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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Master-Steuervorrichtung, welche eine Zeitsynchronisation einer Vielzahl von damit über ein Netzwerk verbundenen Steuervorrichtungen ausführt, und ein diese Master-Steuervorrichtung verbindendes Synchronkommunikationssystem.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In den vergangenen Jahren tauschen in einem System, bei welchem eine Vielzahl von Steuervorrichtungen mit einem Netzwerk verbunden sind und eine Kommunikation ausführen, beispielsweise in einem Fahrzeug oder etwas Ähnlichem, die entsprechenden Steuervorrichtungen Daten miteinander aus und eine Steuerung muss ausgeführt werden, um diese Daten zusammenzuführen.
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Im Allgemeinen ist jede Steuervorrichtung mit einem unabhängigen Timer ausgestattet und bestimmt einen Berechnungszeitpunkt oder eine Steuerverarbeitung auf der Basis des Timers. Falls eine Vielzahl von Steuervorrichtungen in Verbindung miteinander betrieben werden, ist es notwendig einen Berechnungszeitpunkt oder eine Steuerverarbeitung einer jeden Steuervorrichtung zu synchronisieren.
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Insbesondere weist in einem Steuersystem, welches eine hochgenaue Steuerung erfordert, eine Abweichung eines Timings einer jeden Steuervorrichtung einen großen Effekt auf. Zusätzlich ist es nicht nur während eines tatsächlichen Betriebs sondern ebenso in einem Entwicklungsstadium nützlich die Steuervorrichtungen zu synchronisieren. Zum Zeitpunkt eines Auftretens eines Problems, kann das Problem reproduziert werden, um die Ursache für das Problem zu bestimmen, und eine Abweichung des Timings einer jeden Steuervorrichtung erhöht eine Zeit, welche zum Reproduzieren des Problems benötigt wird.
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Aufgrund eines solchen Stands der Technik, wenn eine Vielzahl von Steuervorrichtungen eine Kommunikation über ein Netzwerk ausführen, nimmt die Notwendigkeit für eine Timing-Synchronisation zu, das heißt eine Synchronisation von Timern der jeweiligen Steuervorrichtungen, um einen Berechnungszeitpunkt oder eine Steuerverarbeitung einzustellen.
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Patentdokument 1 beschreibt ein Verfahren, bei welchem eine Master-Steuervorrichtung und zwei oder mehr Slave-Steuervorrichtungen bestimmt sind, ein lokaler Timerwert der Slave-Steuervorrichtung wird auf einen lokalen Timerwert der Master-Steuervorrichtung eingestellt, der lokale Timerwert der Master-Steuervorrichtung wird dann auf den lokalen Timerwert der Slave-Steuervorrichtung eingestellt, und dann berechnet jede der anderen Slave-Steuervorrichtungen, welche den lokalen Timerwert der Slave-Steuervorrichtung empfangen, die Zeitdifferenz zwischen dem empfangenen lokalen Timerwert der Slave-Steuervorrichtung und einem eigenen lokalen Zeitwert und addiert die Zeitdifferenz zu dem lokalen Timerwert der Master-Steuervorrichtung.
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Patentdokument 2 beschreibt ein Verfahren, bei welchem ein hochgenauer Oszillator nicht für jede Steuervorrichtung vorgesehen ist und eine genaue Zeit mit einem geringen Fehler durch die Steuervorrichtungen geteilt wird.
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In Patentdokument 2 gibt eine Master-Steuervorrichtung, welche auf der Basis eines von einem Kristall- Oszillator zugeführten Referenztaktsignal betrieben wird, ein Zyklisches-Pulsweitenmodulation (PWM) Signal aus. Jede mit der Master-Steuervorrichtung über einen gemeinsamen Bus verbundene Slave-Steuervorrichtung detektiert eine abfallende Flanke des PWM Signals, erzeugt einen Referenztakt mit einem zu einem Randintervall gehörigen Zyklus, über einen darin vorgesehenen Takterzeugungsschaltkreis, wird auf der Basis des Taktes betrieben und synchronisiert die Zeit mit der der Master-Steuervorrichtung durch Korrigieren einer durch die Slave-Steuervorrichtung getakteten Zeit, auf der Basis eine in dem PWM Signal umfassten Information.
- Patentdokument 1: japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2004-64123 (Seiten 9-12, 4)
- Patentdokument 2: japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2015-23345 (Seite 5-9, 4)
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In Patentdokument 1, um eine Kommunikation durch eine Kollision von Nachrichten oder etwas Ähnlichem zu dem Übertragungszeitpunkt des lokalen Timerwerts zu ergänzen, wird die Zeitdifferenz zwischen dem lokalen Timerwert der Slave-Steuervorrichtung, welche von jeder der anderen Slave-Steuervorrichtungen empfangen ist, und dem eigenen lokalen Zeitwert zu dem lokalen Timerwert der Master-Steuervorrichtung addiert.
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Entsprechend können die Timer der jeweiligen Steuervorrichtungen synchronisiert werden. Dies bedeutet, dass die Timer in dem geschlossenen System synchronisiert sind, sodass eine Synchronisation mit der Echtzeit nicht erzielt werden kann.
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Zusätzlich wird eine Korrektur aufgrund einer Verzögerung einer Kommunikation ausgeführt, allerdings wird eine Verarbeitungsverzögerung oder etwas Ähnliches in einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) neben der Kommunikation nicht berücksichtigt. Somit ist in dem durch jede Steuervorrichtung übertragenen lokalen Timerwert ein Fehler umfasst und, falls die entsprechenden lokalen Timerwerte unterschiedliche Fehler umfassen, gibt es eine Möglichkeit, dass Zeiten der entsprechenden Steuervorrichtungen nicht genau synchronisiert werden.
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In Patentdokument 2, da die Timer der Slave-Steuervorrichtungen auf der Basis des von der Master-Steuervorrichtung übertragenen PWM Signals synchronisiert sind, kann eine Synchronisation mit der Echtzeit in dem Gesamtsystem erzielt werden.
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Zusätzlich gibt Patentdokument 2 bezüglich einer Verzögerungszeit zum Zeitpunkt einer Zeitkorrektur an, dass eine Verzögerung von dem Zeitpunkt, wenn ein lokaler Timerwert durch die Master-Steuervorrichtung erzeugt wird, bis zu der Zeit, wenn eine Zeitkorrektur basierend auf diesem lokalen Timerwert ausgeführt wird, durch die Slave-Steuervorrichtung berücksichtigt wird.
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Allerdings beschreibt Patentdokument 2 kein bestimmtes Verfahren zum Berechnen einer Verzögerung und zum Berücksichtigen der Verzögerung.
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Darüber hinaus wird ein Timing-Synchronisationsverfahren ebenso in einer offenen Fahrzeugsystemarchitektur (AUTOSAR) bestimmt, welches ein Standard für Automobilsoftware ist.
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Allerdings werden eine Verzögerungszeit, bis eine Master-Steuervorrichtung eine Übertragung einer Nachricht abschließt, und eine Verzögerungszeit, bis jede Slave-Steuervorrichtung eine Empfangsbenachrichtigung über die Nachricht sendet, berücksichtigt, allerdings werden Verzögerungen außer einer Berechnungsverzögerung und einer Kommunikationsverzögerung nicht berücksichtigt.
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Darüber hinaus umfasst jede Slave-Steuervorrichtung ein Mittel zum Bestätigen einer Synchronisation mit der empfangenen lokalen Zeit der Master-Steuervorrichtung, allerdings umfasst die empfangene lokale Zeit der Master-Steuervorrichtung eine Unsicherheit, und somit kann eine Synchronisation mit dieser lokalen Zeit nicht unbedingt zum Sicherstellen einer geeigneten Synchronisation zwischen der Master-Steuervorrichtung und der Slave-Steuervorrichtung angenommen werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Master-Steuervorrichtung bereitzustellen, welche eine Timing-Synchronisation einer Vielzahl von damit über ein Netzwerk verbundenen Slave-Steuervorrichtungen bestätigen kann, und ein diese Master-Steuervorrichtung verbindendes Synchronkommunikationssystem.
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Eine Master-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Master-Steuervorrichtung, welche mit einer Vielzahl von Slave-Steuervorrichtungen über ein Netzwerk verbunden ist, wobei die Master-Steuervorrichtung umfasst: eine Master-seitige Timing-Synchronisationseinheit zum Einfügen einer eigenen lokalen Zeit in eine erste Nachricht und zum Übertragen der ersten Nachricht an die Slave-Steuervorrichtungen; eine Nachrichtempfangsdifferenzberechnungseinheit zum Berechnen einer Differenz zwischen einer Empfangszeit einer von der Slave-Steuervorrichtung übertragen zweiten Nachricht, zu einem entsprechend der lokalen Zeit korrigierten Timing, und einer berechneten Nachrichtempfangsvorhersagezeit; und eine Timing-Korrekturbetragsberechnungseinheit zum Berechnen eines Korrekturbetrags für ein Timing der Slave-Steuervorrichtungen unter Verwendung der durch die Nachrichtempfangsdifferenzberechnungseinheit berechneten Differenz.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung, da die Master-Steuervorrichtung eine mit einer Vielzahl von Slave-Steuervorrichtungen über ein Netzwerk verbundene Master-Steuervorrichtung ist, wobei die Master-Steuervorrichtung umfasst: eine Master-seitige Timing-Synchronisationseinheit zum Einfügen einer eigenen lokalen Zeit in eine erste Nachricht und zum Übertragen der ersten Nachricht an die Slave-Steuervorrichtungen; eine Nachrichtempfangsdifferenzberechnungseinheit zum Berechnen einer Differenz zwischen einer Empfangszeit einer von den Slave-Steuervorrichtungen übertragenen zweiten Nachricht, zu einem entsprechend der lokalen Zeit korrigierten Timing, und einer vorab berechneten Nachrichtempfangsvorhersagezeit; und eine Timing-Korrekturbetragsberechnungseinheit zum Berechnen eines Korrekturbetrags für ein Timing der Slave-Steuervorrichtungen unter Verwendung der durch die Nachrichtempfangsdifferenzberechnungseinheit berechneten Differenz, kann eine Timing-Synchronisation der Vielzahl von über das Netzwerk verbundenen Slave-Steuervorrichtungen bestätigt werden, und kann eine Korrektur ausgeführt werden, wenn eine solche Synchronisation nicht erzielt wurde.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches ein Synchronkommunikationssystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist ein funktionales Konfigurationsdiagramm, welches eine Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3 ist ein funktionales Konfigurationsdiagramm, welches Slave-Steuervorrichtungen des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Timing-Synchronisationsverfahren der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Timing-Synchronisationsverfahren einer jeden Slave-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 6 ist ein Diagramm, welches durch die Slave-Steuervorrichtungen des Synchronkommunikationssystems verwaltete Planungstabellen zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 7 ist ein Diagramm, welches Aufgaben und Aktivierungszeitpunkte davon bei dem durch die Slave-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwalteten Planungstabellen zeigt;
- 8 ist ein Diagramm, welches einen Synchronisationszähler und Aktivierungszeitpunkte der Aufgaben bei der Planungstabelle der Slave-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 9 ist ein Diagramm, welches eine Datenbank in der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Timing-Synchronisationsbestimmungsverfahren der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 11 ist ein Diagramm, welches ein Timing-Synchronisationsbestätigungsverfahren der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 12 ist ein Diagramm, welches ein Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 13 ist ein Flussdiagramm, welches ein Timing-Synchronisationskorrekturverfahren der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 14 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Zählnummer und einem vorläufigen Korrekturbetrag der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 15 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zum Hinzufügen, zu einer Timing-Synchronisation, einen Prozess zum Addieren eines Offsetbetrags zu einer Timing-Synchronisationskorrektur der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; und
- 16 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches den Fall zeigt, bei welchem die Funktionen der Steuervorrichtungen des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durch Hardware umgesetzt sind.
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Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
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Ausführungsform 1
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines Synchronkommunikationssystems mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
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1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches ein Synchronkommunikationssystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt
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In 1 umfasst das Synchronkommunikationssystem eine Master-Steuervorrichtung 110, eine Slave-Steuervorrichtung 120 und eine Slave-Steuervorrichtung 130. Die Master-Steuervorrichtung 110, die Slave-Steuervorrichtung 120 und die Slave-Steuervorrichtung 130 sind miteinander über einen Kommunikationsbus 940 beispielsweise einen Steuerbereichsnetzwerk (CAN) Bus verbunden.
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Die Master-Steuervorrichtung 110, die Slave-Steuervorrichtung 120 und die Slave-Steuervorrichtung 130 werden zusammen als Steuervorrichtungen bezeichnet.
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Die Master-Steuervorrichtung 110 ist wie folgt ausgebildet.
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Die Master-Steuervorrichtung 110 umfasst Hardwarevorrichtungen, das heißt einen Prozessor 911, einen Timer 912, einen Speicher 913, eine Hilfsspeichervorrichtung 914 und eine Kommunikationsschnittstelle 915, welche später beschrieben wird. Diese Hardwarevorrichtungen sind miteinander über eine Signalleitung verbunden.
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Der Prozessor 911 ist ein integrierter Schaltkreis (IC), welcher eine Berechnungsverarbeitung ausführt und die anderen Hardwarevorrichtungen steuert. Beispielsweise ist der Prozessor 911 eine CPU, ein Digitalsignalprozessor (DSP) oder eine grafische Verarbeitungseinheit (GPU).
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Der Timer 912 zählt ein Taktsignal von einem oszillierenden Schaltkreis. Der oszillierende Schaltkreis ist beispielsweise ein Kristalloszillator oder ein keramischer Vibrator.
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Der Speicher 913 ist eine flüchtige Speichervorrichtung. Der Speicher 913 wird ebenso als eine Hauptspeichervorrichtung oder ein Hauptspeicher bezeichnet. Beispielsweise ist der Speicher 913 ein Arbeitsspeicher (RAM). In den Speicher 913 gespeicherte Daten werden nach Notwendigkeit in der Hilfsspeichervorrichtung 914 gespeichert.
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Die Hilfsspeichervorrichtung 914 ist eine nicht flüchtige Speichervorrichtung. Beispielsweise ist die Hilfsspeichervorrichtung 914 ein nur Lesespeicher (ROM), eine Festplatte (HDD) oder ein Flashspeicher. In der Hilfsspeichervorrichtung 914 gespeicherte Daten werden in den Speicher 913 nach Notwendigkeit geladen.
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Die Kommunikationsschnittstelle 915 ist beispielsweise ein Steuerbereichsnetzwerk (CAN), ein lokales zwischen Verbindungsnetzwerk (LIN), ein FlexRay (eingetragene Handelsmarke) oder Ethernet (eingetragene Handelsmarke).
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Die Slave-Steuervorrichtung 120 ist wie folgt ausgebildet.
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Hardwarevorrichtungen, das heißt ein Prozessor 921, ein Timer 922, ein Speicher 923, eine Hilfsspeichervorrichtung 924 und eine Kommunikationsschnittstelle 925 sind miteinander über eine Signalleitung verbunden.
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Der Prozessor 921, der Timer 922, der Speicher 923, die Hilfsspeichervorrichtung 924, und die Kommunikationsschnittstelle 925 sind jeweils ähnlich zu dem Prozessor 911, dem Timer 912, dem Speicher 913, der Hilfsspeichervorrichtung 914 und der Kommunikationsschnittstelle 915.
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Ebenso sind in der Slave-Steuervorrichtung 130, ähnlich zu der Slave-Steuervorrichtung 120, Hardwarevorrichtungen, das heißt ein Prozessor 931, einen Timer 932, ein Speicher 933, eine Hilfsspeichervorrichtung 934 und eine Kommunikationsschnittstelle 935, miteinander über eine Signalleitung verbunden.
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Der Prozessor 931, der Timer 932, der Speicher 933, die Hilfsspeichervorrichtung 934 und die Kommunikationsschnittstelle 935 sind jeweils ähnlich zu dem Prozessor 911, dem Timer 912, dem Speicher 913, der Hilfsspeichervorrichtung 914 und der Kommunikationsschnittstelle 915.
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2 ist ein funktionales Konfigurationsdiagramm, welches die Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 2 bezeichnen Bezugszeichen 110 und 911-915 jeweils dieselben Komponenten wie in 1. Die Master-Steuervorrichtung 110 in 2 umfasst Softwareelemente, das heißt eine Timing-Synchronisationseinheit 111 (Master-seitige Timing-Synchronisationseinheit), eine Nachrichtempfangszeitvorhersageeinheit 112, eine Timing-Synchronisationsbestimmungseinheit 113 (Nachrichtempfangsdifferenzberechnungseinheit), eine Timing-Synchronisationskorrektureinheit 114 (Timing-Korrekturbetragsberechnungseinheit), welche später beschrieben wird. Hier sind die Softwareelemente Elemente, welche durch Software umgesetzt sind.
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In der Hilfsspeichervorrichtung 914 wird ein Timing-Synchronisation (Master) Programm zum Ausführen der Funktion der Timing-Synchronisationseinheit 111, der Nachrichtempfangszeitvorhersageeinheit 112, der Timing-Synchronisationsbestimmungseinheit 113 und der Timing-Synchronisationskorrektureinheit 114 gespeichert. Das Timing-Synchronisation (Master) Programm wird in den Speicher 913 geladen und durch den Prozessor 911 ausgeführt.
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Zusätzlich wird in die Hilfsspeichervorrichtung 914 ein Betriebssystem (OS) gespeichert. Zumindest ein Teil des OS wird in den Speicher 913 geladen und durch den Prozessor 911 ausgeführt.
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Das heißt, der Prozessor 911 führt das Timing-Synchronisation (Master) Programm durch Ausführen des OS aus.
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Durch Ausführen des Timing-Synchronisation (Master) Programm erhaltene Daten werden in einer Speichervorrichtung wie beispielsweise dem Speicher 913, der Hilfsspeichervorrichtung 914, einem Register in dem Prozessor 911 oder einem Cachespeicher in dem Prozessor 911 gespeichert.
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Der Timer 912 fungiert als eine Zählereinheit 190, welche ein Taktsignal zählt und den Zählerwert in eine Zeit umwandelt.
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Der Speicher 913 fungiert als eine Speichereinheit 191, welche Daten speichert. Allerdings kann eine andere Speichervorrichtung als die Speichereinheit 191 anstelle des Speichers 913 oder zusammen mit dem Speicher 913 fungieren.
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Die Kommunikationsschnittstelle 915 fungiert als: eine Empfangseinheit 192, welche eine auf dem Kommunikationsbus fließende Nachricht empfängt und die Nachricht von einem analogen Signal in ein digitales Signal umwandelt, um Daten zu erfassen; und eine Übertragungseinheit 193, welche ein digitales Signal in ein analoges Signal umwandelt und eine ein bestimmtes Protokoll erfüllende Nachricht überträgt, auf dem Kommunikationsbus.
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3 ist ein funktionales Konfigurationsdiagramm, welches die Slave-Steuervorrichtungen des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 3 bezeichnen die Bezugszeichen 120, 130, 921-925 und 931-935 dieselben Komponenten wie in 1.
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Die Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 umfassen Softwareelemente, das heißt jeweils Timing-Synchronisationseinheiten 121 und 131 (Slave-seitige Timing-Synchronisationseinheiten und Nachrichtenübertragungseinheiten 122 und 132.
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In den entsprechenden Hilfsspeichervorrichtungen 924 und 934 der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130, werden Timing-Synchronisation (Slave) Programme zum Ausführen der Funktion der Timing-Synchronisationseinheiten 121 und 131 und der Nachrichtenübertragungseinheiten 122 und 132 gespeichert. Die jeweiligen Timing-Synchronisation (Slave) Programme werden in die jeweiligen Speicher 923 und 933 geladen und durch die zugehörigen Prozessoren 921 und 931 ausgeführt.
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Zusätzlich werden OSs in den entsprechenden Hilfsspeichervorrichtungen 924 und 934 gespeichert. Zumindest Teile der OSs werden in die entsprechenden Speicher 923 und 933 geladen und durch die zugehörigen Prozessoren 921 und 931 ausgeführt.
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Das heißt, die entsprechenden Prozessoren 921 und 931 führen die Timing-Synchronisation (Slave) Programme durch Ausführen der OSs aus.
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Der Timer 922 der Slave-Steuervorrichtung 120 und der Timer 932 der Slave-Steuervorrichtung 130 fungieren jeweils als Synchronisationszähler 230 und 240, welche jeweils ein Taktsignal zählen und den Zählwert in eine Zeit umwandeln.
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Der Speicher 923 der Slave-Steuervorrichtung 120 und der Speicher 933 der Slave-Steuervorrichtung 130 fungieren jeweils als Speichereinheiten 231 und 241, welche Daten speichern.
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Allerdings können andere Speichervorrichtungen als die Speichereinheiten 231 und 241 anstelle der Speicher 923 und 933 oder zusammen mit den Speichern 923 und 933 fungieren.
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Die Kommunikationsschnittstellen 925 und 935 der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 fungieren jeweils als: Empfangseinheiten 232 und 242, welche jeweils eine auf dem Kommunikationsbus fließende Nachricht empfangen und die Nachricht von einem analogen Signal in ein digitales Signal umwandeln, um Daten zu erfassen; und Übertragungseinheiten 233 und 243, welche jeweils ein digitales Signal in ein analoges Signal umwandeln und eine ein bestimmtes Protokoll erfüllende Nachricht übertragen, auf dem Kommunikationsbus.
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6 ist ein Diagramm, welches durch die Slave-Steuervorrichtungen des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwaltete Planungstabellen zeigt.
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In 6 ist eine Planungstabelleninformation 200 gezeigt, welches eine Information über eine Planungstabelle ist, welche jeweils durch das OSs der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 verwaltet wird, und einen Zyklus 210 der Planungstabelle, auf der Planungstabelle zu aktivierende Aufgaben und Aktivierungszeitpunkte davon werden beschrieben. Planungstabellen 201 und 202 gehören jeweils zu den Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130.
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Die Planungstabellen 201 und 202 werden in den Hilfsspeichervorrichtungen 924 und 934 der zugehörigen Slave-Steuervorrichtungen gespeichert, in die Speicher geladen und ausgelesen.
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Aufgaben 211-214 werden mit Bezug zur 7 beschrieben.
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In den Zellen der Slave-Steuervorrichtungen werden Identifikationsnummern 1 und 2 gespeichert. Hier gibt die Identifikationsnummer 1 die Slave-Steuervorrichtung 120 an und gibt die Identifikationsnummer 2 die Slave-Steuervorrichtung 130 an. Dasselbe gilt für die 9, 12 und 14, welche später beschrieben werden.
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7 ist ein Diagramm, welches die Aufgaben und die Aktivierungszeitpunkte davon auf der durch die Slave-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwalteten Planungstabelle zeigt.
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In 7 sind die in der Planungstabelle 201 der Slave-Steuervorrichtung 120 in der in 6 gezeigten Planungstabelleninformation 200 gezeigten Aufgaben und Aktivierungszeitpunkte davon gezeigt.
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7 zeigt, das in einem Zyklus von 10 ms der Planungstabelle, die Kommunikationsüberwachungsaufgabe 211 bei 3 ms aktiviert wird, die Nachrichtenübertragungsaufgabe 212 bei 5 ms aktiviert wird, die Steueranwendung 1 Aufgabe 213 bei 7 ms aktiviert wird und die Speichermanagementaufgabe 214 bei 9 ms aktiviert wird.
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7 ist ein Diagramm, welches den Synchronisationszähler und die Aktivierungszeiten der Aufgaben bei der Planungstabelle der Slave-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 7 sind der Synchronisationszähler 230 in der Slave-Steuervorrichtung 120 und die Aktivierungszeiten der bei der Planungstabelle 201 verwalteten Aufgaben gezeigt. Der Zyklus des Synchronisationszählers 230 ist „10“, was gleich dem Zyklus 210 der Planungstabelle 201 ist, A, B und C werden später beschrieben.
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9 ist ein Diagramm, welches eine Datenbank in der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 9 ist eine Datenbank 300 in der Hilfsspeichervorrichtung 914 der Master-Steuervorrichtung 110 gespeichert. Die Datenbank 300 hat die Zyklen der Planungstabellen, Aktivierungszeitpunkte von Nachrichtenübertragungsaufgaben, Nachrichtenidentifikationskennzeichen, Nachrichtenverzögerungszeiten und Schwellenwerte für vorhergesagte Zeiten der entsprechenden Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130. Die Nachrichtenidentifikationskennzeichen, die Nachrichtenverzögerungszeiten und die Schwellenwerte für vorhergesagte Zeiten werden später beschrieben.
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11 ist ein Diagramm, welches ein Timing-Synchronisationsbestätigungsverfahren der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 11 sind die Planungstabellen der Slave-Steuervorrichtung 120 und eine globale Zeit gezeigt, und eine Nachrichtenübertragungsaufgaben-Aktivierungsposition bei der Planungstabelle ist gezeigt.
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Weiter sind eine globale Zeit T_g, eine Nachrichtempfangszeit T_r, eine Nachrichtempfangsvorhersagezeit T_p, eine Position T_c bei der Planungstabelle, eine Aktivierungswartezeit T_n und eine Nachrichtenverzögerungszeit T_d gezeigt, welche später beschrieben wird.
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12 ist ein Diagramm, welches ein Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 12 hat ein Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis 400 Nachrichtempfangsvorhersagezeiten, Nachrichtempfangszeiten und Unterschiede der entsprechenden Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 und hat ebenso die Schwellenwerte für in der Datenbank 300 gehaltene vorhergesagte Zeiten.
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14 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Zählernummer und einem vorübergehenden Korrekturbetrag der Master-Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 14 sind vorübergehende Korrekturbeträge und Zählernummern der entsprechenden Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 gezeigt. Hier ist jede Zählernummer eine Nummer, welche durch Zählen von Slave-Steuervorrichtungen erhalten wird, für welche ein Ergebnis, welches durch Subtrahieren des vorübergehenden Korrekturbetrags von einer Differenz dt der Slave-Steuervorrichtung 120 oder 130 erhalten wird, innerhalb des für die Slave-Steuervorrichtung bereitgestellten Schwellenwerts liegt.
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Als Nächstes wird ein Betrieb beschrieben.
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Zuerst wird ein Master-seitiges Timing-Synchronisationsverfahren durch die Timing-Synchronisationseinheit 111 der Master-Steuervorrichtung 110 mit Bezug zu 4 beschrieben.
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In Schritt S101 erfasst die Zählereinheit 190 eine lokale Zeit und die Speichereinheit 191 speichert die erfasste lokale Zeit darin. Die durch die Master-Steuervorrichtung 110 erfasste lokale Zeit wird als eine globale Zeit bestimmt, um ein Timing einer Berechnungsverarbeitung oder eine Steuerung der Slave-Steuervorrichtung 120 und der Slave-Steuervorrichtung 130 mit der durch die Master-Steuervorrichtung 110 erfassten lokalen Zeit zu synchronisieren.
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Als Nächstes wird im Schritt S102 in einer Nachrichtenübertragungsaufgabe, welche in der Master-Steuervorrichtung 110 bestimmt ist und durch das OS gemanagt wird, die in der Speichereinheit 191 gespeicherte globale Zeit in einer zugewiesenen Nachricht (erste Nachricht) (nachfolgend Timing-Synchronisationsnachricht) gespeichert, und die Timing-Synchronisationsnachricht mit der darin gespeicherten globalen Zeit wird an die Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 übertragen. Die Timing-Synchronisationsnachricht ist beispielsweise durch ein in der Nachricht umfasstes Identifikationskennzeichen bestimmt.
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Als Nächstes wird ein Slave-seitiges Timing-Synchronisationsverfahren durch jede der Timing-Synchronisationseinheiten 121 und 131 der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 mit Bezug zu 5 beschrieben.
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Im Schritt S201 wird die durch die Master-Steuervorrichtung 110 übertragene Timing-Synchronisationsnachricht empfangen und die globale Zeit wird daraus entnommen. Die entnommene globale Zeit wird in dem Zyklus des Synchronisationszählers umgewandelt, welche durch jede der OSs der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 verwaltet wird, und der Wert des Synchronisationszählers einer jeden Slave-Steuervorrichtung 120 und 130 wird mit dem aus der Umwandlung resultierenden Wert aktualisiert.
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Hierbei bezieht sich die Umwandlung auf den Zyklus auf eine Umwandlung des Werts der globalen Zeit in eine zugehörige Position in dem Zyklus eines jeden Synchronisationszählers 230 und 240.
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Die Zyklen der Synchronisationszähler 230 und 240 sind identisch zu den Zyklen der Planungstabellen, und die Aktivierungszeiten der auf den Planungstabellen verwalteten Aufgaben wird durch die Werte des Synchronisationszählers 230 und 240 bestimmt.
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Als Nächstes wird im Schritt S202 die Differenz zwischen dem aktualisierten Synchronisationszählerwert und der aktuellen Position auf der in jeder Slave-Steuervorrichtung 120 und 130 bestimmten Planungstabelle berechnet.
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Im Schritt S203 werden die Aktivierungszeiten der Aufgaben, welche auf der in jeder Slave-Steuervorrichtung 120 und 130 bestimmten Planungstabelle verwaltet werden, entsprechend der berechneten Differenz geändert.
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In einem bestimmten Verfahren für die Änderung werden die Aktivierungszeiten der Aufgaben von bestimmten Werten verschoben, in der Reihenfolge von Aufgaben, welche näher zu der aktuellen Position auf der Planungstabelle sind, aus den auf der Planungstabelle verwalteten Aufgaben. Für eine Breite, um welche das Timing verschoben wird, kann eine Beschränkung vorgesehen sein.
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Ein Steuertiming der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 wird mit einem Steuertiming der Master-Steuervorrichtung 110 durch die Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 synchronisiert, welche die Schritte S201 bis S203 ausführen.
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Als Nächstes wird der Timing-Synchronisationsprozess (Verfahren) durch jede Slave-Steuervorrichtung 120 und 130, welcher in den Schritten S201 bis S203 in 5 gezeigt ist, mittels eines bestimmten Beispiels mit Bezug zu den 6 bis 8 beschrieben.
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In den durch die jeweiligen OSs der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 verwalteten Planungstabellen in 6 sind die Zyklen der Planungstabellen, die auf den Planungstabellen zu aktivierenden Aufgaben und die Aktivierungszeiten davon gezeigt.
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Die entsprechenden Planungstabellen 201 und 202 in der Planungstabelleninformation 200 in 6 werden in den entsprechenden Hilfsspeichervorrichtungen 924 und 934 der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 gespeichert, in den Speicher geladen und ausgelesen.
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In der Planungstabelle 201 der Slave-Steuervorrichtung 120 in 7 sind die Aufgaben und die Aktivierungszeiten davon, welche in der Planungstabelle 201 in der Planungstabelleninformation 200 in 6 gezeigt sind, zusammen mit dem Zyklus 210 der Planungstabelle gezeigt. In einem bestimmten Beispiel wird eine Timing-Synchronisation zwischen der Master-Steuervorrichtung 110 und der Slave-Steuervorrichtung 120 gezeigt.
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Als Nächstes wird 8 genau beschrieben.
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8 zeigt den Synchronisationszähler 230 in der Slave-Steuervorrichtung 120 und die Aktivierungszeiten der bei der Planungstabelle verwalteten Aufgaben und der Zyklus des Synchronisationszählers 230 ist“ 10", was identisch zu dem Zyklus 210 der Planungstabelle ist.
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Bei A in 8 ist gezeigt, dass der Synchronisationszähler 230 in die durch die Master-Steuervorrichtung 110 übertragene globale Zeit umgewandelt wird. Falls die globale Zeit gleich „26“ ist, wenn die globale Zeit in dem Zyklus des Synchronisationszählers 230 umgewandelt wird, wird „6“ erhalten, und der Synchronisationszählerwert wird von „4“ auf „6“ aktualisiert. Dieser Prozess gehört zum Schritt S201.
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Als Nächstes ist bei B in 8 die aktuelle Position auf der Planungstabelle gleich „4“ und der aktualisierte Synchronisationszählerwert = „6“, und somit wird eine Differenz als „2“ berechnet. Dies zeigt, dass der Steuerungszeitpunkt der Slave-Steuervorrichtung 120 um „2“ früher als der Steuerungszeitpunkt der Master-Steuervorrichtung 110 ist. Dieser Prozess gehört zu Schritt S202.
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Als Nächstes werden bei C in 8 der Aktivierungszeitpunkt der Steueranwendung 1 Aufgabe 213 und der Speichermanagementaufgabe 214 in der Nähe der aktuellen Position auf der Planungstabelle 201, aus den auf der Planungstabelle 201 verwalteten Aufgaben, um „1“ früher als bestimmte Werte ausgebildet, sodass die bei B berechnete Differenz gleich „0“ wird (der Aktivierungszeitpunkt der Nachrichtenübertragungsaufgabe 212, deren Aktivierungszeitpunkt zu überspringen ist, wenn eine Aktivierung um „1“ früher ausgeführt wird, von den bestimmten Werten, wird nicht geändert).
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Die maximale Breite, mit welcher der Aktivierungszeitpunkt einer jeden Aufgabe früher ausgebildet oder von dem bestimmten Wert verzögert wird, wird beispielsweise auf „1“ eingestellt. Dieser Prozess gehört zu Schritt S203.
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Die Aktivierungszeitpunkte der auf der Planungstabelle 201 verwalteten Aufgaben, welche in der Slave-Steuervorrichtung 120 bestimmt sind, werden mit dem Synchronisationszähler 230 durch Ausführen des Timing-Synchronisationsprozess, wie in 8, synchronisiert. Das heißt, der Steuerungszeitpunkt der Slave-Steuervorrichtung 120 und der Steuerungszeitpunkt der Master-Steuervorrichtung 110 werden miteinander synchronisiert.
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Oben wurde die Timing-Synchronisation zwischen der Master-Steuervorrichtung 110 und der Slave-Steuervorrichtung 120 beschrieben. Allerdings kann in einer ähnlichen Weise eine Timing-Synchronisation zwischen der Master-Steuervorrichtung 110 und der Slave-Steuervorrichtung 130 durch die Slave-Steuervorrichtung 130 erzielt werden, welche einen ähnlichen Prozess ausführt.
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Zusätzlich ist das oben beschriebene Verfahren für die Timing-Synchronisation zwischen der Master-Steuervorrichtung 110 und der Slave-Steuervorrichtung 120 ein Verfahren, welches AUTOSAR erfüllt, und in Ausführungsform 1 weisen die Master-Steuervorrichtung 110 und die Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 ein Timing-Synchronisationsverfahren auf, welches AUTOSAR erfüllt, oder ein dazu äquivalentes Verfahren.
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Als Nächstes wird eine Timing-Synchronisationsbestätigung und eine Timing-Synchronisationskorrektur durch die Master-Steuervorrichtung 110 genau beschrieben.
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Die Datenbank 300 in 9 weist die detaillierten Daten der Planungstabellen der entsprechenden Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 und eine zum Bestätigen einer Timing-Synchronisation erforderliche Datensammlung auf, und sind in der Hilfsspeichervorrichtung 914 der Master-Steuervorrichtung 110 gespeichert. Allerdings kann die vorab in der Hilfsspeichervorrichtung 914 gespeicherte Datenbank 300 in den Speicher 913, das Register in dem Prozessor 911 oder den Cachespeicher in dem Prozessor 911 geladen werden.
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Die Datenbank 300 in 9 weist die Zyklen der Planungstabellen, die Aktivierungszeitpunkte der Nachrichtenübertragungsaufgaben, die Nachrichtenidentifikationskennzeichen, die Nachrichtenverzögerungszeiten und die Schwellenwerte für vorhergesagte Zeiten der entsprechenden Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 auf.
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Hierbei, wie die Zyklen der Planungstabellen und die Aktivierungszeiten der Nachrichtenübertragungsaufgaben, werden diese in der Planungstabelleninformation 200 verwendet.
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Für jedes Nachrichtenidentifikationskennzeichen wird zumindest eine Nachricht aus Nachrichten (zweite Nachrichten) ausgewählt, welche durch die Nachrichtenübertragungsaufgaben übertragen sind, und das Identifikationskennzeichen der ausgewählten Nachricht wird gespeichert.
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Jede Nachrichtenverzögerungszeit gibt die Zeit von dem Zeitpunkt an, wenn die Slave-Steuervorrichtung 120 oder 130 eine Nachricht überträgt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Master-Steuervorrichtung 110 die Nachricht empfängt. Beispielsweise ist jede Nachrichtenverzögerungszeit ein nominaler Wert einer vorab für jede Slave-Steuervorrichtung gemessene Nachrichtenverzögerungszeit.
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Jeder Schwellenwert für eine vorhergesagte Zeit gibt eine zulässige Breite einer später beschriebenen Nachrichtenempfangsvorhersagezeit an. Beispielsweise ist ähnlich zu der Nachrichtenverzögerungszeit die Zeit von dem Zeitpunkt, wenn die Slave-Steuervorrichtung 120 oder 130 eine Nachricht überträgt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Master-Steuervorrichtung 110 die Nachricht empfängt, vorab gemessen, und eine Standardabweichung der Zeit wird als ein Schwellenwert für eine vorhergesagte Zeit eingestellt.
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Zusätzlich kann die Master-Steuervorrichtung 110 beispielsweise für eine Kommunikation mit einer Vorrichtung geeignet sein, welche außerhalb eines Fahrzeugs liegt, und eine Funktion zum Aktualisieren der Datenbank 300 aufweist, aufgrund einer Ersetzung oder eines neu Hinzufügens einer Slave-Steuervorrichtung oder etwas Ähnlichem.
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Als Nächstes wird ein Timing-Synchronisationsbestätigungsprozess der Timing-Synchronisationsbestimmungseinheit 113 der Master-Steuervorrichtung 110 mit Bezug zu 10 beschrieben. 11 zeigt ein bestimmtes Beispiel und die Master-Steuervorrichtung 110 bestätigt, ob das Timing der Slave-Steuervorrichtung 120 geeignet mit der Master-Steuervorrichtung 110 synchronisiert wurde.
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Im Schritt S301 in 10 wird die globale Zeit T_g, welche die aktuelle Zeit der Master-Steuervorrichtung 110 ist, von der Zählereinheit 190 des Timers 912 erfasst, und die Speichereinheit 191 speichert darin die erfasste globale Zeit T_g.
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In 11 ist die globale Zeit T_g, welches die aktuelle Zeit ist, gleich 62,8 ms, und die Speichereinheit 191 speichert darin diesen Wert.
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Als Nächstes wird im Schritt S310 in 10 ein Zyklus T_#(#ist die Identifikationsnummer 1 oder 2 der Slave-Steuervorrichtung) der Planungstabelle der Slave-Steuervorrichtung, welche eine Timing-Synchronisation mit der Master-Steuervorrichtung 110 bestätigt (die Slave-Steuervorrichtung 120 in der Beschreibung) von der Datenbank 300 in der Hilfsspeichervorrichtung 914 in den Speicher 913 gelesen.
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Die aktuelle Position T_c auf der Planungstabelle, falls die Ziel-Slave-Steuervorrichtung geeignet mit der Master-Steuervorrichtung 110 synchronisiert wurde, wird auf der Basis des in den Speicher 913 gelesenen Zyklus T_# der Planungstabelle und der in den Speicher 913 gespeicherten globalen Zeit T_g berechnet.
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In 11 wird die aktuelle Position T_c auf der Planungstabelle zu der globalen Zeit T_g = 62,8 ms als 2,8 ms berechnet, da der Zyklus T_1 der Planungstabelle der Slave-Steuervorrichtung 120 gleich 10 ms ist, aus der Datenbank 300 in der Hilfsspeichervorrichtung 914.
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Als Nächstes wird im Schritt S320 in 10 der Aktivierungszeitpunkt der Nachrichtenübertragungsaufgaben der Ziel-Slave-Steuervorrichtung von der Datenbank 300 in der Hilfsspeichervorrichtung 914 in den Speicher 913 gelesen. Die Aktivierungswartezeit T_n, welches eine Zeit ist, welche benötigt wird, bis die Nachrichtenübertragungsaufgabe als Nächstes aktiviert wird, wird auf der Basis der in den Speicher 913 gelesenen Aktivierungszeit und der im Schritt S310 berechneten aktuellen Position T_c auf der Planungstabelle berechnet. Die Speichereinheit 191 speichert die berechnete Aktivierungswartezeit T_n darin.
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Der Aktivierungszeitpunkt der Nachrichtenübertragungsaufgabe 212 der Slave-Steuervorrichtung 120 liegt bei 5 ms aus der Datenbank 300 in der Hilfsspeichervorrichtung 914. In 11 wird die Aktivierungswartezeit T_n als 2,2 ms berechnet, da die aktuelle Position T_c auf der Planungstabelle gleich 2,8 ms ist.
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Als Nächstes wird in Schritt S330 in 10 die Nachrichtenverzögerungszeit T_d der Ziel-Slave-Steuervorrichtung von der Datenbank 300 in der Hilfsspeichervorrichtung 914 gelesen. Die gelesenen Nachrichtenverzögerungszeit T_d, die im Schritt S320 berechnete Aktivierungswartezeit T_n und die im Schritt S301 erfasste globale Zeit T_g werden addiert, und der resultierende Wert wird als die Nachrichtenempfangsvorhersagezeit T_p eingestellt. Die Speichereinheit 191 speichert die Nachrichtenempfangsvorhersagezeit T_p darin.
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Da die Nachrichtenverzögerungszeit T_b der Slave-Steuervorrichtung 120 gleich 8,3 ms ist, ist die Aktivierungswartezeit T_n gleich 2,2 ms, und die globale Zeit T_g = 62,8 ms, die Nachrichtenempfangsvorhersagezeit T_p wird als 73,3 ms berechnet.
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In 11 gibt V die Nachrichtenempfangsvorhersagezeit T_p an. Die Speichereinheit 191 speichert die Nachrichtenempfangsvorhersagezeit T_p = 73,3 ms darin.
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Die Funktion der Nachrichtenempfangszeit-Vorhersageeinheit 112 der Master-Steuervorrichtung 110 gehört zu dem Prozess in den Schritten S301 bis S330.
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Als Nächstes wartet im Schritt S340 in 10 die Master-Steuervorrichtung 110 bis eine Nachricht empfangen wird, welche durch die Nachrichtenübertragungsaufgabe der Ziel-Slave-Steuervorrichtung übertragen ist und ein in der Datenbank 300 bestimmtes Identifizierungskennzeichen aufweist.
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Nach dem Empfang der Nachricht erfasst die Master-Steuervorrichtung 110 die Nachrichtenempfangszeit T_r, welches die Zeit ist, bei welcher die Nachricht empfangen wird, und die Speichereinheit 191 speichert die Nachrichtenempfangszeit T_r darin.
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Die Nachrichtenempfangszeit T_r wird beispielsweise durch zugreifen auf ein Register für einen Zeitstempel unter Verwendung einer Zeitstempelfunktion erfasst, wobei ein Timerwert, wenn eine Nachricht in einer Mailbox eines CAN Treibers gespeichert wird, als ein Zeitstempelwert geschrieben wird.
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Als Nächstes wird im Schritt S350 in 10 die Differenz dt zwischen der Nachrichtenempfangszeit T_r und der Nachrichtenempfangsvorhersagezeit T_p berechnet.
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In 11 ist die Nachrichtenempfangszeit T_r einer Nachricht, welche durch die Nachrichtenübertragungsaufgabe 212 der Slave-Steuervorrichtung 120 übertragen ist und deren Identifikationskennzeichen gleich 0x111 ist, gleich 72,5 ms.
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In diesem Fall, da die Nachrichtenempfangsvorhersagezeit T_p = 73,3 ms und die Nachrichtenempfangszeit T_r = 72,5 ms, wird die Differenz dt als 0,8 ms berechnet. Dann speichert die Speichereinheit 191 die Differenz dt = 0,8 ms darin.
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Als Nächstes wird im Schritt S360 in 10, wenn alle Differenzen der Slave-Steuervorrichtung 120 und 130, welche eine Timing-Synchronisation mit der Master-Steuervorrichtung 110 ausführen, berechnet wurden, der Timing-Synchronisationsbestätigungsprozess beendet.
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Wenn nicht alle Differenzen berechnet wurden, wird die nächste Ziel-Slave-Steuervorrichtung bestimmt, und die Schritte S310 bis S350 werden wiederholt.
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12 zeigt ein bestimmtes Beispiel des Timing-SynchronisationsbestätigungsergebnisseS400, welches erhalten wird, wenn der in den Schritten S301 bis S360 in 10 gezeigte Timing-Synchronisationsbestätigungsprozess abgeschlossen ist. Das Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis 400 weist die Nachrichtenempfangsvorhersagezeiten T_p, die Nachrichtenempfangszeiten T_r und die Differenzen dt der entsprechenden Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 auf und ebenso die in der Datenbank 300 gehaltenen Schwellenwerte für Vorhersagezeiten.
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Die Speichereinheit 191 speichert das Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis 400 darin und das Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis 400 wird für eine später beschriebene Berechnung zur Timing-Synchronisationskorrektur verwendet.
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Als Nächstes wird ein Timing-Synchronisationskorrekturprozess der Timing-Synchronisationskorrektureinheit 114 der Master-Steuervorrichtung 110 mit Bezug zu 13 beschrieben.
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In Schritt S401 (ein Mittel zum Einstellen einer der Differenzen als einen vorläufigen Nettobetrag) wird eine der in dem in der Speichereinheit 191 gespeicherten Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis 100 umfassten Differenzen dt ausgewählt. Beispielsweise wird 0,8 ms, welches die Differenz dt der Slave-Steuervorrichtung 120 ist, ausgewählt und als ein vorläufiger Korrekturbetrag eingestellt und der Prozess fährt mit dem Schritt S410 fort.
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Im Schritt S410 (ein Mittel zum Zählen der Anzahl von Slave-Steuervorrichtungen für jeden vorläufigen Korrekturbetrag) wird der im Schritt S401 ausgewählte vorläufige Korrekturbetrag von der Differenz dt einer jeden Slave-Steuervorrichtung 120 und 130 subtrahiert. Die Anzahl von Slave-Steuervorrichtungen, für welche das Ergebnis zu diesem Zeitpunkt innerhalb des für die Slave-Steuervorrichtung vorgesehenen Schwellenwerts fällt, wird gezählt.
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Insbesondere, falls der vorläufige Korrekturbetrag gleich 0,8 ms ist, wird 0,0 ms erhalten, wenn der vorläufige Korrekturbetrag von der Differenz dt der Slave-Steuervorrichtung 120 = 0,8 ms subtrahiert wird, und wird - 0,2 ms erhalten, wenn der vorläufige Korrekturbetrag von der Differenz dt der Slave-Steuervorrichtung 130 = 0,6 ms subtrahiert wird.
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In diesem Fall sind die für die entsprechenden Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 vorgesehenen Schwellenwerte gleich 0,5 ms und 0,4 ms, die obigen Ergebnisse fallen in die entsprechenden Schwellenwerte, und somit ist die Zählerzahl gleich 2.
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Zusätzlich ist für die Slave-Steuervorrichtung 130 der durch Subtrahieren des vorläufigen Korrekturbetrags von der Differenz dt erhaltene Wert negativ. Falls der Wert innerhalb des Schwellenwerts liegt und negativ ist, wird dies gezählt, sodass die Zählerzahl gleich 2 (1) ist.
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Allerdings wird zum Berücksichtigen einer Empfangsverzögerung durch die Master-Steuervorrichtung 110 aufgrund einer Nachrichten Kollision auf dem Bus oder einer Schlichtung zum Zeitpunkt einer Nachrichtenübertragung auf der Seite der Slave-Steuervorrichtung, wenn die Differenz dt negativ ist und den oberen Grenzwert des Schwellenwerts überschreitet, dieser Fall nicht in dem Prozess im Schritt S410 umfasst.
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Als Nächstes fährt im Schritt S420, wenn alle Differenzen dt, welche in dem Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis 400 umfasst sind, ausgewählt wurden und die Zählerzahl im Schritt S410 für alle Differenzen dt berechnet wurden, mit dem Schritt S430 fort. Wenn die Zählerzahl im Schritt S410 nicht für alle Differenzen dt berechnet wurden, werden die Schritte S401 und S410 wiederholt.
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14 zeigt eine Beziehung zwischen dem vorläufigen Korrekturbetrag und der im Schritt S410 berechneten Zählerzahl, wenn der Prozess von dem Schritt S420 zu dem Schritt S430 fortfährt.
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Als Nächstes wird im Schritt S430 (ein Mittel zum Bestimmen des vorläufigen Korrekturbetrags, für welchen die Anzahl von Zählern die größte ist, als ein Korrekturbetrag), der vorläufige Korrekturbetrag, für welche die berechnete Zählerzahl die größte ist, als einen Korrekturbetrag für eine Timing-Synchronisation eingestellt.
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In 14 ist die Zählerzahl für die Slave-Steuervorrichtung 120 gleich 2 (0) und die Zählerzahl für die Slave-Steuervorrichtung 130 = 2 (1), sodass die maximale Zählerzahl gleich 2 ist, welches für beide Zähler gleich ist. In diesem Fall wird 0,6 ms, welches der vorläufige Korrekturbetrag ist, für welchen die Zählerzahl, bei welchem der durch Subtrahieren des vorläufigen Korrekturbetrags von der Differenz dt erhaltene Wert negativ ist, kleiner ist, ausgewählt.
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Zusätzlich, wenn die Zähler, bei welchen der durch Subtrahieren des vorläufigen Korrekturbetrags von der Differenz dt erhaltene wird negativ ist, ebenso identisch zueinander sind, wird die Zählerzahl, für welchen der Wert des vorläufigen Korrekturbetrags der Kleinste ist, ausgewählt.
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Der in den Schritten S401 bis S430 gezeigte Prozess ist ein Beispiel, bei welchem ein Korrekturbetrag, welcher eine Abweichung von einer Timing-Synchronisation zwischen der Master-Steuervorrichtung 110 und jeder der Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 minimiert, ausgewählt. Ein Korrekturbetrag kann unter Verwendung eines Optimierungsverfahrens wie beispielsweise einem Steilster-Abstieg-Verfahren berechnet werden, bei welchem eine objektive Funktion definiert wird und eine Entscheidungsvariable als ein Korrekturbetrag eingestellt wird.
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Zusätzlich müssen die für alle von verschiedenen Elementen berechneten Daten nicht notwendigerweise gleich 1 sein, und eine Vielzahl von Daten können gesammelt werden und dann kann ein Korrekturbetrag berechnet werden.
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Als Nächstes speichert im Schritt S440 die Speichereinheit 191 darin den bestimmten Korrekturbetrag als einen Offsetbetrag für eine Timing-Synchronisation. Nach dem Speichern hält die Speichereinheit 191 den gespeicherten Offsetbetrag bis die Master-Steuervorrichtung 110 den Timing-Synchronisationsprozess ausführt.
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Im Schritt S401 bis S440 des Timing-Synchronisationskorrekturprozess wird der für eine Timing-Synchronisationskorrektur benötigte Offsetbetrag berechnet und in dem Speicher gehalten.
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Ein Hinzufügen des dadurch berechneten Offsetbetrags wird zwischen den Schritten S101 und S102 des Master-seitigen Timing-Synchronisationsprozess ausgeführt, wie später mit Bezug zu 15 beschrieben wird.
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15 ist ein Flussdiagramm, welches durch Hinzufügen eines Prozess zum Addieren des Offsetbetrags für eine Timing-Synchronisationskorrektur (Schritt S450) zu dem Master-seitigen Timing-Synchronisationsprozess in 4 erhalten wird.
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Im Schritt S450, nachfolgend zum Schritt S101, wird der im oben beschriebenen Schritt S440 gespeicherte Offsetbetrag zu der im Schritt S101 erfassten globalen Zeit T_g addiert.
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Im Schritt S102, da Schritt S450 hinzugefügt wird, wird eine Nachricht, welche durch Bereitstellen des Offsetbetrags zu der globalen Zeit erhalten wird, welche in der Timing-Synchronisationsnachricht umfasst ist, an die Slave-Steuervorrichtung 120 und die Slave-Steuervorrichtung 130 übertragen.
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Durch Ausführen der Schritte S401 bis S440 des Timing-Synchronisationskorrekturprozess in 13 und der Schritte S101 und S102 des Timing-Synchronisationsprozesses, umfassend den Schritt S450, wird die Timing-Synchronisationskorrektur durch die Master-Steuervorrichtung 110 abgeschlossen.
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Zusätzlich können die Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130 eine Abweichung einer Timing-Synchronisation mit der Master-Steuervorrichtung 110 durch Ausführen eines ähnlichen Prozesses ohne Verändern der Schritte S201 bis S203 des Slave-seitigen Timing-Synchronisationsprozesses korrigieren.
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Entsprechend Ausführungsform 1 kann die Master-Steuervorrichtung bestätigen, dass ein Timing einer Berechnungsverarbeitung oder eine Steuerung einer jeden Slave-Steuervorrichtung mit dem der Master-Steuervorrichtung synchronisiert wurde, unter Verwendung einer von jeder Slave-Steuervorrichtung übertragenen Nachricht, und eine Korrektur kann ausgeführt werden, wenn solch eine Synchronisation nicht erzielt wurde.
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Entsprechend kann eine Abweichung von einer Timing-Synchronisation zwischen den entsprechenden Steuervorrichtungen reduziert werden, das heißt, eine hochgenaue Steuerung kann in dem Steuersystem erzielt werden, welches die entsprechenden Steuervorrichtungen umfasst.
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Die Master-Steuervorrichtung 110 und die Slave-Steuervorrichtungen 120 und 130, welche oben beschrieben sind (nachfolgend die entsprechenden Steuervorrichtungen 110, 120 und 130) weisen die durch Softwareelemente umgesetzten Funktionen auf, allerdings können diese Softwareelemente durch Hardware umgesetzt werden. Die Konfiguration in diesem Fall wird mit Bezug zu 16 beschrieben.
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16 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches den Fall zeigt, bei welchem die Funktion einer jeden Steuervorrichtung des Synchronkommunikationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durch Hardware umgesetzt ist.
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In 16 weisen die entsprechenden Steuervorrichtungen 110, 120 und 130 jeweils einen Verarbeitungsschaltkreis 990 auf. Der Verarbeitungsschaltkreis 990 in der Master-Steuervorrichtung 110 ist ein elektronischer Schaltkreis, welcher zum Umsetzen der Timing-Synchronisationseinheit 111, der Nachrichtenempfangszeit-Vorhersageeinheit 112, der Timing-Synchronisationsbestimmungseinheit 113, der Timing-Synchronisationskorrektureinheit 114, der Zählereinheit 190, der Speichereinheit 191, der Empfangseinheit 192 und der Übertragungseinheit 193 zugewiesen ist.
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In jeder Slave-Steuervorrichtung 120 und 130 ist ein elektronischer Schaltkreis, welcher zum Umsetzen der Timing-Synchronisationseinheit 121 oder 131, der Nachrichtenübertragungseinheit 122 oder 132, des Synchronisationszählers 230 oder 240, der Speichereinheit 231 oder 241, der Empfangseinheit 232 oder 242 und der Übertragungseinheit 233 oder 243 zugewiesen ist.
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Beispielsweise ist jeder Verarbeitungsschaltkreis 990 ein einzelner Schaltkreis, ein zusammengesetzter Schaltkreis, ein programmierter Prozessor, ein parallel programmierter Prozessor, ein logischer IC, eine Gateanordnung (GA), ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), eine feldprogrammierbare Gateanordnung (FPGA) oder eine Kombination davon.
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Die entsprechenden Steuervorrichtungen 110, 120 und 130 können jeweils eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltkreisen anstelle des Verarbeitungsschaltkreises 990 umfassen. Die Vielzahl von Verarbeitungsschaltkreisen teilt sich die Rolle des Verarbeitungsschaltkreises 990.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung oben mit Bezug zu einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben ist, sollte verstanden werden, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionalität, welche in der Ausführungsform beschrieben sind, nicht in deren Anwendbarkeit auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt sind, mit welcher diese beschrieben sind, sondern stattdessen alleine oder in verschiedenen Kombinationen zu der Ausführungsform der Offenbarung angewendet werden können.
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Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, welche nicht beispielhaft angeführt wurden, erdacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eines der Merkmalskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder ausgeschlossen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 110
- Master-Steuervorrichtung
- 111
- Timing-Synchronisationseinheit
- 112
- Nachrichtenempfangszeit-Vorhersageeinheit
- 113
- Timing-Synchronisationsbestimmungseinheit
- 114
- Timing-Synchronisationskorrektureinheit
- 120
- Slave-Steuervorrichtung
- 121
- Timing-Synchronisationseinheit
- 122
- Nachrichtenübertragungseinheit
- 130
- Slave-Steuervorrichtung
- 131
- Timing-Synchronisationseinheit
- 132
- Nachrichtenübertragungseinheit
- 190
- Zählereinheit
- 191
- Speichereinheit
- 192
- Empfangseinheit
- 193
- Übertragungseinheit
- 200
- Planungstabelleninformation
- 201
- Berechnungstabelle
- 202
- Planungstabelle
- 230
- Synchronisationszähler
- 231
- Speichereinheit
- 232
- Empfangseinheit
- 233
- Übertragungseinheit
- 240
- Synchronisationszähler
- 241
- Speichereinheit
- 242
- Empfangseinheit
- 243
- Übertragungseinheit
- 300
- Datenbank
- 400
- Timing-Synchronisationsbestätigungsergebnis
- 911
- Prozessor
- 912
- Timer
- 913
- Speicher
- 914
- Hilfsspeichervorrichtung
- 915
- Kommunikationsschnittstelle
- 921
- Prozessor
- 922
- Timer
- 923
- Hilfsspeichervorrichtung
- 925
- Kommunikationsschnittstelle
- 931
- Prozessor
- 932
- Timer
- 933
- Speicher
- 934
- Hilfsspeichervorrichtung
- 935
- Kommunikationsschnittstelle
- 940
- Kommunikationsbus
- 990
- Verarbeitungsschaltkreis
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- JP 200464123 [0008]
- JP 201523345 [0008]
