无线传输时间同步 （基于NRF52设备）

原文地址：https://devzone.nordicsemi.com/nordic/b/blog/posts/wireless-timer-synchronization-among-nrf5-devices

      有一些情况需要很多设备同步时钟。

     一些无线协议如蓝牙对底层的射频硬件实现了优秀的抽象。这使得顶层的开发者无需关心底层的具体实现。直接调用send函数就可以把数据发到指定的位置，而无需关心环境噪声。

    蓝牙是是可信赖的协议的一个例子。顶层数据应用发送的数据会在底层被重复发送，直到对方返回一个接收成功回应。应用也不需要考虑底层究竟尝试发送了多少次，这是在时间同步中的一个很大的问题。纠正数据可以通过后续发送多次来完成。在本篇文章中，实现了一个更简单（或者说是精确？）的同步方法：在  in a proprietary radio mode下，通过softDevice的时间间隙中准确地发送和接收定时信标信号   ；

    网络中每个节点都保持一个带有16位计数器的自由运行16 MHz定时器，这意味着定时器将溢出，大约以224Hz的频率循环。定时器可以通过GPIOTE+PPI的方式触发，通过定时器来翻转一个GPIO，然后通过逻辑分析仪来测量这个GPIO将得到以下结果：

         这个自由运行的定时器将是同步的基础，网络中的一个节点将作为时间主机，目的是使用该节点的时间来同步其他节点中自由运行的定时器。然后通过示波器或者逻辑分析仪来查看GPIO的输出，可以验证一个同步网络中彼此时间的接近程度。

         时间主机将会按找配置好的间隔发射同步包（主机主动发送？？），这些数据包将包含一个值，该值指示无线数据包相对于自由运行的16 MHz定时器的传输时间，当其他节点接收到该同步包时，他们可以使用包里的时间值，加上一个正向或者负向的偏移来更新自己的时间。

     一个信标的例子：

         取决于想要的精度和功耗，可以使用RTC而非定时器来实现低精确度和低功耗的时间同步，在下面的代码示例中，仅使用16 MHz定时器。

        通常情况下，传输速率越慢，时钟漂移的时间就越长，因此，应权衡好无线传输活动（功率/共存）与准确性的关系。

        注意，因为PPI和定时器都是运行在16M的时钟上，这意味着本次设计的时间基本单位为62.5ns(一个时钟周期)。

为了实现精确的时间同步保持，保持所有与时序相关的因素尽可能一致是很重要的，包括：

特别是最后一条非常重要(即使用硬件定时器和触发器)，如果CPU用于定时器操作和数据包传输触发，还有许多其他因素会引入抖动和偏移：其他高优先级中断，编译器设置，高速缓存未命中（nRF52），内存总线时钟域抖动（nRF52）。

        SoftDevice时隙API允许顶级应用程序请求在BLE活动之间访问无线电硬件。 在该示例中，使用时间间隙使得正常BLE活动可以与时间同步功能同时运行。

        此示例的代码实现以下时隙行为：

       完整代码获取请访问： https://github.com/nordic-auko/nRF5-ble-timesync-demo

       以下为代码片段：

       time_sync.h实现以下API：

如 ts_params_t 所示，代码运行需要以下资源：

        其中一个16 MHz定时器是自由运行的定时器，另一个定时器用于准确触发主无线电传输。 请注意，这可以简化为仅使用一个额外的计时器，因为TIMER0可以在时隙内使用来触发无线发送。

        使用的无线电参数非常基本。 请注意，此代码包括使用nRF52改进，更快的无线电加速时间。 除此之外，代码也可以在nRF51上运行（期望相同的结果）（即博主觉得可以在51上运行。。。）。以下为配置参数：

         第二个时序关键部分是接收器在收到同步信标数据包时如何更新其本地自由运行定时器。 请注意以下代码中的魔术值“TX_CHAIN_DELAY”：