CN1784846A - 用于时钟的临时同步的方法 - Google Patents

Abstract

为了在通信系统(1)中以特别快速和有效的方式执行时钟的临时同步，提出具有以下步骤的方法：得到取决时基(10)的状态值；如果得到的状态值小于或等于列表L的第(k+1)最小的单元，其中k是可预先规定的误差容限，则把每个得到的状态值归档到包括(k+1)个位置的第一列表L中的一位置；如果得到的状态值大于或等于列表H的第(k+1)最大的单元，则把得到的状态值归档到包括(k+1)个位置的第二列表H中的一位置；如果得到的状态值的数目大于或等于(2k+2)，则从列表L的第(k+1)最小的单元与列表H的第(k+1)最大的单元中形成平均值；确定校正值为平均值的函数；以及校正要被同步的时钟的当前状态值。

Description

用于时钟的临时同步的方法

本发明涉及一种用于被分配给经由通信媒体通信的节点的时钟的临时同步的方法。

本发明还涉及一种借助于通信媒体与其它节点通信的节点，以及涉及一种具有多个经由通信媒体通信的节点的通信系统。

本发明还涉及一种可以在计算机上，具体是在微处理器上，运行的计算机程序。

经由通信媒体通信的节点例如是借助于总线系统或网络互相交换消息的控制设备、传感器和致动器。包含这样的节点与相关的通信媒体的通信系统例如可被使用于控制飞机或汽车。在这种情形下，术语“节点”具体地还包括负责物理地连接到通信媒体和处理发送的和接收的消息的所谓的接口。

现代通信系统通常被设计成容许误差的，这样，即使在通信系统内有错误时，至少某些基本的功能仍旧能够执行。这是特别重要的，例如，如果通信系统被使用于安全性关键的环境，诸如控制飞机或控制汽车。这样的基本功能则例如保证，即使在通信系统内有错误时，飞机仍旧保持可控制的。

作为例子，容许误差的通信系统被设计成使得当处理在节点内或在消息发送期间发生的错误时，它保证这个错误不造成任何随之发生的错误，诸如其它节点由于不正确发送的、不正确传送的、或不正确接收的消息又产生不正确的消息或被阻止继续正确地执行它们的功能。没有这样的机制，例如可能发生，节点(所谓的“混串音(babblingidiot)”)经由通信媒体不正确地发送如此大量的消息，以致可能出现对来自其它节点的传送的数据的主动干扰，和/或通信媒体出现过载并因此不再是可用的或至少对于其它节点不再是足够可用的。

在当前使用的通信系统中，所谓的时间控制的传输方法不断地被使用于通信媒体，特别是在安全性关键的环境下，以便例如减小随之错误的发生。在这种情形下，典型地，节点仅仅有可能以一定的次数发送一个消息。这也保证通信媒体总是具有足够的容量能够发送特别重要的消息例如用于与安全有关的应用。

许多通信系统为了正确操作需要所谓的全球时间。这是重要的，例如为了能够规定某些事件的同时性，诸如各种不同的传感器的得到数值的同时改变。全球时间具体地也是对于时间控制的消息传输——例如为了查明节点可在何时发送——所需要的。而且，在许多时间控制的通信媒体的情形下，有可能根据接收的这个消息推断出消息的发送者。

大家都知道用于确定全球时间的各种方法。作为例子，在通信系统中，有一个中央时钟，它的当前值借助于通信媒体被传送到相应的节点。然而，这个方法具有缺点：全球时钟的故障，例如导致后者恒定地输出与当前的数值相同的数值，通常导致通信系统的故障。而且，在原先的正确地发送的全球时间的传送或接收时的错误可导致两个节点不同地解译当前的时间，因此触发故障或阻止正确的通信。

所以，通常使用多个时钟。作为例子，每个节点可具有它自己的时钟。然而，由于时钟的不准确性和由故障的时钟可能造成的错误，由这些时钟确定的当前时间通常在时间上越来越互相不同。为了确定唯一的全球时间，所以，执行时钟的同步。在这种情形下，具体地使用容许误差的方法用于同步时钟，其中保证由一定数目时钟不正确地发送、传送、或接收的当前时间不会对于时钟的同步产生负面影响。具体地，这样的方法也被说成是使得提供不正确数值的时钟或新启动的时钟有可能与其它时钟重新同步。

在用于在通信系统上传送消息的基于时间的方法中，各个消息在被称为帧的时间窗上发送。这些帧作为全球时间的函数经由通信媒体被传送，这样，全球时间可唯一地分配给每个帧。这使得有可能根据全球时间由每个节点清楚地规定每个帧。具体地，每个节点则可以识别哪个帧被分配给它用于消息传输。如果全球时间被确定为它自己时钟的函数，则在两个同步周期之间由各个节点确定的全球时间可以是不同的。然而，为了能够保证一个帧唯一地指定一个全球时间，在各个帧之间必须有一个时间间隔，所述时间间隔取决于在两个同步周期之间两个时钟的可能的最大偏差的大小。然而，由于在被称为帧间间隙的这个时间间隔内不能发送消息，帧间间隙的长度影响通信媒体的带宽(每个单位时间可以发送的数据量)。这又意味着，带宽取决于时钟的精度。

时钟的平均精度取决于在两次连续的同步之间有多大的时间间隔，也就是说，在新的同步发生之前，时钟的当前时间互相不同有“多长”以及因此“多宽”。时钟的平均精度也取决于同步可以执行得多快，因为在发送的时钟时间与通过在同步方法期间确定的校正值进行的时钟的实际校正之间时钟可能已再次互相漂移。

对于时钟的同步，存在有基于平均值的形成的方法(所谓的基于平均值的方法)。在基于平均值的方法中，正如例如在总线系统TTA和FlexRay中使用的，要被同步的每个节点确定当前得到的时间的平均值或通过各种不同的其它时钟发送到所述节点的状态值。为了在这种方法中实现与被发送到节点的某个数目的不正确的时钟的次数独立性，保证所谓的错误容限k。在这种情形下，例如，在平均值确定期间不考虑与其它时钟的状态值完全不同的一个或多个状态值(例如，k最大和k最小的状态值)。

具体地，基于平均值的方法，对于容许误差的时钟同步，需要确定的当前状态值的某个最小的数目n，例如n≥(2k+2)。如果这不能实现，则或者不能执行同步，或者为了保证同步需要费时的方法。

本发明的一个目的是提供允许以特别快速和有效的方式尽可能容许误差地执行时钟的临时同步的可能性。

这个目的是通过上述类型方法实现的，方法包括以下步骤：

-至少对于要被同步的节点：得到取决于节点的时基的状态值；

-对于所有得到的状态值：如果得到的状态值小于第(k+1)最小的单元或者小于或等于列表L的第(k+1)最小的单元并且其中k是预先规定的误差容限，则把得到的状态值归档在包括(k+1)个位置的第一列表L中的相应位置；

-对于所有得到的状态值：如果得到的状态值大于第(k+1)最大的单元或者大于或等于列表H的第(k+1)最大的单元，则把得到的状态值Z归档在包括(k+1)个位置的第二列表H中的相应位置；

-如果n≥(2k+2)，其中n是得到的状态值的数目，则从列表L的第(k+1)最小的单元与列表H的第(k+1)最大的单元中形成平均值；

-确定校正值为平均值的函数；以及

-校正要被同步的时钟，以使得这个时钟的当前的状态值考虑到校正值。

                      本发明的优点

在按照本发明的方法中，如果其它节点的时钟的状态值以及节点本身的时钟的状态值小于或者小于或等于存储在第一列表L中的最大状态值，则把上述这些状态值归档在第一列表L中。而且，如果状态值大于最小值或者大于或等于已存储在列表H中的最小状态值，则把这些状态值归档在第二列表H中。在这种情形下，列表L和列表H精确地包括(k+1)个位置，以使得在每种情形下，(k+1)个状态值可存储在列表L和列表H中。

这个方法使得有可能在已经执行该方法后把第(k+1)最小的状态值归档在列表L中作为它们尺寸的函数以及把得到的状态值的第(k+1)最大值归档在列表H中。在这种情形下，列表L和H的各个位置可被编号，例如以使得第(k+1)最小状态值位于列表L中的位置L0处，以及最小的得到的状态值被存储在位置Lk。相应地，第(k+1)最大状态值可被存储在列表H中的位置H0处，以及最大的得到的状态值被存储在位置Hk。

为了从第(k+1)最小的和第(k+1)最大的状态值确定平均值，例如，从存储在列表L和H的位置L0和H0处的状态值形成算术平均。作为这个平均值的函数，然后确定校正值，以使得分配给节点的时钟可被同步。为此，校正值例如可以是分配给时钟的绝对值。也可以设想，校正值是一个相对值，该相对值必须被加到分配给节点的当前的时钟数值，以便得到与其它时钟同步的当前数值。

按照本发明的方法的一个特别的优点是，不为每个状态值提供列表中一个位置。而是，如果在每个列表中只有(k+1)个位置就足够了，也就是说，所以，总的只有(2k+2)个状态值必须被归档和被存储。大于第(k+1)最小状态值和小于第(k+1)最大状态值的所有的状态值因此可被拒绝。由此可以实现对于计算平均值所需要的状态值的存储器空间节省的获得和管理。

借助于按照本发明的方法，存储器存储操作的数目因此也可被减少。因此，如果得到的状态值的数目显著地大于(2k+2)，则具体地可以实现特别有效和快速的同步时钟的方法。

在诸如FlexRay的现代总线系统中，错误容限例如可以是k＝2。在这种情形下，在按照本发明的方法中，列表L和列表H在每种情形必须包括仅仅三个位置，即，L＝{L0，L1，L2}和H＝{H0，H1，H2}。最大六个状态值因此以分类的方式被存储，即使在由要同步的节点总的得到的和在确定校正值时要考虑的状态值的数目显著地大于六的情形，正如通常例如在控制汽车的FlexRay总线系统的实施方案中的情形下。

在本方法的一个有利的开发中，顺序地将所确定的状态值归档在第一列表L和/或第二列表H中。由于状态值通常是由节点顺序地得到的，这个开发使得有可能进一步直接处理得到的状态值，以使得作出关于这个得到的状态值是否应当被归档在列表L和/或H之一中或它是否应当被拒绝的检验。因此，不需要多个状态值的任何中间存储，结果，在存储器空间方面再次有节省。由于存储器存取操作相关的减小的次数，可以使得方法甚至更快速。

本开发的另一个优点在于，在第一状态值的获得与同步的结束之间的时间间隔可被减小，因为即使得到随后的状态值每个状态值也被顺序地处理。结果，在得到最后的状态值后，本方法被简化为把最后的状态值归档在列表L和/或列表H中，从存储在位置L0和H0的状态值形成平均值，确定校正值并校正时钟。具体地，在本开发中，当最后的状态值被检测时，大量的所得到的状态值通常已被拒绝。

在一个优选实施例中，列表L由相应的寄存器L0，L1，...，Lk形成和/或列表H由相应的寄存器H0，H1，...，Hk形成。因此可以实现特别快速的时钟同步，因为寄存器典型地可以用硬件形成，因此允许特别快速的写和读访问。

有利地，第一列表L用大于预期的最大状态值的数值进行初始化以及第二列表H用小于预期的最小状态值的数值进行初始化。列表L和H的这样的初始化意味着，对于所有的状态值，在列表L中和/或列表中的归档取决于相同的条件。这些条件由以上已描述的条件支持：

-如果状态值小于或者小于或等于列表L中的最大值，则把该状态值归档在第一列表L中，

-如果状态值大于或者大于或等于列表L中的最小值，则把该状态值归档在第二列表H中。

通过这个实施例，制订这些条件可以与状态值是否已被归档在列表L和H中无关。

优选地，在把得到的状态值归档在第一列表L中期间，按照所存储的状态值的大小的分类被保持，以使得值(L0)≥值(L1)≥...≥值(Lk)总是成立的，其中L0，L1，...，Lk表示列表L的(k+1)个位置以及值(Li)是在位置Li处的值。而且，在把得到的状态值归档在第二列表H中期间，按照所存储的状态值的大小的分类被保持，以使得值(H0)≤值(H1)≤...≤值(Hk)总是成立的，其中H 0，H1，...，Hk表示列表H的(k+1)个位置以及值(Hi)是在位置Hi处的值。

这以特别简单的方式实现这样的情形，其中列表L和H的分类总是被保证，以及例如一旦必须要考虑的最后的状态值已被节点得到，就不必执行费时的分类。特别是在结合上述的得到的状态值的顺序处理，这也保证第(k+1)最小的得到的状态值总是被存储在位置L0处，以及第(k+1)最大的得到的状态值总是被存储在位置H0处。

另外的优点可以从权利要求6和7描述的实施例中看到。在其中描述如何以特别清楚和简单的方式实现将状态值Z归档到第一列表L中和/或第二列表H中。为此，首先通过比较列表中的单元，例如从迄今归档的最大或最小单元开始，在列表L和H内确定相应于状态值Z的大小的位置。然后归档状态值Z，以使得列表L的所有的更大的单元“向下”移动一个位置，由于在位置L0处的值由位置L1处的值代替，位于位置L0处的列表L的最大值从列表L中被丢弃。同样的过程应用于把状态值归档到列表H的情形。

在一个优选实施例中，执行以下步骤：

-作为误差容限k的函数，一个可预先规定的端值组B，B＝{B0，B1，...，Bk}被预先规定，以使得B0＝0；Bi≤B(i+1)，对于所有的i∈{0，1，...，(k-1)}；以及2j＜B(j)，对于所有的j∈{1，...，k}；

-如果Bk＞n，则数值i，对于i∈{0，1，...，(k-1)}，被选择为得到的状态值的数目n的函数，以使得条件Bi≤n＜B(i+1)是成立的；

-如果Bk≤n，则选择i＝k；以及

-从存储在位置L(k-i)和H(k-i)处的值形成平均值。

这个实施例适合于即使在节点处得到的状态值的数目n没有达到以使得这个数目n小于(2k+2)的情形下保证时钟的同步。具体地，在这种情形下，达到实际的误差容限1，该误差容限不是预先规定的而是作为得到的状态值的数目n的函数、作为可预先规定的误差容限k的函数和作为可预先规定的端值B0，B1，...，Bk的函数被确定的，其中l≤k总是成立的。这个实施例因此具有优点，即使当在节点处有小于原先预期的数目的得到的状态值时保证在这个节点处的时钟同步。具体地，在这个实施例中，如果n＜(2k+2)，则具有误差容限1≤k的容许误差的同步是可能的。

有利地，以下的值是预先规定的：

-误差容限k＝2；

-端值B1＝3；以及

-端值B2＝8。

使用这些值，可以对于任何数目n的得到的状态值以特别有效的和快速的方式保证在通信系统——例如FlexRay——中的容许误差的时钟同步。

所述目的也通过节点实现，该节点

-具有时钟；

-具有用于得到状态值的装置，状态值取决于该节点的时基和/或其它节点的时基；

-具有包括(k+1)个位置的第一列表(L)和包括(k+1)个位置的第二列表(H)；

-具有用于把得到的状态值归档在第一列表(L)的相应位置的装置；

-具有用于把得到的状态值归档在第二列表(H)的相应位置的装置；

-具有用于从第一列表(L)的单元和第二列表(H)的单元形成平均值的装置；

-具有用于形成校正值的装置；以及

-具有用于校正时钟的装置。

优选地，在节点中执行如在权利要求1到9的任一权利要求中所要求的方法。

所述目的还通过上述类型的通信系统实现，其中至少一个节点

-具有时钟(15)；

-具有用于得到状态值的装置；

-具有包括(k+1)个位置的第一列表(L)和包括(k+1)个位置的第二列表(H)；

-具有用于把得到的状态值归档(120)在第一列表(L)的相应位置的装置；

-具有用于把得到的状态值归档(130)在第二列表(H)的相应位置的装置；

-具有用于从第一列表(L)的单元和第二列表(H)的单元形成(160)平均值(M)的装置；

-具有用于形成校正值(K)的装置；以及

-具有用于校正时钟(15)的装置。

优选地，在通信系统的至少一个节点中执行如在权利要求1到9的任一权利要求中所要求的方法。

以计算机程序的形式实施本发明是特别重要的。在这种情形下，计算机程序在计算机上——具体地是在微处理器上——运行，并且它适于执行按照本发明的方法。所以，在这种情形下，本发明通过计算机程序实施，这样，这个计算机程序以与计算机程序可执行的方法相同的方式表示本发明。计算机程序优选地被存储在存储器单元。所使用的存储器单元具体地可以是随机存取存储器、只读存储器或闪存存储器。

以硬件形式实施本发明也是重要的，以便硬件适合于执行按照本发明的方法。硬件的实施方案具有甚至更快速地执行按照本发明的方法的优点。

参照附图所示的实施例的例子进一步描述本发明，然而，本发明并不限于此。

图1示出由经由通信媒体进行通信的多个节点组成的通信系统；

图2a示出节点的选择的部件的示意图；

图2b示出如图2a所示的节点的部件的另一种排列的示意图；

图3示出具有多个帧的通信周期的示意图；

图4示出按照本发明的方法的流程图；

图5示出在执行按照本发明的方法期间存储在列表L和H中状态值Z的示意图，其中n＜(2k+2)；

图6示出类似于图5的的示意图，但其中n≥(2k+2)。

图1示出由多个节点10组成的通信系统1，所述节点经由通信媒体5被互相连接。通信媒体5被设计为例如遵循FlexRay技术规范或按照TTP(时间触发协议)的时间控制的总线系统(TTA-时间触发结构)。也可设想，通信媒体5按照另一个网络拓扑，例如环，被形成。

图1所示的每个节点10具有所谓的主机11和接口12。主机11可配置成例如形成在单个微芯片上的微计算机。同样地可以设想，主机11是整个计算机系统，它又包含多个计算机，这些计算机经由网络互相通信。

接口12位于主机11与通信媒体5之间。接口12例如通过把信息变换成相应于由通信媒体5预先规定的数据帧的消息格式而控制信息从主机11或到主机11的传输。一个帧典型地是按照预定义的法则被解译的一个比特组，该法则由消息格式规定。例如FlexRay的消息格式指定一个专门的SYNC比特，该比特表示所涉及的消息是否要被用于同步，以及一个LEN比特，该比特表示包含实际的消息(有用的数据)的数据字节的数目。

当然，也有可能，主机11和接口12仅仅被设计为在同一个微芯片上的不同的功能单元。

在时间控制的通信媒体5中，通信的带宽可以以一个(或多个)全球时间序列(被称为全球时间表)的形式被固定地预先规定。这样的时间表包括关于节点10何时借助于通信媒体5发送消息和它何时可以期待消息的信息。如果消息例如是以帧被发送的，则时间表具体地提供关于哪个帧是对于节点10可用于发送消息的信息。

由于在通信媒体5上的整个通信是借助于全球时间表被时间控制的，消息不需要包含任何接收者或发送者地址。每个节点10根据消息何时被发送来识别这个消息的发送者和接收者。因此在帧中不需要地址字段，由此增加带宽。

图2a示出接口12，它具有时钟15、微处理器20和存储器单元30。存储器单元30被设计为例如随机存取存储器(RAM)并具有可寻址的存储器区域L0，L1，...，Lk和H0，H1，...，Hk。接口12还具有另一个存储器单元31，它例如被配置为例如只读存储器(ROM)。在存储器单元31中，例如可以存储有计算机程序，该计算机程序被编程来执行按照本发明的方法。当然，也可以设想，存储器单元30和31被形成为单个存储器单元。

图2b所示的接口12同样地具有时钟15、微处理器20和存储器单元31。然而，在这种情形下，微处理器具有寄存器L0，L1，...，Lk和H0，H1，...，Hk。这里所示的接口12的实施例，与图2a所示的实施例相比较，具有优点：接入寄存器L0，L1，...，Lk和H0，H1，...，Hk所花费的时间比起在其它存储器单元的情形下更短。结果，当使用寄存器L0，L1，...，Lk和H0，H1，...，Hk时，而不是图2a所示的相应的存储器区域时，数据可以更加快速地被写入到位置L0，L1，...，Lk，H0，H1，...，Hk以及从这些位置更快速地读出该数据。

图3示出通信周期51，这个通信周期的开始由虚线52表示以及这个通信周期的结束由虚线53表示。在通信周期51开始时，例如发送所谓的SYNC符号55，这使得在通信中牵涉到的所有节点10有可能识别通信周期51的开始。然而，也有可能通信周期不用SYNC符号55开始。在通信周期51内，典型地发送多个帧71、72、73、74、...，这里作为例子示出其中的四个帧。在时间控制传输方法中，帧71、72、73、74在可规定的所谓的时隙内发送，这些时隙的开始在这里用参考数字61、62、63、64表示。在帧71、72、73、74之间有时间间隔，即所谓的帧间间隙81、82、83、84，在其中不发送消息。为了即使在稍微区分通信系统1内的节点10的时钟15的情形下仍允许这些帧-发送节点之一唯一地识别帧71、72、73、74，帧间间隙81、82、83、84是必需的。

为了经由通信媒体5通信的所有节点10以相对于它们分配给节点10的相同的方式接入帧71、72、73、74，特别重要的是，这些节点10的时钟是同步的。在这种情形下，时钟15可以位于主机11或接口12中。时钟15的同步过程在原理上可以同样地在主机11或接口12中进行。

然而，通信的带宽取决于在通信系统1中时钟15的同步的精度，因为--为了保证由所有的节点10唯一地识别帧71、72、73、74--帧71、72、73、74不是互相直接跟随，而是在帧71、72、73、74之间有帧间间隙81、82、83、84。这个帧间间隙81、82、83、84表示在第一帧71、72、73、74的末端与跟随的第二帧71、72、73、74的开始端之间经过的时间间隔。给定足够精确同步的时钟，因此可避免这样的情形：由此两个节点由于它们相对于时间表的当前时间而不同地解译相同的帧71、72、73、74，例如以使得其时钟15比全球时钟慢的节点10把第二帧71、72、73、74错误地解译为第一帧。

节点10的时钟15互相同步地越精确，则在各个帧71、72、73、74之间的帧间间隙81、82、83、84可以越小。在各个帧71、72、73、74之间的帧间间隙81、82、83、84越小，则通信带宽越大。

典型地，同步是借助于被集成在接口12中的专门硬件执行的，以便能够达到同样被集成在接口12中的时钟15的快速和精确的同步。

图4示出按照本发明的方法高度简化的流程图。方法在步骤100开始，例如这时在节点10中要执行被分配给这个节点10的时钟15的同步。在方法开始时，执行某些变量的初始化。作为例子，得到的状态值的数目n被设置为零(n＝0)。

在步骤110，得到状态值Z，例如借助于通信媒体5发送的帧71、72、73、74被节点10解译为同步消息，以及从帧71、72、73、74的相应的比特读出状态值Z，所述比特以消息格式而定义。在得到状态值Z后，得到的状态值的数目n被增加1(n++)。

在步骤120，如果状态值Z小于存储在列表L中的最大值，把得到的状态值Z归档在例如由寄存器L0到Lk形成的第一列表L中。为了保证头k个得到的状态值无论如何被存储在列表L中而不用检验有多少状态值已被存储在列表L，在步骤100的初始化阶段，寄存器L0到Lk用大于预期的任何状态值Z的值+∞进行初始化，这样，对于所有的ZS，Z＜+∞总是成立的。

下面将对于状态值Z归档到列表L中方面将示出使用伪代码符号的示例性方法。在这种情形下，存储在寄存器L0，...，Lk中的值被表示为L[0]，...，L[k]：

(11)for(i＝k；i≥0；i--){

(12)if(Z＜L[i]){

(13)for(j＝0；j＜i；j++){

(14)L[j]＝L[j+1]；

(15)}

(16)L[i]＝Z；

(17)break i；

(18)}

(19)}

在行(11)中，计数值i被初始化，以及规定第一循环。每次经过循环，从i＝k开始，数值i被减去值1(i--)。取决于i的数值，然后执行行(12)到(17)的指令。借助于结合行(12)的询问的第一循环，搜索整个列表L，寻找这样的位置或寄存器Li：其中状态值Z小于存储在该位置或寄存器Li中的数值。如果没有找到这样的位置，则不把数值Z归档到列表L中，而是拒绝它。然而，如果在行(12)中识别位置Li，则在行(13)初始化和开始第二循环，该第二循环由行(13)到(15)限定。在这个第二循环中，如果j＜i，在列表中的位置Lj处的每个数值由存储在下一个最高的位置处的数值L(j+1)代替。因此，在行(12)找到的“低于”位置Li的位置处的所有数值“向下”移动一个位置，在位置L0处的数值被丢弃。在行(16)，状态值Z则被存储在位置或寄存器Li，以及终止归档操作(break i)。

在图4所示的按照本发明的方法的步骤130中，类似于步骤120，如果状态值Z大于存储在列表H中的最小值，把得到的状态值Z归档到例如由寄存器H0到Hk形成的列表H中。为了保证头k个得到的状态值无论如何被存储在列表H而不用检验关于有多少状态值已被存储在列表H中，在步骤100的初始化阶段，寄存器H0到Hk用小于预期的任何状态值Z的数值-∞进行初始化，这样，对于所有的Z_S，Z＞-∞总是成立的。

在列表H中状态值Z的归档作为例子同样地用伪代码表示。在这种情形下，存储在寄存器H0，...，Hk中的数值被表示为H[0]，...，H[k]：

(h1)for(i＝k；i≥0；i--){

(h2)if(Z＞H[i]){

(h3)for(j＝0；j＜i；j++){

(h4)H[j]＝H[j+1]；

(h5)}

(h6)H[i]＝Z；

(h7)break i；

(h8)}

(h9)}

在行(h1)中，计数值i再次被初始化，以及规定第一循环。取决于i的数值，然后执行行(h2)到(h7)的指令。借助于结合行(h2)的询问的第一循环，搜索整个列表H，寻找这样的位置或寄存器Hi：其中状态值Z大于存储在该位置或寄存器Hi中的数值。如果没有找到这样的位置Hi，则不把数值Z归档到列表H中，而是拒绝它。然而，如果在行(h2)中识别这样的位置Hi，则在行(h3)中初始化和开始第二循环，第二循环由行(h3)到(h5)限定。在这个第二循环中，如果j＜i，在列表中的位置Hj处的每个数值由存储在下一个最高的位置处的数值H(j+1)代替。因此，在行(h2)找到的“低于”位置Hi的位置处的所有数值“向下”移动一个位置，在位置H0处的数值被丢弃。在行(h6)，状态值Z然后被存储在位置或寄存器Hi中，以及终止归档操作(break i)。

在步骤140，检验是否要得到新的状态值Z，例如因为另一个SYNC帧已被识别。如果要得到新的状态值Z，则方法在步骤110继续进行。如果不是这种情形，则在步骤150，数值j被确定为得到的状态值Z的数目n的函数和为端值Bi的函数。数值j被确定，以便即使在得到的状态值的数目n小于(2k+2)的情形下借助于按照本发明的方法的另外的步骤允许进行容许误差的同步。

数值j被确定，以使得

Bj≤n＜B(j+1)，对于j∈{0，1，...，(k-1)}

总是成立的。

在步骤100的初始化阶段，端值Bi(或Bj)被适易地初始化。在这种情形下，端值Bi被初始化，以使得它们满足以下条件：

B0＝0；

Bi≤B(i+1)，对于所有的i∈{0，...，k-1}；

2j＜Bj，对于所有的j∈{0，...，k}。

对于预先规定的误差容限k＝2，端值Bi，对于i∈{0，1，2}，例如被确定为如下：

B0＝0；

B1＝3；

B2＝8。

如果端值Bj是如上所选择的以及如果例如只得到五个状态值Z，因此数目n＝5以及因此j＝1，对于数值j。作为数值j的函数，在步骤160，从在每种情形下来自列表L的一个数值和来自列表H的一个数值中确定可被使用于同步的平均值M，例如按照以下公式进行计算：

$M=\frac{L(k-j)+H(k-j)}{2}$

(所谓的算术平均值)。

在其中得到的状态值的数目n≥(2k+2)的情形下，数值j是j＝k。在这种情形下，所以，从存储在位置L0和H0处的数值形成平均值M。如上所述，在步骤120和130，状态值Z被归档到列表L和H，以使得得到的状态值的最小值被放置在位置Lk以及得到的状态值的最大值被放置在位置Hk。而且，对于n≥(2k+2)，第(k+1)最小值被存储在位置L0而第(k+1)最大值被存储在位置H0。因此，如果n≥(2k+2)，则从得到的状态值的第(k+1)最小值和得到的状态值的第(k+1)最大值形成平均值M。这具体地意味着，当确定平均值时，不考虑第k最小的和第k最大的得到的状态值，并且这是按照误差容限k。

如果对于k＝2的端值Bi再次如上所述地被确定以及如果得到的状态值Z的数目n再次是n＝5，则数值j再次是j＝1，因此在这种情形下，从存储在位置L(k-1)＝L(1)和H(k-1)＝H(1)处的数值形成平均值。从这个例子可以看到，通过按照本发明的方法，容许误差的时钟同步是可能的，即使在n＜(2k+2)时。在这个例子中，这个可变的误差容限例如是l＝1。

在步骤170，校正值K被确定为平均值M的函数，在步骤180，分配给节点10的时钟15作为校正值K的函数被同步，以及在步骤190，然后本方法结束。校正值K可以例如是相对值，它考虑分配给节点10的时钟15的当前的状态值，这样，校正值K只需要被加到当前的状态值，用于时钟15的同步。

当然，可以设想，另外的步骤添加到图4所示的方法中，或可以省略某些步骤。具体地，可以设想，各个步骤可被组合和/或以不同的次序执行多个步骤或进行各个步骤。当然，也有可能，按照本发明的方法的实施方案可以偏离于例子，具体地，可以偏离于以伪代码所示的实施例的例子。

如图4所示的按照本发明的方法的实施例的例子例如可以以计算机程序的形式被实施。然而，为了具体地达到按照本发明的方法的更快速的实施方案，本方法也可以用硬件来实施，例如借助于所谓的ASIC(专用集成电路)来实施。也可以设想，已经现有的硬件，例如在接口10内的某一功能性单元，可被扩展以使得可以执行按照本发明的方法。

而且，所有的参考数字和索引号，例如列表L和H的位置的编号，不是固定的，而是可被认为逻辑指定。因此，可以设想，列表L和H以及这些列表的位置可以被不同地表示。也可以设想，进行编号的改变，具体地，分类次序的颠倒。如果分类次序要被颠倒，例如，第(k+1)最小值将被存储在位置L(k)以及第(k+1)最大值将被存储在位置H(k+1)。按照本发明的方法的步骤将必须随之调整，特别是步骤120、130和160。

图5示出用于把得到的状态值Z归档到列表L和H的程序过程的例子。在这种情形下，类似于如图4所示的按照本发明的方法的步骤120和130的说明，进行归档。示出了列表H和L，这些列表具有位置H0、H1、H2和L0、L1、L2。Z表示要被归档到列表L和H中的得到的状态值。在归档第一(n＝1)得到的状态值Z＝5之前，位置L0、L1、L2用数值+∞进行初始化，以及位置H0、H1、H2用值-∞进行初始化。在这种情形下，值-∞和+∞被选择使得-∞小于要得到的任何的状态值以及+∞大于要得到的任何的状态值，也就是说，对于所有的ZS，-∞＜Z＜+∞总是成立。

首先，类似于以上以伪代码描述的和如图4所示的实施例的例子，寻找其上要存储得到的数值Z的位置Li和Hi。如果分别有L[i]＞Z或H[i]＜Z，则这样的位置Li或Hi被识别，列表被从顶部到底部进行搜索，也就是说，在本实施例的例子中按L2→L1→L0和H2→H1→H0次序进行搜索。对于第一状态值Z＝5，位置L2和H2被确定。在位置L0和H0处的数值然后被在位置L1和H1处的数值替换，以及然后在位置L1和H1处的数值被在位置L2和H2处的数值替换。因此，在列表L和H中的数值在每种情形下“向下”移动一个位置，在位置L0和H0处的“最低”的数值被丢弃。状态值Z＝5然后被存储在位置L2和H2。

第二(n＝2)状态值Z＝7然后被得到以及按照以上的方法被存储在位置H2和L1。来自这些位置的数值再次向下移动一个位置，直至在位置L0和H0处的数值再次被丢弃为止。

第三(N＝3)状态值Z＝-3然后被得到以及按照以上的方法被存储在位置H0和L2。来自这些位置的数值再次向下移动一个位置。在位置L0和H0处的数值再次被丢弃。

在图5所示的实施例的例子中，假设没有检测到另外的状态值Z。数值j然后类似于图4的步骤150和160被确定，以及作为例子在那里给出的数值用于端值Bi。因此，在位置L(2-1)＝L(1)和H(2-1)＝H2处的数值被用来形成平均值M，这因此给出M＝5。

图6示出用于把得到的状态值Z归档到列表L和H的程序过程的另一个例子。在这种情形下，再次类似于如图4所示的按照本发明的方法的步骤120和130的说明，进行归档。

然而，在本例中，得到多于(2k+2)个状态值Z以及把它们归档到列表L和H。首先，正如已在图5上描述的，把头两个状态值Z＝5和Z＝7归档到列表L和H。然后归档另外的(2k+m-1)个状态值Z，m＞2，虽然在图6中这仅仅通过将虚线从(n＝2)转移到(n＝2k+m)来示出。

然后类似于图4的步骤120和130来处理第(2k+m)得到的状态值Z＝7以及在适当时归档到列表H和L。在这种情形下，存储在列表L中的所有的数值小于Z＝7。所以状态值Z＝7不存储在列表L中。然而，存储在列表H中的数值的检验显示，数值Z＝7要在位置H0处的数值被在位置H1处的数值替换后被存储在位置H1。在位置H0处的数值再次从该列表中被丢弃。

类似地，得到另一个最后的状态值Z＝-3，以及把它存储在位置L0。由于现在已得到多于(2k+2)个状态值，存储在位置L0和H0的数值被用来形成平均值M。因此，具有误差容限k＝2的时钟15的容许误差同步是可能的。

在图4和图5所示的例子中和在图4所示的实施例的例子中，可以设想，归档操作可被改变，以使得对于得到的状态值Z，首先检验它是小于还是大于存储在位置L0和H0处的数值，以及只在情形是这样时才起动寻找用于存储它的适当位置的处理过程。这样，有可能减小为执行按照本发明的方法所花费的时间，特别在如果得到的状态值的数目n通常显著地大于(2k+2)的情况下。

Claims (15)

1.一种用于分配给经由通信媒体(5)进行通信的节点(10)的时钟(15)的临时同步的方法，其特征在于以下步骤：

-至少对于要被同步的节点(10)：得到(110)取决于节点(10)的时基的状态值；

-对于所有得到的状态值：如果得到的状态值小于第(k+1)最小的单元或者小于或等于列表(L)的第(k+1)最小的单元并且其中k是可预先规定的误差容限，则把得到的状态值归档(120)在包括(k+1)个位置的第一列表(L)中的相应位置；

-对于所有得到的状态值：如果得到的状态值大于第(k+1)最大的单元或者大于或等于列表(H)的第(k+1)最大的单元，则把得到的状态值归档(130)在包括(k+1)个位置的第二列表(H)中的相应位置；

-如果n≥(2k+2)，其中n是得到的状态值的数目，则从第一列表(L)的第(k+1)最小的单元与第二列表(H)的第(k+1)最大的单元形成(160)平均值(M)；

-确定(170)校正值(K)为平均值(M)的函数；以及

-校正(180)要被同步的时钟(15)，以使得这个时钟(15)的当前状态值考虑到校正值。

2.如在权利要求1中所述的方法，其特征在于，顺序地执行把确定的状态值归档(120，130)在第一列表(L)中和/或第二列表(H)中。

3.如在权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，第一列表(L)由相应的寄存器(L0，L1，...，Lk)形成和/或第二列表(H)由相应的寄存器(H0，H1，...，Hk)形成。

4.如在前述权利要求的任一权利要求中所述的方法，其特征在于：

-第一列表(L)用大于预期的最大状态值的值进行初始化；和/或

-第二列表(H)用小于预期的最小状态值的值进行初始化。

5.如在前述权利要求的任一权利要求中所述的方法，其特征在于：

-在把得到的状态值归档(120)在第一列表(L)期间，按照所存储的状态值的大小的分类被保持，以使得值(L0)≥值(L1)≥...≥值(Lk)总是成立的，其中L0，L1，...，Lk表示列表(L)的(k+1)个位置以及值(Li)是在位置(Li)处的值；以及

-在把得到的状态值归档(130)在第二列表(H)期间，按照所存储的状态值的大小的分类被保持，以使得值(H0)≤值(H1)≤...≤值(Hk)总是成立的，其中H0，H1，...，Hk表示列表(H)的(k+1)个位置以及值(Hi)是在位置(Hi)处的值。

6.如在前述权利要求的任一权利要求中所述的方法，其特征在于，状态值(Z)被存储在第一列表(L)的位置(Li)作为以下步骤的函数：

-搜索位置(L0，L1，...，Lk)用于第一列表(L)的位置(Li)，以使得以下条件是成立的：

-值(L0)≥值(L1)≥...≥值(Li)≥Z≥值(L(i+1))≥...≥值(Lk)；

-如果没有找到这样的位置(Li)，则拒绝状态值(Z)；

-如果找到这样的位置(Li)，则对于所有的位置{(Lj)|0≤j＜i}，存储在位置(Lj)处的值值(Lj)由存储在位置L(j+1)处的值值(L(j+1))替换，以及状态值(Z)被存储在列表(L)的位置(Li)处。

7.如在前述权利要求的任一权利要求中所述的方法，其特征在于，状态值(Z)被存储在第二列表(H)的位置(Hi)作为以下步骤的函数：

-搜索位置(H0，H1，...，Hk)用于第二列表(H)的位置(Hi)，以使得以下条件是成立的：

-值(H0)≤值(H1)≤...≤值(Hi)≤Z≤值(H(i+1))≤...≤值(Hk)

-如果没有找到这样的位置(Hi)，则拒绝状态值(Z)；

-如果找到这样的位置(Hi)，则对于所有的位置{(Hj|0≤j＜i}，存储在位置Hj处的值值(Hj)由存储在位置H(j+1)处的值值(H(j+1))替换，以及状态值(Z)被存储在列表(H)的位置(Hi)处。

8.如在前述权利要求的任一权利要求中所述的方法，其特征在于，执行以下步骤：

-作为误差容限(k)的函数，一组(B)可预先规定的端值({B0，B1，...，B(k-1)})被预先规定，以使得

-B0＝0；Bi≤B(i+1)，对于所有的i∈{0，1，...，(k-1)}；以及

-2j＜B(j)，对于所有的j∈{1，...，(k)}；

-如果Bk＞n，则值i，对于i∈{0，1，...，(k-1)}，被选择为得到的状态值的数目n的函数，以使得条件Bi≤n＜B(i+1)是成立的；

-如果Bk≤n，则选择i＝k；以及

-从存储在位置L(k-i)和H(k-i)处的值值(L(k-j))和值(H(k-j))形成平均值(M)。

9.如在前述权利要求的任一权利要求中所述的方法，其特征在于，预先规定以下的数值：

-误差容限k＝2；

-端值B1＝3；以及

-端值B2＝8。

10.一种借助于通信媒体与其它节点(10)进行通信的节点(10)，其特征在于，该节点(10)

-具有时钟(15)；

-具有用于得到状态值的装置，状态值取决于该节点(10)的时基和/或其它节点的时基；

-具有包括(k+1)个位置的第一列表(L)和包括(k+1)个位置的第二列表(H)；

-具有用于把得到的状态值归档(120)在第一列表(L)的相应位置的装置；

-具有用于把得到的状态值归档(130)在第二列表(H)的相应位置的装置；

-具有用于从第一列表(L)的单元和第二列表(H)的单元形成(160)平均值(M)的装置；

-具有用于形成校正值(K)的装置；以及

-具有用于校正时钟(15)的装置。

11.如在权利要求10中所述的节点(10)，其特征在于，在节点(10)中执行如在权利要求1到9的任一权利要求中所述的方法。

12.一种具有经由通信媒体(5)进行通信的多个节点(10)的通信系统(1)，其特征在于，至少一个节点(10)

-具有时钟(15)；

-具有用于得到状态值的装置；

-具有包括(k+1)个位置的第一列表(L)和包括(k+1)个位置的第二列表(H)；

-具有用于把得到的状态值归档(120)在第一列表(L)的相应位置的装置；

-具有用于把得到的状态值归档(130)在第二列表(H)的相应位置的装置；

-具有用于从第一列表(L)的单元和第二列表(H)的单元形成(160)平均值(M)的装置；

-具有用于形成校正值(K)的装置；以及

-具有用于校正时钟(15)的装置。

13.如在权利要求12中所述的通信系统(1)，其特征在于，在至少一个节点(10)中执行如在权利要求1到9的任一权利要求中所述的方法。

14.一种可在计算机上，具体地是在微处理器上，运行的计算机程序，其特征在于，当该计算机程序在计算机上运行时，计算机程序被编程来执行如在权利要求1到9的任一权利要求中所述的方法。

15.如在权利要求14中所述的计算机程序，其特征在于，计算机程序被存储在存储器单元中，具体地被存储在随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或闪存存储器中。

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