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Technischer Bereich
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kommunikationsgerät, ein Kommunikationssystem und ein Synchronisationssteuerungsverfahren.
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Hintergrund
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Weil in einer Produktionslinie einer Fabrik Geräte miteinander in Kooperation arbeiten sollen, sind die Geräte so ausgebildet, dass sie eine gemeinsame Zeit haben, und jedes Gerät ist so eingerichtet, dass es basierend auf der gemeinsamen Zeit arbeitet. Die Geräte sind miteinander über ein Netzwerk verbunden, und ein Prozess wird ausgeführt, mit welchem die Geräte in dem Netzwerk die gemeinsame Zeit bekommen (Synchronisationsprozess).
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In einem herkömmlichen Kommunikationsgerät wird die Synchronisation durchgeführt, indem ein Synchronisationspaket zwischen Kommunikationsgeräten in regelmäßigen Intervallen übertragen und empfangen wird, und damit ein Synchronisationszeitpunkt nicht durch ein Synchronisationspaket gestört wird, welches aus irgendeinem Grund an einem Zeitpunkt empfangen wird, welcher von dem Zeitpunkt des Empfangs des Synchronisationspakets an den regelmäßigen Intervallen verschieden ist, umfasst das herkömmliche Kommunikationsgerät einen Filter, welcher das Synchronisationspaket verwirft, welches an dem Zeitpunkt empfangen wird, der von dem der regelmäßigen Intervalle verschieden ist (siehe beispielsweise Paragraph [0027] von Patentliteratur 1).
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: internationale Veröffentlichungsnummer
WO 2014/020 726 A1 -
US 2013 / 0 336 341 A1 offenbart ein Verfahren zur periodischen Zeitsynchronisation eines Slaves mit einem Master. Falls eine periodische Synchronisationsnachricht vom Slave als abnormal erkannt wird, sendet dieser eine Resynchronisationsanforderung an den Master. Dabei wird die Periode der Zeitsynchronisation zwischenzeitlich verlängert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Kommunikationsgerät, wenn ein Synchronisationspaket an dem abnormalen Zeitpunkt empfangen wird, der von dem Zeitpunkt des Empfangs des Synchronisationspakets in den regelmäßigen Intervallen verschieden ist, wird das abnormale Synchronisationspaket verworfen und es wird kein Synchronisationsprozess durchgeführt. Dementsprechend besteht bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Kommunikationsgerät ein Problem dahingehend, dass das herkömmliche Kommunikationsgerät auf den nächsten Empfang eines Synchronisationspakets in den regelmäßigen Intervallen warten muss und ein Zustand verlängert wird, in welchem keine Synchronisation durchgeführt ist.
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Um das vorgenannte Problem zu lösen, ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Kommunikationsgerät, ein Kommunikationssystem und ein Synchronisationssteuerungsverfahren zu erhalten, welche fähig sind, eine Synchronisation schnell durchzuführen.
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Lösung des Problems
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Ein Kommunikationsgerät gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Synchronisationssignalempfänger zum Empfangen eines Synchronisationssignals von einem Master-Gerät, welches eine Referenzzeit hat und das Synchronisationssignal jede Synchronisationsperiode überträgt; einen Synchronisationssignalbestimmer zum Bestimmen, ob das Synchronisationssignal normal oder abnormal ist; einen Synchronisationsprozessor zum Durchführen, bei Bestimmung durch den Synchronisationssignalbestimmer, dass das Synchronisationssignal normal ist, eine Synchronisationsverarbeitung, die auf dem als normal bestimmten Synchronisationssignal basiert; und einen Zusätzliche-Übertragung-Aufforderer zum Auffordern, bei Bestimmung durch den Synchronisationssignalbestimmer, dass das Synchronisationssignal abnormal ist, des Master-Geräts, das Synchronisationssignal ein zusätzliches Mal zu übertragen, bevor das Synchronisationssignal während einer nächsten Periode übertragen wird.
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Das Kommunikationsgerät umfasst ferner einen Synchronisationsperioden-Speicher zum Speichern der Synchronisationsperiode; einen Empfangszeitpunkt-Speicher zum Speichern eines Zeitpunkt des vorherigen Empfangs, welcher ein Zeitpunkt ist, an welchem das Synchronisationssignal empfangen wurde, welches durch das Master-Gerät während einer vorherigen Periode und basierend auf der Synchronisationsperiode übertragen wurde; einen Warteintervall-Speicher zum Speichern eines Zeitintervalls zwischen zusätzlichen Übertragungen des Synchronisationssignals durch das Master-Gerät; einen Wiederholungen-Zähler zum Zählen einer Anzahl, wie oft der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderer das Master-Gerät auffordert, das Synchronisationssignal ein zusätzliches Mal innerhalb einer aktuellen Periode zu übertragen; und einen Empfangszeitpunkt-Vorhersager zum Berechnen eines Vorhersagezeitpunkts, an welchem das Synchronisationssignal das nächste Mal empfangen wird, indem zu dem Zeitpunkt des vorherigen Empfangs die Synchronisationsperiode und eine Zeit, die durch Multiplizieren des Zeitintervalls mit der Anzahl erhalten wird, addiert werden; wobei, wenn ein Betrag einer Differenz zwischen dem Vorhersagezeitpunkt und einem Zeitpunkt des Empfangs des Synchronisationssignals durch den Synchronisationssignalempfänger gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist, der Synchronisationssignalbestimmer bestimmt, dass das Synchronisationssignal normal ist.
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Ein Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Kommunikationssystem, in welchem ein Master-Gerät und ein Slave-Gerät über eine Kommunikationsverbindung verbunden sind, wobei das Master-Gerät umfasst: eine Master-Uhr zum Erzeugen einer Referenzzeit; und einen Synchronisationssignalübertrager zum: Übertragen eines Synchronisationssignals jede Synchronisationsperiode, wobei das Synchronisationssignal das Slave-Gerät veranlasst, eine Synchronisation mit der Referenzzeit auszuführen; und Durchführen einer zusätzlichen Übertragung des Synchronisationssignals, bevor das Synchronisationssignal während einer nächsten Periode übertragen wird, auf den Empfang einer Aufforderung von dem Slave-Gerät hin. Das Slave-Gerät umfasst: eine Slave-Uhr zum Erzeugen einer Slave-Zeit; einen Synchronisationssignalempfänger zum Empfangen des Synchronisationssignals von dem Master-Gerät; einen Synchronisationsperioden-Speicher zum Speichern der Synchronisationsperiode; einen Synchronisationssignalbestimmer zum Bestimmen, ob das Synchronisationssignal normal oder abnormal ist; einen Synchronisationsprozessor zum Durchführen, bei Bestimmung durch den Synchronisationssignalbestimmer, dass das Synchronisationssignal normal ist, eine Synchronisationsverarbeitung zum Synchronisieren der Slave-Zeit mit der Referenzzeit basierend auf dem als normal bestimmten Synchronisationssignal; und einen Zusätzliche-Übertragen-Aufforderer zum Auffordern, bei Bestimmung durch den Synchronisationssignalbestimmer, dass das Synchronisationssignal abnormal ist, des Master-Geräts, das Synchronisationssignal innerhalb einer aktuellen Periode ein zusätzliches Mal zu übertragen.
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Das Slave-Gerät umfasst ferner: einen Empfangszeitpunkt-Speicher zum Speichern eines Zeitpunkt des vorherigen Empfangs, welcher ein Zeitpunkt ist, an welchem das Synchronisationssignal empfangen wurde, welches durch das Master-Gerät während einer vorherigen Periode und basierend auf der Synchronisationsperiode übertragen wurde; einen Warteintervall-Speicher zum Speichern eines Zeitintervalls zwischen zusätzlichen Übertragungen des Synchronisationssignals durch das Master-Gerät; einen Wiederholungen-Zähler zum Zählen einer Anzahl, wie oft der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderer das Master-Gerät auffordert, das Synchronisationssignal innerhalb einer aktuellen Periode ein zusätzliches Mal zu übertragen; und einen Empfangszeitpunkt-Vorhersager zum Berechnen eines Vorhersagezeitpunkts, an welchem das Synchronisationssignal das nächste Mal empfangen wird, indem zu dem Zeitpunkt des vorherigen Empfangs die Synchronisationsperiode und eine Zeit, die durch Multiplizieren des Zeitintervalls mit der Anzahl erhalten wird, addiert werden; wobei basierend darauf, ob ein Betrag einer Differenz zwischen dem Vorhersagezeitpunkt und einem Zeitpunkt des Empfangs des Synchronisationssignals durch den Synchronisationssignalempfänger gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist, der Synchronisationssignalbestimmer bestimmt, ob das Synchronisationssignal normal oder abnormal ist.
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Ein Synchronisationssteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: periodisches Übertragen eines Synchronisationssignals durch ein Master-Gerät, welches eine Referenzzeit hat; Empfangen des Synchronisationssignals durch ein Slave-Gerät; Berechnen, durch das Slave-Gerät, eines Vorhersagezeitpunkts, an welchem das Synchronisationssignal das nächste Mal empfangen wird, indem zu einem Zeitpunkt des vorherigen Empfangs (i) die Synchronisationsperiode und (ii) eine Zeit addiert werden, die durch Multiplizieren eines Zeitintervalls zwischen zusätzlichen Übertragungen des Synchronisationssignals durch das Master-Gerät mit einer Anzahl, wie oft das Slave-Gerät das Master-Gerät auffordert, das Synchronisationssignal innerhalb einer aktuellen Periode ein zusätzliches Mal zu übertragen, erhalten wird, wobei der Zeitpunkt des vorherigen Empfangs ein Zeitpunkt ist, an welchem das Synchronisationssignal empfangen wurde, welches durch das Master-Gerät während einer vorherigen Periode und basierend auf der Synchronisationsperiode übertragen wurde; Bestimmen, ob das von dem Slave-Gerät empfangene Synchronisationssignal normal oder abnormal ist, basierend darauf, ob ein Betrag einer Differenz zwischen dem Vorhersagezeitpunkt und einem Zeitpunkt, an welchem das Synchronisationssignal durch das Slave-Gerät empfangen wurde, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist; auf die Bestimmung hin, dass das Synchronisationssignal normal ist, Durchführen einer Synchronisationsverarbeitung durch das Slave-Gerät basierend auf dem als normal bestimmten Synchronisationssignal; auf die Bestimmung hin, dass das Synchronisationssignal abnormal ist, Auffordern des Master-Geräts durch das Slave-Gerät, das Synchronisationssignal ein zusätzliches Mal zu übertragen, bevor das Synchronisationssignal während einer nächsten Periode übertragen wird; und Übertragen des Synchronisationssignals ein zusätzliches Mal innerhalb einer aktuellen Periode durch das Master-Gerät basierend auf der Aufforderung von dem Slave-Gerät.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Das Kommunikationsgerät, das Kommunikationssystem und das Synchronisationssteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sind dazu konfiguriert: zu bestimmen, ob ein Synchronisationssignal normal oder abnormal ist; und, wenn das Synchronisationssignal abnormal ist, zur zusätzlichen Übertragung des Synchronisationssignals basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung aufzufordern, ohne auf die nächste Periode zur Übertragung des Synchronisationssignals zu warten, wodurch bewirkt wird, dass eine schnelle Synchronisation selbst dann möglich ist, wenn eine Abnormalität in dem Synchronisationssignal auftritt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Konfiguration eines Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration eines Kommunikationsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Konfiguration eines Kommunikationsgeräts (Master-Gerät) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Konfiguration eines Kommunikationsgeräts (Slave-Gerät) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Verarbeitung in dem Kommunikationsgerät (Master-Gerät) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 6 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Verarbeitung in dem Kommunikationsgerät (Slave-Gerät) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 7 ist ein Sequenzdiagramm, welches einen Ablauf einer Kommunikation zwischen den Kommunikationsgeräten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 8 ist ein Sequenzdiagramm, welches einen Ablauf einer Kommunikation zwischen den Kommunikationsgeräten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ein Kommunikationsgerät, ein Kommunikationssystem und ein Synchronisationssteuerungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend im Detail mit Bezug zu Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform begrenzt.
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Ausführungsform
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1 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Konfiguration eines Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. In dem in 1 gezeigten Kommunikationssystem sind ein Master-Gerät 1 und ein Slave-Gerät 2, welche beide Kommunikationsgeräte sind, über ein Netzwerk (Kommunikationsverbindung) 3 verbunden. Das Netzwerk 3 ist beispielsweise ein industrielles Netzwerk. Das Master-Gerät 1 ist ein Knotengerät mit einer Referenzzeit, und das Slave-Gerät 2 ist ein Knotengerät, welches basierend auf einem Kommunikationsframe von dem Master-Gerät 1 eine Zeit mit einer kleinen Differenz zu der Referenzzeit erzeugt. Das Master-Gerät 1 und das Slave-Gerät 2 sind beide Netzwerkeinheiten und sind über einen nicht gezeigten Systembus mit anderen Geräten, beispielsweise einer Bewegungssteuerung, verbunden. Konfigurationen des Master-Geräts 1 und des Slave-Geräts 2 werden später beschrieben.
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Nun wird eine Hardwarekonfiguration zum Verwirklichen des Kommunikationsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration des Kommunikationsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Master-Gerät 1 und das Slave-Gerät 2 können jeweils mit einer gleichen Hardwarekonfiguration verwirklicht sein. Weil das Master-Gerät 1 und das Slave-Gerät 2 separate Geräte sind, können diese Geräte 1 und 2 voneinander hinsichtlich der detaillierten Hardwarekonfiguration verschieden sein.
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Das Kommunikationsgerät kann verwirklicht sein durch (i) einen Prozessor 5, (ii) einen Speicher 6, welcher einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen nur lesbaren Speicher (ROM) und dergleichen umfasst, und (iii) eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 7 zum Verbinden mit diversen Netzwerken. Der Prozessor 5, der Speicher 6 und die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 7 sind mit einem Bus 4 verbunden und können miteinander über den Bus 4 Daten, Steuerungsinformation und dergleichen austauschen.
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Ein Programm zur Kommunikation ist im Vorhinein in dem Speicher 6 gespeichert, und der Prozessor 5 führt das Programm aus, wodurch diverse Arten von Prozessen des Kommunikationsgeräts ausgeführt werden. Kommunikation zwischen den Kommunikationsgeräten wird durch die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 7 verwirklicht. Ferner können mehrere Prozessoren und mehrere Speicher dazu gebracht werden, miteinander zu kooperieren, um eine jeweilige Komponente des Kommunikationsgeräts zu verwirklichen.
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Als Nächstes wird eine Konfiguration des Master-Geräts 1 mit Bezug zu 3 beschrieben. Das Master-Gerät 1 umfasst eine Master-Uhr 101, einen Synchronisationsperioden-Speicher 102, einen Eingabe-/Ausgabe-Port 103, einen Synchronisationssignalübertrager 104, einen Übertragungszeitpunkt-Speicher 105, einen Zusätzliche-Übertragung-Aufforderung-Empfänger 106, einen Wiederholungen-Zähler 107 und einen Warteintervall-Speicher 108.
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Die Master-Uhr 101 erzeugt eine Referenzzeit in dem Kommunikationssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Synchronisationsperioden-Speicher 102 speichert eine Periode (Synchronisationsperiode) T, damit das Master-Gerät 1 an das Slave-Gerät 2 periodisch ein Synchronisationsframe überträgt, welches ein Synchronisationssignal ist. Der Eingabe-/Ausgabe-Port 103 leitet einen Austausch diverser Arten von Frames zwischen allen Komponenten des Master-Geräts 1 und des Slave-Geräts 2 weiter. Der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderung-Empfänger 106 fordert den Synchronisationssignalübertrager 104 auf, ein Synchronisationsframe für eine Wiederholung (Wiederholungsframe) ein zusätzliches Mal zu übertragen, nachdem eine Aufforderung (Wiederholungsaufforderung) zur zusätzlichen Übertragung des Synchronisationsframes von dem Slave-Gerät 2 empfangen wurde. Der Wiederholungen-Zähler 107 zählt die Anzahl (Anzahl von Wiederholungen) n, wie oft der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderung-Empfänger 106 die Wiederholungsaufforderung empfangen hat. Der Warteintervall-Speicher 108 speichert ein Zeitintervall (Warteintervall) R, mit welchem der Synchronisationssignalübertrager 104 das Synchronisationsframe für eine Wiederholung überträgt. Der Synchronisationssignalübertrager 104 erzeugt ein Synchronisationsframe basierend auf einem Synchronisationsprotokoll, beispielsweise IEEE 1588 oder IEEE 802.1AS, und überträgt das erzeugte Synchronisationsframe an das Slave-Gerät 2 über den Eingabe-/Ausgabe-Port 103. Der Zeitpunkt, an welchem der Synchronisationssignalübertrager 104 ein Synchronisationsframe überträgt, wird später beschrieben. Der Übertragungszeitpunkt-Speicher 105 speichert einen Zeitpunkt, an welchem der Synchronisationssignalübertrager 104 ein periodisches Synchronisationsframe basierend auf der Periode T überträgt.
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Die Funktionen der Master-Uhr 101, des Synchronisationssignalübertragers 104, des Zusätzlich-Übertragung-Aufforderung-Empfängers 106 und des Wiederholungen-Zählers 107 werden durch den Prozessor 5 verwirklicht, welcher ein Softwaremodul zum Verwirklichen der jeweiligen Funktion ausführt, wobei das Softwaremodul in dem Speicher 6 gespeichert ist. Mehrere Funktionen aus den oben beschriebenen Funktionen können verwirklicht werden, indem ein einziges Softwaremodul durch den Prozessor 5 ausgeführt wird. Funktionen des Eingabe-/Ausgabe-Ports 103 werden durch die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 7 verwirklicht. Die Funktionen des Synchronisationsperioden-Speichers 102, des Übertragungszeitpunkt-Speichers 105 und des Warteintervall-Speichers 108 werden durch einen Speicherbereich des Speichers 6 verwirklicht. Ein Nutzer stellt ein: (i) die Synchronisationsperiode T, welche in dem Synchronisationsperioden-Speicher 102 gespeichert wird, und (ii) das Warteintervall R, welches in dem Warteintervall-Speicher 108 gespeichert wird. Die Synchronisationsperiode T kann unter Berücksichtigung (i) einer erforderlichen Genauigkeit der Synchronisation zwischen dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 und (ii) einem Maß für das Auftreten einer Zeitdifferenz zwischen dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 bestimmt sein. Ferner kann das Warteintervall R unter Berücksichtigung einer Zeitdauer bestimmt sein, während der eine Kommunikation zwischen dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 durchgeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Synchronisationsgenauigkeit von ± 1 µs benötigt und die Synchronisationsperiode T ist 10 ms. Ferner ist das Warteintervall R 100 µs. Die Synchronisationsperiode T und das Warteintervall R müssen jedoch nicht immer feste Werte sein, sondern können variable Werte sein, welche in Abhängigkeit von Bedingungen geändert werden.
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Als Nächstes wird der Zeitpunkt beschrieben, an welchem der Synchronisationssignalübertrager 104 das Synchronisationsframe überträgt. Der Synchronisationssignalübertrager 104 überträgt die Synchronisationsframes in Intervallen, die jeweils der im Vorhinein eingestellten Synchronisationsperiode T gleich sind, und überträgt das Synchronisationsframe für eine Wiederholung ein zusätzliches Mal auf den Empfang der Wiederholungsaufforderung von dem Slave-Gerät 2 hin. Das Synchronisationsframe für eine Wiederholung wird von dem Synchronisationssignalübertrager 104 an einem Zeitpunkt übertragen, welcher erhalten wird, indem zu dem Übertragungszeitpunkt des Synchronisationsframes, welcher in dem Übertragungszeitpunkt-Speicher 105 gespeichert ist, eine Dauer addiert wird, welche durch Multiplizieren des in dem Warteintervall-Speicher 108 gespeicherten Warteintervalls R mit der in dem Wiederholungen-Zähler 107 gespeicherten Anzahl von Wiederholungen n erhalten wird.
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Eine Konfiguration des Slave-Geräts 2 wird mit Bezug zu 4 beschrieben. Das Slave-Gerät 2 umfasst eine Slave-Uhr 201, einen Eingabe-/Ausgabe-Port 202, einen Synchronisationssignalempfänger 203, einen Synchronisationsperioden-Speicher 204, einen Empfangszeitpunkt-Speicher 205, einen Warteintervall-Speicher 206, einen Wiederholungen-Zähler 207, einen Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208, einen Erlaubte-Differenz-Speicher 209, einen Synchronisationssignalbestimmer 210, einen Synchronisationsprozessor 211, einen Empfangszeitpunkt-Aktualisierer 212, einen Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213 und einen Zusätzliche-Übertragung-Aufforderer 214.
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Die Slave-Uhr 201 erzeugt eine Slave-Zeit in dem Slave-Gerät 2. Der Eingabe-/Ausgabe-Port 202 leitet einen Austausch von diversen Arten von Frames zwischen allen Komponenten des Slave-Geräts 2 und des Master-Geräts 1 weiter. Der Synchronisationssignalempfänger 203 empfängt das von dem Master-Gerät 1 übertragene Synchronisationsframe. Der Synchronisationsperioden-Speicher 204 speichert die Periode (Synchronisationsperiode) T der Übertragung des Synchronisationsframes von dem Master-Gerät 1 an das Slave-Gerät 2. Die Synchronisationsperiode T hat den gleichen Wert wie die Synchronisationsperiode T, welche in dem Synchronisationsperioden-Speicher 102 des Master-Geräts 1 gespeichert ist, und das Master-Gerät 1 und das Slave-Gerät 2 teilen die Synchronisationsperiode T miteinander. Der Empfangszeitpunkt-Speicher 205 speichert einen Zeitpunkt (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs), an welchem der Synchronisationssignalempfänger 203 das Synchronisationsframe mit der Synchronisationsperiode T periodisch empfängt. Der Warteintervall-Speicher 206 speichert das Zeitintervall (Warteintervall) R, wenn der Synchronisationssignalübertrager 104 das Synchronisationsframe für eine Wiederholung überträgt. Das Warteintervall R hat den gleichen Wert wie das Warteintervall R, welches in dem Warteintervall-Speicher 108 des Master-Geräts 1 gespeichert ist, und das Master-Gerät 1 und das Slave-Gerät 2 teilen das Warteintervall R miteinander. Der Wiederholungen-Zähler 207 zählt die Anzahl (Anzahl von Wiederholungen) n, wie oft die Wiederholungsaufforderung an das Master-Gerät 1 übertragen wurde. Der Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208 berechnet einen Zeitpunkt, welcher eine Vorhersage darüber ist, wann der Synchronisationssignalempfänger 203 ein nächstes Synchronisationsframe empfängt; dieser Zeitpunkt wird nachfolgend als „Empfangsvorhersagezeitpunkt“ bezeichnet. Der Erlaubte-Differenz-Speicher 209 speichert eine erlaubte Differenz δ einer Verzögerung der Frameübertragung. Basierend auf einer Differenz zwischen (i) dem Zeitpunkt, an welchem der Synchronisationssignalempfänger 203 das Synchronisationsframe empfängt, und (ii) dem Empfangsvorhersagezeitpunkt, welcher im Vorhinein durch den Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208 berechnet ist, bestimmt der Synchronisationssignalbestimmer 210, ob das empfangene Synchronisationsframe normal ist. Der Synchronisationsprozessor 211 korrigiert die Slave-Zeit der Slave-Uhr 201 basierend auf dem Synchronisationsframe, welches durch den Synchronisationssignalbestimmer 210 als normal bestimmt wurde (d. h. der Synchronisationsprozessor 211 führt eine Synchronisationsverarbeitung durch). Der Empfangszeitpunkt-Aktualisierer 212 aktualisiert den Empfangszeitpunkt (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs) des Synchronisationsframes, welcher in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeichert ist. Andererseits wird das Synchronisationsframe, welches als nicht normal bestimmt ist, verworfen und der Synchronisationsprozessor 211 führt eine Synchronisationsverarbeitung basierend auf dem verworfen Synchronisationsframe nicht durch. Wenn der Synchronisationssignalbestimmer 210 bestimmt, dass das Synchronisationsframe nicht normal ist, bestimmt der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213, ob eine Wiederholung der Synchronisationsverarbeitung möglich ist, basierend darauf, ob bis zu dem Zeitpunkt, an welchem eine nächste periodische Synchronisationsverarbeitung durchgeführt wird, d. h. innerhalb der aktuellen Periode, Zeit für eine Wiederholung der Synchronisationsverarbeitung ist. Wenn der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213 bestimmt, dass Zeit für eine Wiederholung der Synchronisationsverarbeitung ist (d. h. die Wiederholung ist möglich), erzeugt der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderer 214 ein Kommunikationsframe (Wiederholungsaufforderung), welches Information speichert, die eine Aufforderung für eine zusätzliche Übertragung angibt, und überträgt das erzeugte Kommunikationsframe über den Eingabe-/Ausgang-Port 202 an das Master-Gerät 1. Des Weiteren wird die Synchronisationsverarbeitung in dem Synchronisationsprozessor 211 basierend auf einem Synchronisationsprotokoll, wie beispielsweise IEEE 1588 oder IEEE 802.1AS, durchgeführt.
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Die Funktionen der Slave-Uhr 201, des Synchronisationssignalempfängers 203, des Wiederholungenzählers 207, des Empfangszeitpunkt-Vorhersagers 208, des Synchronisationssignalbestimmers 210, des Synchronisationsprozessors 211, des Empfangszeitpunkt-Aktualisierers 212, des Wiederholungsmöglichkeitbestimmers 213 und des Zusätzliche-Übertragung-Aufforderers 214 werden jeweils verwirklicht, indem der Prozessor 5 ein in dem Speicher 6 gespeichertes Softwaremodul ausführt. Zwei oder mehr Funktionen der oben beschriebenen Funktionen können verwirklicht werden, indem ein einziges Softwaremodul durch den Prozessor 5 ausgeführt wird. Funktionen des Eingabe-/Ausgabe-Ports 202 werden durch die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 7 verwirklicht. Die Funktionen des Synchronisationsperioden-Speichers 204, des Empfangszeitpunkt-Speichers 205, des Warteintervall-Speichers 206 und des Erlaubte-Differenz-Speichers 209 werden durch einen Speicherbereich des Speichers 6 verwirklicht. Der Nutzer stellt ein: die Synchronisationsperiode T, welche in dem Synchronisationsperioden-Speicher 204 gespeichert wird, das Warteintervall R, welches in dem Warteintervall-Speicher 206 gespeichert wird, und die erlaubte Differenz δ, welche in dem Erlaubte-Differenz-Speicher 209 gespeichert wird. Die erlaubte Differenz δ kann basierend auf einer benötigten Genauigkeit für die Synchronisation zwischen dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 bestimmt sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erlaubte Differenz δ 1 µs, um eine Synchronisationsgenauigkeit von ± 1 µs zu erfüllen. Die erlaubte Differenz δ muss jedoch nicht immer ein fester Wert sein und kann ein variabler Wert sein, welcher in Abhängigkeit von Bedingungen geändert wird.
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Als Nächstes wird die Berechnung des Empfangsvorhersagezeitpunkts in dem Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208 beschrieben. Wie oben beschrieben, sind die Zeitpunkte (Zeitpunkte vorherigen Empfangs), an welchen der Synchronisationssignalempfänger 203 die Synchronisationsframes mit der Synchronisationsperiode T periodisch empfängt, in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeichert. Der Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208 berechnet als den Empfangsvorhersagezeitpunkt einen Zeitpunkt, der erhalten wird, indem zu dem Zeitpunkt des vorherigen Empfangs die Synchronisationsperiode T addiert wird, welche in dem Synchronisationsperioden-Speicher 204 gespeichert ist. Die Berechnung des Empfangsvorhersagezeitpunkts wird nicht durchgeführt, wenn der Zeitpunkt des vorherigen Empfangs nicht gespeichert ist, beispielsweise wenn das Synchronisationssignal das erste Mal empfangen wird.
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Der Synchronisationssignalbestimmer 210 bestimmt, ob ein neu empfangenes Synchronisationsframe normal ist. Der Betrag der Differenz zwischen dem Zeitpunkt, an welchem der Synchronisationssignalempfänger 203 das Synchronisationsframe neu empfängt, und dem Empfangsvorhersagezeitpunkt, welcher durch den Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208 berechnet wurde, wird für diese Bestimmung verwendet. Die Bestimmung über das empfangene Synchronisationsframe wird basierend darauf durchgeführt, ob der Betrag der Differenz gleich oder kleiner als die erlaubte Differenz δ ist, welche in dem Erlaubte-Differenz-Speicher 209 als ein Referenzwert für die Bestimmung gespeichert ist. Wenn der Betrag der Differenz gleich oder kleiner als die erlaubte Differenz ist, wird bestimmt, dass das Synchronisationsframe normal ist. Andererseits, wenn der Betrag der Differenz größer als die erlaubte Differenz ist, wird bestimmt, dass das Synchronisationsframe abnormal ist. In einigen Fällen, wie in einem Fall, in welchem das Synchronisationsframe verloren geht, kann der Synchronisationssignalempfänger 203 außerstande sein, das Synchronisationsframe zu empfangen. Dementsprechend, wenn der Synchronisationssignalempfänger 203 das Synchronisationsframe nicht empfangen hat, wenn seit dem Empfangsvorhersagezeitpunkt eine Zeitdauer, die gleich der erlaubten Differenz δ ist, verstrichen ist, bestimmt der Synchronisationssignalbestimmer 210, dass das Synchronisationsframe abnormal ist. Zudem, wenn der Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208 den Empfangsvorhersagezeitpunkt nicht berechnet, bestimmt der Synchronisationssignalbestimmer 210, dass das empfangene Synchronisationsframe normal ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird die Bestimmung, ob das Synchronisationsframe normal ist, vorgenommen unter Verwendung - als eine Referenz - eines Zeitpunktes (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs), an welchem das Synchronisationsframe vorher normal empfangen wurde, wobei der Zeitpunkt in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeichert ist. Dementsprechend, wenn der als Referenz verwendete Zeitpunkt des vorherigen Empfangs nicht geeignet ist, wird die Bestimmung nicht korrekt durchgeführt und das Synchronisationssignal wird wiederholt und durchgängig als abnormal bestimmt, obwohl das Synchronisationssignal normal ist. Um ein solches Problem anzugehen, kann, wenn die Anzahl der Wiederholungen eine eingestellte Obergrenze erreicht, das Slave-Gerät 2 konfiguriert sein, so zu arbeiten, dass das Slave-Gerät 2 keine Wiederholungsaufforderung vornimmt und ein Synchronisationssignal, welches in der nächsten Synchronisationsperiode empfangen wird, als ein normales Synchronisationssignal auffasst, die Synchronisationsverarbeitung durchführt und den Synchronisationsframe-Empfangszeitpunkt (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs) aktualisiert.
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Ein Wert der erlaubten Differenz δ wird beispielsweise durch den Nutzer unter Verwendung des vorliegenden Systems eingegeben. Zum Beispiel, wenn das Synchronisationsgenauigkeitsziel erhöht wird, wird der Wert der erlaubten Differenz δ gering eingestellt, und wenn das Verringern der Synchronisationsgenauigkeit erlaubt ist, wird der Wert der erlaubten Differenz δ hoch eingestellt. Wenn fortwährend bestimmt wird, dass das Synchronisationssignal abnormal ist, ist der Zeitpunkt, an welchem das vorherige Synchronisationsframe normal empfangen wurde (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs), welcher in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeichert ist, möglicherweise nicht gültig, und daher wird der Wert der erlaubten Differenz δ temporär erhöht, um die Synchronisationsverarbeitung zu veranlassen, und, wenn fortwährend bestimmt wird, dass das Synchronisationssignal normal ist, kann der Wert der erlaubten Differenz δ reduziert werden.
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Wenn der Synchronisationssignalbestimmer 210 bestimmt, dass das Synchronisationsframe normal ist und das Synchronisationsframe kein Synchronisationsframe ist, welches auf einer Wiederholungsaufforderung basiert (ein Zählwert des Wiederholungen-Zählers 207 ist 0), aktualisiert der Empfangszeitpunkt-Aktualisierer 212 den in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeicherten Zeitpunkt (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs) auf einen Empfangszeitpunkt des Synchronisationsframes, welches gerade als normal bestimmt wurde. Andererseits, wenn (i) das Synchronisationsframe durch den Synchronisationssignalbestimmer 210 als normal bestimmt wurde und das Synchronisationsframe ein Synchronisationsframe ist, welches auf einer Wiederholungsaufforderung basiert (der Zählwert des Wiederholungen-Zählers 207 ist nicht 0) oder wenn (ii) der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213 bestimmt, dass keine Zeit zum Ausführen der Wiederholung vorhanden ist, betrachtet der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213 einen Zeitpunkt, der durch Addieren der Periode T zu dem ursprünglich gespeicherten Zeitpunkt (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs) erhalten wird, als einen Zeitpunkt, an welchem das Synchronisationssignal periodisch empfangen wurde, und der Zeitpunkt (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs), welcher in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeichert ist, wird basierend auf diesem Zeitpunkt aktualisiert.
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Der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213 bestimmt, ob eine Wiederholung der Synchronisationsverarbeitung möglich ist, basierend darauf, ob bis zu einem Zeitpunkt einer nächsten periodischen Synchronisationsverarbeitung, d. h. innerhalb der aktuellen Periode, Zeit zum Wiederholen der Synchronisationsverarbeitung ist. Die Bestimmung, ob Zeit zum Wiederholen der Synchronisationsverarbeitung ist, wird basierend darauf vorgenommen, ob ein berechneter Wert, welcher erhalten wird durch (i) Multiplizieren des Warteintervalls R mit einer Zahl, die durch Addieren von 1 zu der Anzahl von Wiederholungen n erhalten wird, und (ii) Addieren der erlaubten Differenz δ zu einem aus der Multiplikation erhaltenen Wert, kleiner als die Synchronisationsperiode T ist. Wenn der berechnete Wert kleiner als die Synchronisationsperiode T ist, bestimmt der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213, dass Zeit zum Durchführen einer Wiederholung ist (d. h. die Wiederholung ist möglich), und wenn der berechnete Wert nicht kleiner als die Synchronisationsperiode T ist, bestimmt der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213, dass keine Zeit zum Ausführen einer Wiederholung ist (keine Wiederholung ist möglich). Die maximale Anzahl, wie oft die Synchronisationsverarbeitung während einer Periode wiederholt werden kann, kann im Vorhinein berechnet werden, und die Bestimmung, ob eine Wiederholung der Synchronisationsverarbeitung möglich ist, kann basierend auf der in dem Wiederholungen-Zähler 207 gespeicherten Anzahl von Wiederholungen n vorgenommen werden. Basierend auf der Synchronisationsperiode T, dem Warteintervall R und der Anzahl von Wiederholungen n kann die Bestimmung, ob Zeit zum Durchführen einer Wiederholung ist (d. h., dass die Wiederholung möglich ist), in dem Slave-Gerät durchgeführt werden, wodurch unnötige Kommunikation unterlassen wird und die Last auf das Master-Gerät reduziert wird.
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Als Nächstes wird die Verarbeitung in dem Master-Gerät 1 mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm von 5 beschrieben. Zuerst überträgt der Synchronisationssignalübertrager 104 des Master-Geräts 1 ein Synchronisationsframe (S101) und speichert einen Zeitpunkt der Übertragung des Synchronisationsframes in den Übertragungszeitpunkt-Speicher 105 (S102). Als Nächstes bestimmt der Synchronisationssignalübertrager 104, ob die aktuelle Zeit einen Zeitpunkt der nächsten Übertragung des Synchronisationsframes erreicht hat, d. h. einen nächsten Synchronisationsframe-Übertragungszeitpunkt während einer nächsten Periode (S103). Der Zeitpunkt der Übertragung des nächsten Synchronisationsframes, welcher für diese Bestimmung verwendet wird, ist ein Zeitpunkt, welcher erhalten wird, indem zu dem Übertragungszeitpunkt, der in dem Übertragungszeitpunkt-Speicher 105 gespeichert ist, die Synchronisationsperiode T, welche in dem Synchronisationsperioden-Speicher 102 gespeichert ist, addiert wird.
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Wenn die aktuelle Zeit den nächsten Synchronisationsframe-Übertragungszeitpunkt nicht erreicht hat (Nein in S103), bestimmt der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderung-Empfänger 106, ob von dem Slave-Gerät 2 eine Wiederholungsaufforderung empfangen wurde (S104).
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Andererseits, wenn die aktuelle Zeit den nächsten Synchronisationsframe-Übertragungszeitpunkt erreicht hat (Ja in S103), setzt der Wiederholungen-Zähler 107 die Anzahl von Wiederholungen zurück (d. h., die Anzahl von Wiederholungen wird auf 0 gesetzt) (S108) und der Synchronisationssignalübertrager 104 überträgt das Synchronisationsframe während der nächsten Periode (d. h. die Verarbeitung kehrt zu S101 zurück).
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Wenn in Schritt S104 bestimmt wird, dass keine Wiederholungsaufforderung von dem Slave-Gerät 2 empfangen wurde, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S103 zurück. Als Ergebnis der Schritte S103 und S104 wartet das Master-Gerät 1 auf den Empfang einer Wiederholungsaufforderung, bis der Zeitpunkt zur Übertragung des nächsten Synchronisationsframes gekommen ist.
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Andererseits, wenn in Schritt S104 der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderung-Empfänger 106 eine Wiederholungsaufforderung von dem Slave-Gerät 2 empfangen hat, erhöht der Wiederholungen-Zähler 107 die Anzahl von Wiederholungen um eins (S105). Nachdem gewartet wurde, bis ein Zeitpunkt zur Übertragung eines Synchronisationsframes für eine Wiederholung gekommen ist (S106), überträgt der Synchronisationssignalübertrager 104 das Synchronisationsframe für eine Wiederholung (S107) und die Verarbeitung kehrt zu Schritt S103 zurück. Der Zeitpunkt der Übertragung des Synchronisationsframes für eine Wiederholung, welcher in Schritt S106 verwendet wird, ist ein Zeitpunkt, welcher erhalten wird, indem (i) das Warteintervall R, welches in dem Warteintervall-Speicher 108 gespeichert ist, mit der Anzahl von Wiederholungen n, die in dem Wiederholungen-Zähler 107 gespeichert ist, multipliziert wird und (ii) der durch die Multiplikation erhaltene Wert mit dem Übertragungszeitpunkt, der in dem Übertragungszeitpunkt-Speicher 105 gespeichert ist, addiert wird.
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Die Verarbeitung in dem Slave-Gerät 2 wird mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm von 6 beschrieben. Zuerst berechnet der Empfangszeitpunkt-Vorhersager 208 den Empfangsvorhersagezeitpunkt des Synchronisationsframes (S201). Insbesondere wird der Empfangsvorhersagezeitpunkt des Synchronisationsframes berechnet, indem (i) das Warteintervall R, welches in dem Warteintervall-Speicher 206 gespeichert ist, mit der Anzahl von Wiederholungen n, die in dem Wiederholungen-Zähler 207 gespeichert ist, multipliziert wird und (ii) zu dem Zeitpunkt, welcher in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeichert ist (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs), die Synchronisationsperiode T, welche in dem Synchronisationsperioden-Speicher 204 gespeichert ist, und der durch die Multiplikation erhaltene Wert addiert werden. Vorliegend basiert der Empfangsvorhersagezeitpunkt auf der Zeit, die durch die Slave-Uhr 201 erzeugt wird, und wird als Zeitinformation berechnet. Der Empfangsvorhersagezeitpunkt muss lediglich dazu geeignet sein, unter Verwendung der durch die Slave-Uhr 201 erzeugten Zeit als Referenz spezifizierbar zu sein. Beispielsweise kann der Empfangsvorhersagezeitpunkt durch Daten repräsentiert werden, beispielsweise durch den Zielwert der Referenzuhr des Slave-Geräts 2 ab dem Zeitpunkt des vorherigen Empfangs.
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Als Nächstes bestimmt der Synchronisationssignalempfänger 203, ob das Synchronisationsframe empfangen wurde (S202). Wenn der Synchronisationssignalempfänger 203 das Synchronisationsframe empfangen hat (Ja in S202), bestimmt der Synchronisationssignalbestimmer 210 einen Zeitpunkt des Empfangs des Synchronisationsframes (S204). Das Verfahren des Bestimmens des Synchronisationsframes durch den Synchronisationssignalbestimmer 210 ist wie oben beschrieben und der Synchronisationssignalbestimmer bestimmt basierend auf dem Empfangszeitpunkt, ob das Synchronisationsframe normal oder abnormal ist. Andererseits, wenn der Synchronisationssignalempfänger 203 das Synchronisationsframe nicht empfangen hat (Nein in S202), bestimmt der Synchronisationssignalbestimmer 210, ob seit dem Empfangsvorhersagezeitpunkt des Synchronisationsframes die erlaubte Zeit δ verstrichen ist (S203). In einem Zustand, in welchem der Synchronisationssignalempfänger 203 das Synchronisationsframe nicht empfängt, und wenn die aktuelle Zeit ein Zeitpunkt ist, an welchem die erlaubte Zeit δ seit dem Empfangsvorhersagezeitpunkt verstrichen ist (Ja in S203), bestimmt der Synchronisationssignalbestimmer 210 dabei, dass das Synchronisationsframe abnormal ist.
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In Schritt S204, wenn der Synchronisationssignalbestimmer 210 bestimmt, dass das Synchronisationsframe normal ist (wenn die Bestimmung in S204 „normal“ ist), führt der Synchronisationsprozessor 211 eine Synchronisationsverarbeitung der Slave-Uhr 201 basierend auf dem empfangenen Synchronisationsframe (S205) durch. Danach setzt der Wiederholungen-Zähler 207 die Anzahl von Wiederholungen n zurück (d. h., er setzt die Anzahl von Wiederholungen auf 0) (S206), und der Empfangszeitpunkt-Aktualisierer 212 aktualisiert die Zeit des Empfangs des Synchronisationsframes (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs), welcher in dem Empfangszeitpunkt-Speicher 205 gespeichert ist (S207). Danach kehrt die Verarbeitung zu Schritt (S201) des Berechnens des Empfangsvorhersagezeitpunktes des Synchronisationsframes zurück.
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Andererseits, wenn der Synchronisationssignalbestimmer 210 bestimmt, dass das Synchronisationsframe abnormal ist (wenn die Bestimmung in S204 „abnormal“ ergibt oder die Bestimmung in S203 „Ja“ ergibt), bestimmt der Wiederholungsmöglichkeitbestimmer 213, ob eine Wiederholung der Synchronisationsverarbeitung möglich ist, basierend darauf, ob bis zu dem Zeitpunkt der Synchronisationsverarbeitung während der nächsten Periode Zeit zum Wiederholen des Synchronisationsprozesses ist (S208). Das Verfahren des Bestimmens, ob Zeit zum Wiederholen der Synchronisationsverarbeitung ist, ist wie oben beschrieben.
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Wenn dabei bestimmt wird, dass die Weiderholung unmöglich ist (Nein in S208), schaltet die Verarbeitung zu Schritt S206 voran. Andererseits, auf die Bestimmung hin, dass die Wiederholung möglich ist (Ja in S208), erhöht der Wiederholungen-Zähler 207 die Anzahl von Wiederholungen n um eins (S209) und der Zusätzliche-Übertragung-Aufforderer 214 überträgt eine Wiederholungsaufforderung an das Master-Gerät 1 (S210). Danach kehrt die Verarbeitung zu Schritt (S201) des Berechnens des Empfangsvorhersagezeitpunktes des Synchronisationsframes zurück.
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Als Nächstes werden die Verarbeitung in dem Master-Gerät 1, die Verarbeitung in dem Slave-Gerät 2 und der Ablauf des Signalaustausches zwischen den zwei Geräten 1 und 2 mit Bezug zu den Diagrammen der 7 und 8 in Zusammenhang mit den in den oben beschriebenen Ablaufdiagrammen gezeigten Schritten beschrieben. Aufgrund der doppelten Beschreibung wird die Beschreibung einiger der oben beschriebenen Schritte ausgelassen.
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7 ist ein Sequenzdiagramm, welches einen Fall zeigt, in welchem ein Synchronisationssignal normal zwischen dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 übertragen und empfangen wird.
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Zuerst überträgt das Master-Gerät 1 ein Synchronisationsframe an das Slave-Gerät 2 (S101), und das Slave-Gerät 2 empfängt das Synchronisationsframe (S202). Vor dem Empfangen des Synchronisationsframes berechnet das Slave-Gerät 2 den Empfangsvorhersagezeitpunkt des Synchronisationsframes basierend auf einem Zeitpunkt (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs) des Empfangs des Synchronisationsframes während einer vorherigen Periode und der Synchronisationsperiode T (S201). Auf den Empfang des Synchronisationsframes hin bestimmt das Slave-Gerät 2 das empfangene Synchronisationsframe (S204). Vorliegend empfängt das Slave-Gerät 2 das Synchronisationsframe während einer Dauer, welche sich von einem Zeitpunkt, der um die erlaubte Differenz δ vor dem Empfangsvorhersagezeitpunkt liegt, bis zu einem Zeitpunkt, der um die erlaubte Differenz δ nach dem Empfangsvorhersagezeitpunkt des Empfangs liegt, erstreckt, und es wird bestimmt, dass das von dem Slave-Gerät 2 empfangene Synchronisationsframe normal ist. Weil bestimmt wird, dass das Synchronisationsframe normal ist, führt das Slave-Gerät 2 die Synchronisationsverarbeitung durch (S205) und berechnet den Empfangsvorhersagezeitpunkt des Synchronisationsframes während der nächsten Periode (S201). Weil vorliegend bestimmt wird, dass das Synchronisationsframe normal ist, überträgt das Slave-Gerät 2 keine Wiederholungsaufforderung an das Master-Gerät 1. Weil die Wiederholungsaufforderung nicht übertragen wird, überträgt dementsprechend das Master-Gerät 1 nach Ablauf der Synchronisationsperiode T seit dem Zeitpunkt der Übertragung des Synchronisationsframes ein Synchronisationsframe während der nächsten Periode (S101) und das Slave-Gerät 2 macht weiter mit der Verarbeitung des Synchronisationsframes, welches während der nächsten Periode übertragen wird.
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8 ist ein Sequenzdiagramm, welches einen Fall zeigt, in welchem in der Kommunikation eines Synchronisationssignals zwischen dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 eine Verzögerung auftritt und das Synchronisationssignal nicht normal übertragen und empfangen wird.
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Wie in dem in 7 gezeigten Fall überträgt das Master-Gerät 1 zuerst ein Synchronisationsframe an das Slave-Gerät 2 (S101), während das Slave-Gerät 2 im Vorhinein den Empfangsvorhersagezeitpunkt des Synchronisationsframes berechnet (S201). Aufgrund der Kommunikationsverzögerung des Synchronisationsframes ist das Slave-Gerät 2 vorliegend nicht in der Lage, das Synchronisationsframe während einer Dauer zu empfangen, welche sich von dem Empfangsvorhersagezeitpunkt zu einem Zeitpunkt erstreckt, welcher um eine Dauer, die der erlaubten Differenz δ gleich ist, danach liegt (Ja in S203). Das Slave-Gerät 2 (i) geht daher davon aus, dass eine Abnormalität in dem Synchronisationsframe aufgetreten ist, (ii) führt den Synchronisationsprozess nicht aus und (iii) überträgt nach der Bestimmung, ob Zeit zum Wiederholen der Synchronisierungsverarbeitung ist (S208), eine Wiederholungsaufforderung an das Master-Gerät 1 (S210). Ferner berechnet das Slave-Gerät 2 den Empfangsvorhersagezeitpunkt eines Synchronisationsframes für eine Wiederholung (S201). Auf den Empfang der Wiederholungsaufforderung (S104) hin überträgt das Master-Gerät 1 das Synchronisationsframe für eine Wiederholung während der gleichen Periode, nachdem seit dem Zeitpunkt der Übertragung des Synchronisationsframes eine Zeitdauer verstrichen ist, die dem Warteintervall R gleich ist, bevor ein Synchronisationsframe während der nächsten Periode übertragen wird (S101), und das Slave-Gerät 2 macht weiter mit der Verarbeitung des Synchronisationsframes für eine Wiederholung. In dem in 8 gezeigten Fall tritt eine Verzögerung auch in dem Synchronisationsframe für die erste Wiederholung auf und eine Aufforderung für eine zweite Wiederholung wird vorgenommen. Nachdem eine Zeitdauer, die der Synchronisationsdauer T gleich ist, seit dem Zeitpunkt der Übertragung des ersten Synchronisationsframes verstrichen ist, überträgt das Master-Gerät 1 das Synchronisationsframe während der nächsten Periode (S101), und das Slave-Gerät 2 macht weiter mit der Verarbeitung des während der nächsten Periode übertragenen Synchronisationsframes.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine Abnormalität, wie beispielsweise eine Verzögerung des Synchronisationsframes, an dem Synchronisationsframe auftritt, wird die Synchronisationsverarbeitung basierend auf dem Synchronisationsframe nicht durchgeführt, jedoch kann die Synchronisationsverarbeitung wiederholt werden, ohne auf die nächste Synchronisationsperiode zu warten. Dementsprechend kann die Synchronisation schnell durchgeführt werden. Des Weiteren berechnet das Slave-Gerät den Empfangsvorhersagezeitpunkt der nächsten Synchronisationsperiode basierend auf (i) dem Zeitpunkt, zu welchem der Synchronisationsframe das letzte Mal normal empfangen wurde (Zeitpunkt des vorherigen Empfangs), (ii) der Synchronisationsperiode, (iii) dem Warteintervall und (iv) der Anzahl von Wiederholungen und kann bestimmen, ob das Synchronisationsframe normal oder abnormal ist, wodurch einfach bestimmt wird, ob der Synchronisationsframe normal oder abnormal ist, und die Synchronisationsgenauigkeit einfach verbessert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Master-Gerät
- 2
- Slave-Gerät
- 3
- Netzwerk
- 4
- Bus
- 5
- Prozessor
- 6
- Speicher
- 7
- Eingabe-/Ausgabeschnittstelle
- 101
- Master-Uhr
- 102
- Synchronisationsperioden-Speicher
- 103
- Eingabe-/Ausgabe-Port
- 104
- Synchronisationssignalübertrager
- 105
- Übertragungszeitpunkt-Speicher
- 106
- Zusätzliche-Übertragung-Aufforderung-Empfänger
- 107
- Wiederholungen-Zähler
- 108
- Warteintervall-Speicher
- 201
- Slave-Uhr
- 202
- Eingabe-/Ausgabe-Port
- 203
- Synchronisationssignalempfänger
- 204
- Synchronisationsperioden-Speicher
- 205
- Empfangszeitpunkt-Speicher
- 206
- Warteintervall-Speicher
- 207
- Wiederholungen-Zähler
- 208
- Empfangszeitpunkt-Vorhersager
- 209
- Erlaubte-Differenz-Speicher
- 210
- Synchronisationssignalbestimmer
- 211
- Synchronisationsprozessor
- 212
- Empfangszeitpunkt-Aktualisierer
- 213
- Wiederholungsmöglichkeitbestimmer
- 214
- Zusätzliche-Übertragung-Aufforderer
