Experimentelle Uhrenkalibrierung auf einem kristallfreien Mote-on-a-Chip

Abstrakt

Der Wegfall der Off-Chip-Frequenzreferenz, in der Regel ein Quarzoszillator, würde IEEE802.15.4-konformen Funkgeräten und Systems-on-Chip erhebliche Vorteile in Bezug auf Größe, Preis und Energieeffizienz bringen. Die Stabilität von On-Chip-Oszillatoren ist um Größenordnungen schlechter als die eines Quarzes. Es ist bekannt, dass sie bei Temperaturschwankungen um mehr als 50ppm/°C driften können. In diesem Beitrag wird das Ergebnis einer umfangreichen experimentellen Studie vorgestellt. Zunächst schlagen wir Mechanismen für quarzfreie Funkgeräte vor, die in der Lage sind, einen IEEE802.15.4 Join Proxy zu verfolgen, die On-Chip-Oszillatoren zu kalibrieren und die Kalibrierung bei Temperaturänderungen aufrechtzuerhalten. Anschließend implementieren wir die resultierenden Algorithmen auf einer quarzfreien Plattform und präsentieren die Ergebnisse einer experimentellen Validierung. Wir zeigen, dass unser Ansatz in der Lage ist, einen quarzbasierten IEEE802.15.4-konformen Join Proxy zu verfolgen und die geforderte Funkfrequenzstabilität von ±40ppm aufrechtzuerhalten, selbst wenn er Temperaturschwankungen von 2° C / min ausgesetzt ist.