分布式系统中的节点对时方法以及分布式系统与流程

本申请涉及对时管理，具体而言，涉及一种分布式系统中的节点对时方法以及分布式系统。

背景技术：

1、在储能电池管理系统（battery management system，bms）中，电化学阻抗谱（electrochemical impedance spectroscopy，eis）测量需要同时对电池簇级电流和电芯级电压进行采集，并通过正交解调计算阻抗。其中，阻抗计算的前提是电压和电流采集数据具有精确对齐的绝对时标。

2、目前，主节点和从节点可分别采集电池簇级电流和电芯级电压，为实现节点对时，通常采用软件协议实现时间同步，其中，主节点通过can报文下发自身时钟值，从节点收到can报文后计算时钟偏差进行补偿。

3、然而，通过软件协议实现时间同步时，can报文从发送到接收的延迟较为抖动，且软件处理路径延迟易受负载影响，不可预测，导致主从对时的精确度不高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种分布式系统中的节点对时方法以及分布式系统，以解决现有通过软件协议实现时间同步时，can报文从发送到接收的延迟较为抖动，且软件处理路径延迟易受负载影响，不可预测，导致主从对时的精确度不高的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种分布式系统中的节点对时方法，所述分布式系统包括：主节点以及多个从节点，所述主节点和各所述从节点通过物理总线连接，所述方法包括：

3、所述主节点通过物理总线向所有所述从节点发送第一同步帧，所述第一同步帧的数据中携带有：所述第一同步帧的帧起始时刻在所述主节点所在时钟下的第一时间戳；

4、所述从节点通过硬件定时器捕获所述第一同步帧的帧起始时刻，得到所述帧起始时刻在所述从节点所在时钟下的第二时间戳；

5、所述从节点接收所述第一同步帧的数据，提取所述第一时间戳，并根据所述第一时间戳和所述第二时间戳，计算时钟偏差；所述时钟偏差用于将后续采集数据转换为全局时间基准。

6、在一可选的实施方式中，所述主节点通过物理总线向所有所述从节点发送第一同步帧之前，所述方法还包括：

7、所述主节点通过物理总线向所有所述从节点发送的静默通知帧，使得所述从节点收到所述静默通知帧后，停止向所述主节点发送通信数据帧，使得所述物理总线进入空闲状态；

8、所述主节点通过物理总线向所有所述从节点发送第一同步帧，包括：

9、所述主节点在确认所述物理总线处于空闲状态时，通过所述物理总线向所述从节点发送所述第一同步帧。

10、在一可选的实施方式中，所述主节点在确认所述物理总线处于空闲状态时，通过所述物理总线向所述从节点发送所述第一同步帧之前，所述方法还包括：

11、所述主节点在预设时长内未接收到所述从节点通过所述物理总线发送的所述通信数据帧时，所述主节点确认所述物理总线处于空闲状态。

12、在一可选的实施方式中，所述方法还包括：

13、所述从节点根据所述静默通知帧，控制所述硬件定时器处于使能捕获状态，以在所述使能捕获状态下通过所述硬件定时器捕获所述帧起始时刻。

14、在一可选的实施方式中，所述方法还包括：

15、所述从节点在捕获到所述帧起始时刻后，控制所述硬件定时器处于禁能捕获状态，以在所述静默通知帧的静默窗口期间仅捕获一个变化沿。

16、在一可选的实施方式中，所述方法还包括：

17、所述主节点在发送所述第一同步帧后，通过所述物理总线向所有所述从节点发送静默解除帧，以使得所述从节点恢复数据通信。

18、在一可选的实施方式中，所述方法还包括：

19、在数据采集期间，所述主节点按照预设间隔周期性通过物理总线向所述从节点发送第二同步帧；

20、所述从节点根据所述第二同步帧，更新所述时钟偏差。

21、在一可选的实施方式中，所述预设间隔为根据预设最高激励频率、所述从节点的晶振精度以及预设允许相位偏差计算得到的间隔。

22、在一可选的实施方式中，所述从节点的收发器的接收引脚通过两路走线分别连接所述从节点的处理单元的接收引脚以及所述硬件定时器的输入引脚，所述两路走线的长度差异小于预设阈值，且每路走线上串联阻抗匹配电阻。

23、在一可选的实施方式中，所述主节点的收发器的发送引脚连接所述主节点的硬件定时器的输入引脚，用于使得所述主节点对通过所述物理总线发出的同步帧进行帧起始时刻的捕获。

24、第二方面，本申请实施例还提供了一种分布式系统，包括主节点以及多个从节点，所述主节点和各所述从节点通过物理总线连接；所述主节点用于执行通过所述物理总线向所有所述从节点发送第一同步帧，所述第一同步帧的数据中携带有：所述第一同步帧的帧起始时刻在所述主节点所在时钟下的第一时间戳；

25、所述从节点用于执行通过硬件定时器捕获所述第一同步帧的帧起始时刻，得到所述帧起始时刻在所述从节点所在时钟下的第二时间戳，并接收所述第一同步帧的数据，提取所述第一时间戳，并根据所述第一时间戳和所述第二时间戳，计算时钟偏差；所述时钟偏差用于将后续采集数据转换为全局时间基准。

26、在一可选的实施方式中，所述主节点为电池簇的电池控制单元bcu，用于进行所述电池簇的簇级电流采集，所述从节点为所述电池簇内电池的电池管理单元bmu，用于对所述电池进行电芯级电压采集。

27、本申请提供了一种分布式系统中的节点对时方法以及分布式系统，其中，该方法包括：主节点通过物理总线向所有从节点发送第一同步帧，第一同步帧的数据中携带有：第一同步帧的帧起始时刻在主节点所在时钟下的第一时间戳，从节点通过硬件定时器捕获第一同步帧的帧起始时刻，得到帧起始时刻在从节点所在时钟下的第二时间戳，从节点接收第一同步帧的数据，提取第一时间戳，并根据第一时间戳和第二时间戳，计算时钟偏差，时钟偏差用于将后续采集数据转换为全局时间基准。在从节点内部，一路路径用于实现正常通信功能，另一路路径用于捕获第一时间戳，保证通信功能不受影响，并且无需额外硬件信号线，利用现有物理总线实现分布式采集节点的高精度对时。

1.一种分布式系统中的节点对时方法，其特征在于，所述分布式系统包括：主节点以及多个从节点，所述主节点和各所述从节点通过物理总线连接，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主节点通过物理总线向所有所述从节点发送第一同步帧之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主节点在确认所述物理总线处于空闲状态时，通过所述物理总线向所述从节点发送所述第一同步帧之前，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设间隔为根据预设最高激励频率、所述从节点的晶振精度以及预设允许相位偏差计算得到的间隔。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从节点的收发器的接收引脚通过两路走线分别连接所述从节点的处理单元的接收引脚以及所述硬件定时器的输入引脚，所述两路走线的长度差异小于预设阈值，且每路走线上串联阻抗匹配电阻。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主节点的收发器的发送引脚连接所述主节点的硬件定时器的输入引脚，用于使得所述主节点对通过所述物理总线发出的同步帧进行帧起始时刻的捕获。

11.一种分布式系统，其特征在于，包括主节点以及多个从节点，所述主节点和各所述从节点通过物理总线连接；所述主节点用于执行通过所述物理总线向所有所述从节点发送第一同步帧，所述第一同步帧的数据中携带有：所述第一同步帧的帧起始时刻在所述主节点所在时钟下的第一时间戳；

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述主节点为电池簇的电池控制单元bcu，用于进行所述电池簇的簇级电流采集，所述从节点为所述电池簇内电池的电池管理单元bmu，用于对所述电池进行电芯级电压采集。