，历史工作数据包括历史温度信息和与温度信息对应的历史晶振频率信息。并利用曲线函数对历史工作数据进行拟合，从而获取表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型。现有的补偿算法有如下几种：第一种为线性补偿，将温度和频率的规律拟合成一条一次曲线，此方案精度不高，无法满足高精度要求场景；第二种为非线性拟合，使用多项式和其他复杂的拟合函数共同体现温度与频率关系的复杂场景，此种算法精度高、消耗资源大；第三种为神经网络补偿算法，通过多次训练构建频率与温度之间的关系，但此方案需要大量的计算资源和数据，实现起来较为困难。因此，在本实施例中，选用三次曲线对历史工作数据进行拟合，从而降低消耗的计算资源。具体的，设晶振频率为F，温度为T，则关系式可表示为F=A3*T3+A2*T2+A1*T+A0，其中A3、A2、A1、A0为多项式系数，通过历史工作数据对多项式系数进行求解，从而获取频率补偿模型。需要注意的是，在一定范围内，拟合曲线的阶数越高，获得的曲线拟合模型越准确，但相应的，所消耗的计算资源也越高。
可以理解的是，在利用历史工作数据获取曲线拟合模型的步骤前，还需要对历史工作数据进行数据清洗等预处理操作，以提高曲线拟合精度。
根据频率补偿模型确定温度检测信息对应的频率补偿值后，根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿，从而提高输出的时钟信号的精度。
本实施例提供了一种时钟电路控制方法，包括：获取温度检测信息，以便于确定温度对时钟电路的晶振频率的影响，从而对时钟信号进行补偿。根据频率补偿模型，确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。由此可见，本申请所提供的技术方案，预先根据当前时钟电路的晶振频率与环境温度的历史检测数据确定曲线拟合模型，并通过曲线拟合模型确定当前温度信息对应的频率补偿值，以对时钟信号进行补偿，以消除温度对晶振频率的影响，从而提高时钟信号的精度。同时，采用阶数大于1的曲线拟合模型，在保证拟合精度的基础上降低计算量，增强补偿的实时性。
在具体实施中，获取频率补偿值后，还需要利用时钟源产生的信号对时钟***输出的信号进行补偿。目前通常采用32K时钟源，但1个32K时钟误差为30.5个PPM，加入补偿周期为20s，则每次补偿最大误差为0.13s/d，精度难以满足需求，如果减少补偿周期则又加大了计算量与功耗。
为了解决这一技术问题，在上述实施例的基础上，根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿包括：根据频率补偿值确定待补偿周期数的整数部分和小数部分；利用32K时钟源对待补偿周期数的整数部分进行补偿，并利用96M时钟源对待补偿周期数的小数部分进行补偿。
频率补偿采用96M高频时钟+32K时钟的方式，具体做法为设定温度补偿周期（例假定20s为温度补偿周期，则20s更新一次计算值），在周期开始时获取当前温度，并根据温度-频率曲线计算出所需补偿的频率值，补偿采用高频时钟***的方式进行补偿，例标准晶振频率为32.768KHZ，此时晶振每跳过32.768K个周期时时间为1s，当温度发生变化时频率发生变化，此时根据温度-频率曲线计算出当前所需查找的周期个数，此数值可能为32K周期的非整数倍，小数部分则使用高频时钟进行查找，此方式可增加补偿精度，将补偿步进由32K时钟周期减小至96M时钟周期。
可以理解的是，本申请所提供的时钟电路控制方法主要用于消除环境温度对晶振振荡频率的干扰，从而提高时钟信号的精度。为了提高补偿算法的实时性，在上述实施例的基础上，本实施例中通过温度变化模型对一段时间内的温度值进行预测，从而预先计算出频率补偿值，以提高补偿的实时性。
在上述实施例的基础上，本申请所提供的时钟电路控制方法，还包括：记录温度检测信息，并根据温度检测信息确定温度变化模型；根据温度变化模型获取预测温度值；根据频率补偿模型确定与预测温度值对应的预测频率补偿值；判断预测频率补偿值是否大于补偿阈值；若大于补偿阈值，则向管理人员发送告警信息。在具体实施中，使用前几个周期点的温度预测下一周期温度，温度预测模型可采用多项式，在不使用大量计算资源的条件下实现高精度补偿。
需要注意的是，由于晶振自身型号的限制，当环境温度过高时，可能导致晶振故障，此时，通过补偿已经无法消除误差值，因此，当检测到预测频率补偿值大于补偿阈值时，则向管理人员发送告警信息，以便于管理人员及时对设备进行维护。其中，补偿阈值为根据晶振型号确定的值。
作为优选的实施例，获取温度检测信息的步骤前，还包括：判断当前时钟电路的工作状态是否满足预设条件；若满足预设条件，则执行获取温度检测信息的步骤。其中，预设条件包括：当前时间满足温度补偿周期；和/或温度检测信息的变化率大于阈值。
在上述实施例中，对于时钟电路控制方法进行了详细描述，本申请还提供时钟电路控制装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。
图3为本申请实施例所提供的一种时钟电路控制装置，如图3所示，该装置包括：
获取模块10，用于获取温度检测信息；
确定模块11，用于根据频率补偿模型确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；
补偿模块12，用于根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本实施例提供了一种时钟电路控制装置，包括：获取温度检测信息，以便于确定温度对时钟电路的晶振频率的影响，从而对时钟信号进行补偿。根据频率补偿模型，确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。由此可见，本申请所提供的技术方案，预先根据当前时钟电路的晶振频率与环境温度的历史检测数据确定曲线拟合模型，并通过曲线拟合模型确定当前温度信息对应的频率补偿值，以对时钟信号进行补偿，以消除温度对晶振频率的影响，从而提高时钟信号的精度。同时，采用阶数大于1的曲线拟合模型，在保证拟合精度的基础上降低计算量，增强补偿的实时性。
图4为本申请另一实施例提供的时钟电路控制装置的结构图，如图4所示，时钟电路控制装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例时钟电路控制方法的步骤。
本实施例提供的时钟电路控制装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列 (Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列 (Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器 (CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图像处理器 (Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能 (Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的时钟电路控制方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作***202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作***202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于温度检测信息、频率补偿值等。
在一些实施例中，时钟电路控制装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构并不构成对时钟电路控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本申请实施例提供的时钟电路控制装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：获取温度检测信息；根据频率补偿模型确定温度检测信息对应的频率补偿值；其中，频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；根据频率补偿值对当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请所提供的时钟电路控制方法、装置、介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种时钟电路控制方法，其特征在于，包括：
获取温度检测信息；
根据频率补偿模型确定所述温度检测信息对应的频率补偿值；其中，所述频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型，所述曲线拟合模型的阶数大于1；
根据所述频率补偿值对所述当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。
2.根据权利要求1所述的时钟电路控制方法，其特征在于，所述根据所述频率补偿值对所述当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿包括：
根据所述频率补偿值确定待补偿周期数的整数部分和小数部分；
利用32K时钟源对所述待补偿周期数的整数部分进行补偿，并利用96M时钟源对所述待补偿周期数的小数部分进行补偿。
3.根据权利要求1所述的时钟电路控制方法，其特征在于，还包括：
记录所述温度检测信息，并根据所述温度检测信息确定温度变化模型；
根据所述温度变化模型获取预测温度值；
根据所述频率补偿模型确定与所述预测温度值对应的预测频率补偿值；
判断所述预测频率补偿值是否大于补偿阈值；
若大于所述补偿阈值，则向管理人员发送告警信息。
4.根据权利要求1所述的时钟电路控制方法，其特征在于，所述获取温度检测信息的步骤前，还包括：
判断所述当前时钟电路的工作状态是否满足预设条件；
若满足所述预设条件，则执行所述获取温度检测信息的步骤。
5.根据权利要求4所述的时钟电路控制方法，其特征在于，所述预设条件包括：
当前时间满足温度补偿周期；和/或温度检测信息的变化率大于阈值。
6.根据权利要求1至5任一项所述的时钟电路控制方法，其特征在于，所述根据历史检测数据确定所述频率补偿模型的步骤前，还包括：
对所述历史检测数据进行数据清洗。
7.根据权利要求1所述的时钟电路控制方法，其特征在于，所述频率补偿模型为三阶曲线拟合模型。
8.一种时钟电路控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取温度检测信息；
确定模块，用于根据频率补偿模型确定所述温度检测信息对应的频率补偿值；其中，所述频率补偿模型为根据历史检测数据确定的、用于表征当前时钟电路的晶振频率与环境温度关系的曲线拟合模型；
补偿模块，用于根据所述频率补偿值对所述当前时钟电路输出的时钟信号进行补偿。
9.一种时钟电路控制装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的时钟电路控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的时钟电路控制方法的步骤。
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| CN105978555A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-09-28 | 无锡华润矽科微电子有限公司 | 具有温度补偿的实时时钟计时精度修正电路及方法 |
| CN113067578A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-02 | 成都金诺信高科技有限公司 | 一种时钟源的精密补偿方法 |
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-
2023
- 2023-07-31 CN CN202310947144.7A patent/CN116865746B/zh active Active
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