DE112019007074T5

DE112019007074T5 - Zeitsynchronisationssystem, Master-Gerät, Slave-Gerät und Programm

Info

Publication number: DE112019007074T5
Application number: DE112019007074.6T
Authority: DE
Inventors: Eitaro Hioki; Naoya Uchiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2022-01-27
Also published as: JPWO2020217286A1; CN113711158A; JP6707209B1; US20220045836A1; WO2020217286A1; US11277253B2

Abstract

Ein Zeitsynchronisationssystem (100) umfasst ein Master-Gerät (1) und ein Slave-Gerät (2A, 2B, 2C), welche miteinander über einen Datenbus (4) und eine zur Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode dezidierte Signalleitung (3) verbunden sind. Das Master-Gerät (1) überträgt das Signal gleichbleibender Periode regelmäßig mit einer Übertragungsperiode durch die Signalleitung (3) und überträgt eine Beginnzeitinformation, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, und eine Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode für das Signal gleichbleibender Periode angibt, durch den Datenbus (4). Das Slave-Gerät (2A, 2B, 2C) zählt eine Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode und berechnet, als eine aktuelle Zeit in dem Master-Gerät (1), eine Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät (1) das Signal gleichbleibender Periode überträgt, basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit und auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode. Das Slave-Gerät (2A, 2B, 2C) korrigiert die Zeit auf die berechnete aktuelle Zeit in dem Master-Gerät (1).

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Zeitsynchronisationssystem, ein Master-Gerät, ein Slave-Gerät und ein Programm.
Hintergrund
Es wurden Techniken zum Synchronisieren mehrerer miteinander assoziierter Geräte, wie beispielsweise speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen) entwickelt, welche jeweils beispielsweise eine eingebaute Uhr umfassen. Solche Techniken verwenden eine Synchronisation, welche üblicherweise ein Bestimmen eines Master-Geräts, welches eine Referenzzeit unter mehreren Geräten verwaltet, und ein Einstellen der Zeit in Slave-Geräten oder Geräten, die von dem Master-Gerät verschieden sind, auf die Zeit in dem Master-Gerät basierend auf einer Zeitinformation, welche von dem Master-Gerät an die Slave-Geräte übertragen wird, umfasst.
Patentliteratur 1 beschreibt eine Zeiteinstelltechnik. Die Technik umfasst Bilden einer dedizierten Signalleitung zwischen einer Station, welche eine Master-Uhr umfasst, und einer Station, welche eine Slave-Uhr umfasst, Übertragen eines Zeitzykluspulssignals durch die dedizierte Signalleitung in vorbestimmten Perioden mit der Station, welche eine Master-Uhr umfasst, Übertragen einer Zeitinformation an einem Zeitpunkt des Übertragens des Zeitzykluspulssignals durch ein Netzwerk und Einstellen einer Zeit basierend auf dem Zeitzykluspulssignal und der Zeitinformation mit der Station, welche eine Slave-Uhr umfasst.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H4-294413
Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technik überträgt die Station jedes Mal, wenn die Station, welche eine Master-Uhr umfasst, ein Zeitzykluspulssignal durch die dedizierte Signalleitung überträgt, eine Zeitinformation an dem Zeitpunkt des Übertragens des Zeitzykluspulssignals durch eine Datenkommunikationsleitung eines Netzwerks. Daher ist die Zeitinformation von Jitter und einer Propagationsverzögerungszeit, die durch die Datenkommunikationsleitung verursacht werden, betroffen und erreicht die Station, welche die Slave-Uhr umfasst, später als das Zeitzykluspulssignal. Wenn die maximale Zeitverzögerung, die durch die Propagationsverzögerungszeit und den Jitter an der durch die Datenkommunikationsleitung übertragenen Zeitinformation verursacht wird, eine Periode zum Übertragen eines Zeitzykluspulssignals übersteigt, kann ein neues Zeitzykluspulssignal die Station vor der Zeitinformation, welche dem vorherigen Zeitzykluspulssignal zugeordnet ist, erreichen. Die Periode zum Übertragen eines Zeitzykluspulssignals kann nicht kürzer gewählt werden als die maximale Zeitverzögerung der Datenkommunikationsleitung. Zudem ist die Genauigkeit der Synchronisation durch die Propagationsverzögerungszeit und den Jitter begrenzt, welche in der Datenkommunikationsleitung verursacht werden.
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine genauere Synchronisation zum Einstellen der Zeit in einem Slave-Gerät auf die Zeit in einem Master-Gerät zu erzielen.
Lösung des Problems
Um das obige Ziel zu erreichen, umfasst ein Zeitsynchronisationssystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Master-Gerät und ein Slave-Gerät. Das Master-Gerät und das Slave-Gerät sind miteinander über eine Datenkommunikationsleitung und eine zur Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode dezidierte Signalleitung verbunden. Das Master-Gerät umfasst einen Master-Zeitmesser, einen Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager, einen Beginnzeit-Übertrager, einen Übertragungsperiode-Speicher und einen Übertragungsperiode-Übertrager. Der Master-Zeitmesser misst eine Zeit. Der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager erzeugt mit einer Übertragungsperiode regelmäßig das Signal gleichbleibender Periode und überträgt das Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung an das Slave-Gerät. Der Beginnzeit-Übertrager überträgt durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave Gerät eine Beginnzeitinformation, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt. Der Übertragungsperiode-Speicher speichert eine Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode für das Signal gleichbleibender Periode angibt. Der Übertragungsperiode-Übertrager überträgt durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät die Übertragungsperiodeninformation, welche in dem Übertragungsperiode-Speicher gespeichert ist. Das Slave-Gerät umfasst einen Slave-Zeitmesser, einen Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger, einen Beginnzeit-Empfänger, einen Beginnzeit-Speicher, einen Übertragungsperiode-Empfänger, einen Übertragungsperiode-Speicher, einen Zähler, einen Zeitberechner und einen Zeitkorrigierer. Der Slave-Zeitmesser misst eine Zeit. Der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger empfängt das Signal gleichbleibender Periode von dem Master-Gerät durch die Signalleitung. Der Beginnzeit-Empfänger empfängt die Beginnzeitinformation von dem Master-Gerät durch die Datenkommunikationsleitung. Der Beginnzeit-Speicher speichert die Beginnzeitinformation, welche durch den Beginnzeit-Empfänger empfangen wird.
Der Übertragungsperiode-Empfänger empfängt die Übertragungsperiodeninformation von dem Master-Gerät durch die Datenkommunikationsleitung. Der Übertragungsperiode-Speicher speichert die Übertragungsperiodeninformation, welche durch den Übertragungsperiode-Empfänger empfangen wird. Der Zähler zählt eine Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode durch den Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger. Der Zeitberechner berechnet basierend auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode und auf der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode als eine aktuelle Zeit in dem Master-Gerät eine Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt. Der Zeitkorrigierer korrigiert die durch den Slave-Zeitmesser gemessene Zeit auf die durch den Zeitberechner berechnete aktuelle Zeit in dem Master-Gerät.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung überträgt bei der Synchronisation durch Einstellen der Zeit in einem Slave-Gerät auf die Zeit in einem Master-Gerät das Master-Gerät ein Signal gleichbleibender Periode an das Slave-Gerät durch eine dedizierte Signalleitung und die Zeit in dem Slave-Gerät wird basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, auf einer Übertragungsperiode und auf einer Übertragungsbeginnzeit auf die Zeit in dem Master-Gerät korrigiert. Bei dieser Synchronisation involviert jede Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode nicht eine Übertragung einer Zeitinformation an dem Übertragungszeitpunkt durch die Datenkommunikationsleitung. Diese Struktur kann daher eine Periode des Übertragens eines Signals gleichbleibender Periode unabhängig von der Propagationsverzögerungszeit und Jitter, welche in der Datenkommunikationsleitung verursacht sind, verkürzen und kann eine genauere Synchronisation erzielen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Zeitsynchronisationssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Master-Geräts gemäß Ausführungsform 1;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Slave-Geräts gemäß Ausführungsform 1;
4 ist ein Diagramm, welches eine Zeitkorrektur gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Zeitübertragungsprozess gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
6 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Zeitempfangsprozess gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
7 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Master-Geräts gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung;
8 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Zeitübertragungsprozess gemäß Ausführungsform 2 zeigt;
9 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Zeitempfangsprozess gemäß Ausführungsform 2 zeigt;
10 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Slave-Geräts gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung;
11 ist ein Diagramm, welches eine Zeitkorrektur gemäß Ausführungsform 3 zeigt;
12 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Zeitempfangsprozess gemäß Ausführungsform 3 zeigt;
13 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Slave-Geräts gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung;
14 ist ein Diagramm, welches eine Zeitkorrektur gemäß Ausführungsform 4 zeigt;
15 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Zeitempfangsprozess gemäß Ausführungsform 4 zeigt; und
16 ist ein Hardwarekonfigurationsdiagramm eines Master-Geräts und eines Slave-Geräts gemäß den Ausführungsformen 1 bis 4.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Zeitsynchronisationssystem, ein Master-Gerät, ein Slave-Gerät und ein Programm gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unten im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. In den Figuren sind den gleichen oder entsprechenden Komponenten dieselben Bezugszeichen gegeben.
Ausführungsform 1
Bezugnehmend auf 1 umfasst ein Zeitsynchronisationssystem 100 gemäß Ausführungsform 1 ein Master-Gerät 1 und Slave-Geräte 2A bis 2C, welche über eine Signalleitung 3 und einen Datenbus 4 verbunden sind. Das Zeitsynchronisationssystem 100 synchronisiert die Zeit in den Slave-Geräten 2A bis 2C auf die Zeit in dem Master-Gerät 1. Die Slave-Geräte 2A bis 2C werden gemeinsam auch als Slave-Geräte 2 bezeichnet.
Das Master-Gerät 1 überträgt mit einer Übertragungsperiode regelmäßig ein Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung 3. Die Signalleitung 3 ist eine zur Übertragung von Signalen gleichbleibender Periode dezidierte Kommunikationsleitung. Das Master-Gerät 1 überträgt durch den Datenbus 4 eine Beginnzeitinformation, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, und eine Übertragungsperiodeninformation, welche eine Übertragungsperiode der Signale gleichbleibender Periode angibt. Der Datenbus 4 ist eine Datenkommunikationsleitung, durch welche das Master-Gerät 1 und die Slave-Geräte 2 Daten übertragen oder empfangen. Der Datenbus 4 kann zum Übertragen oder Empfangen von Information verwendet werden, welche von der Beginnzeitinformation und der Übertragungsperiodeninformation verschieden ist. Der Datenbus 4 ist ein Beispiel der Datenkommunikationsleitung. Jedes Slave-Gerät 2 zählt die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode und berechnet die aktuelle Zeit des Master-Gerätes 1 basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit und auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode. Jedes Slave-Gerät 2 korrigiert die Zeit in dem Slave-Gerät 2 auf die berechnete aktuelle Zeit in dem Master-Gerät 1.
1 zeigt ein Beispiel, welches drei Slave-Geräte 2 umfasst, jedoch kann das System jede andere Anzahl von Slave-Geräten 2 umfassen. Anstelle eines Bus-Netzwerks kann das Netzwerk, welches das Master-Gerät 1 und die Slave-Geräte 2A bis 2C verbindet, beispielsweise ein Stern-Netzwerk sein.
Die Funktionen des Master-Geräts 1 werden mit Bezug zu 2 beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Master-Gerät 1 als funktionelle Komponenten einen Master-Zeitmesser 11, welcher eine Zeit misst, einen Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12, welcher Signale gleichbleibender Periode überträgt, einen Beginnzeit-Übertrager 13, welcher eine Beginnzeitinformation überträgt, welche die Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, einen Übertragungsperiode-Speicher 14, welcher eine Übertragungsperiodeninformation speichert, welche eine Übertragungsperiode der Signale gleichbleibender Periode angibt, und einen Übertragungsperiode-Übertrager 15, welcher die Übertragungsperiodeninformation überträgt. Die Zeit in dem Master-Gerät 1 oder, mit anderen Worten, die Zeit in dem Master-Zeitmesser 11 wird hierin nachfolgend als eine Masterzeit bezeichnet.
Basierend auf der Masterzeit erzeugt der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 in Übertragungsperioden, welche durch die in dem Übertragungsperiode-Speicher 14 gespeicherte Übertragungsperiodeninformation angegebenen sind, Signale gleichbleibender Periode und überträgt die Signale gleichbleibender Periode durch die Signalleitung 3 an die Slave-Geräte 2A bis 2C. Die Signale gleichbleibender Periode sind beispielsweise 1 -Bit-Pulssignale. Jitter und eine Propagationsverzögerungszeit sind beim Übertragen der Signale gleichbleibender Periode durch die dedizierte Signalleitung 3 ausreichend kleiner als beim Übertragen der Signale gleichbleibender Periode durch den Datenbus 4. Daher kann die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, dahingehend aufgefasst werden, dass sie gleich der Empfangszeit ist, an welcher die Slave-Geräte 2 die Signale gleichbleibender Periode empfangen.
Der Beginnzeit-Übertrager 13 führt eine Zeitstempeloperation oder eine Operation des Beziehens einer Masterzeit, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 beginnt, die Signale gleichbleibender Periode zu übertragen, durch. Der Beginnzeit-Übertrager 13 erzeugt eine Beginnzeitinformation, welche die Masterzeit angibt, an welcher eine Übertragung der Signale gleichbleibender Periode beginnt, oder welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt. Der Beginnzeit-Übertrager 13 überträgt eine Beginnzeitinformation durch den Datenbus 4 an die Slave-Geräte 2A bis 2C.
Der Übertragungsperiode-Übertrager 15 überträgt eine Übertragungsperiodeninformation, die in dem Übertragungsperiode-Speicher 14 gespeichert ist, durch den Datenbus 4 an die Slave-Geräte 2A bis 2C. Der Übertragungsperiode-Übertrager 15 kann die Übertragungsperiodeninformation an einer beliebigen Zeit übertragen, bevor der Beginnzeit-Übertrager 13 die Beginnzeitinformation überträgt.
Die Funktionen jedes Slave-Geräts 2 werden mit Bezug zu 3 beschrieben. 3 zeigt die funktionellen Komponenten des Slave-Geräts 2A als Beispiel, jedoch haben die Slave-Geräte 2B und 2C die gleichen funktionellen Komponenten. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Slave-Gerät 2A als funktionelle Komponenten einen Slave-Zeitmesser 21, welcher eine Zeit misst, einen Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22, welcher Signale gleichbleibender Periode empfängt, einen Zähler 23, welcher die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode zählt, einen Beginnzeit-Empfänger 24, welcher eine Beginnzeitinformation empfängt, einen Beginnzeit-Speicher 25, welcher die Beginnzeitinformation speichert, einen Übertragungsperiode-Empfänger 26, welcher eine Übertragungsperiodeninformation empfängt, einen Übertragungsperiode-Speicher 27, welcher die Übertragungsperiodeninformation speichert, einen Zeitberechner 28, welcher eine aktuelle Masterzeit berechnet, und einen Zeitkorrigierer 29, welcher die durch den Slave-Zeitmesser 21 gemessene Zeit korrigiert.
Der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 empfängt von dem Master-Gerät 1 durch die Signalleitung 3 Signale gleichbleibender Periode. Der Zähler 23 zählt die Häufigkeit, mit welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 die Signale gleichbleibender Periode empfängt, und teilt die Häufigkeit des Empfangs dem Zeitberechner 28 mit. Der Beginnzeit-Empfänger 24 empfängt von dem Master-Gerät 1 durch den Datenbus 4 die Beginnzeitinformation. Der Beginnzeit-Speicher 25 speichert die durch den Beginnzeit-Empfänger 24 empfangene Beginnzeitinformation. Der Übertragungsperiode-Empfänger 26 empfängt von dem Master-Gerät 1 durch den Datenbus 4 eine Übertragungsperiodeninformation. Der Übertragungsperiode-Speicher 27 speichert die durch den Übertragungsperiode-Empfänger 26 empfangene Übertragungsperiodeninformation.
Jedes Mal, wenn von dem Zähler 23 eine Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode empfangen wird, berechnet der Zeitberechner 28 als die aktuelle Masterzeit die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, welche durch die Mitteilung von dem Zähler 23 angegeben ist, auf der Beginnzeitinformation, welche in dem Beginnzeit-Speicher 25 gespeichert ist, und auf der Übertragungsperiodeninformation, welche in dem Übertragungsperiode-Speicher 27 gespeichert ist. Insbesondere berechnet der Zeitberechner 28 eine Zeit, die erhalten wird durch Addieren, zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, einer Zeit, die erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode mit einem Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, oder berechnet die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt. Wie oben beschrieben ist, kann die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, dahingehend aufgefasst werden, dass sie gleich der Empfangszeit ist, an welcher das Slave-Gerät 2 die Signale gleichbleibender Periode empfängt. Daher berechnet der Zeitberechner 28 als die aktuelle Masterzeit die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt. Der Zeitkorrigierer 29 korrigiert die Zeit in dem Slave-Zeitmesser 21 auf die durch den Zeitberechner 28 berechnete aktuelle Masterzeit. Die Zeit in dem Slave-Gerät 2 oder, mit anderen Worten, die durch den Slave-Zeitmesser 21 gemessene Zeit wird hierin nachfolgend als Slavezeit bezeichnet.
Eine Zeitkorrektur, welche durch das Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 4 beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, empfängt der Signalgleichbleibende-Periode-Empfänger 22 in dem Slave-Gerät 2 die Signale gleichbleibender Periode in regelmäßigen Zeitintervallen. Die Zeitintervalle, in welchen die Signale gleichbleibender Periode empfangen werden, entsprechen Übertragungsperioden P für die Masterzeit. Der Zähler 23 zählt die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode und teilt die Häufigkeit dem Zeitberechner 28 mit. Der Beginnzeit-Empfänger 24 empfängt die Übertragungsbeginnzeit oder, mit anderen Worten, die Beginnzeitinformation, welche eine Masterzeit M1 angibt, und speichert die Beginnzeitinformation in den Beginnzeit-Speicher 25. In dem in 4 gezeigten Beispiel empfängt der Beginnzeit-Empfänger 24 eine Beginnzeitinformation zwischen einem ersten Empfang eines Signals gleichbleibender Periode und einem zweiten Empfang eines Signals gleichbleibender Periode. Der Übertragungsperiode-Empfänger 26 empfängt eine Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode P angibt, bevor der Beginnzeit-Empfänger 24 die Beginnzeitinformation empfängt, und speichert die Übertragungsperiodeninformation in den Übertragungsperiode-Speicher 27.
Wenn bei dem zweiten Empfang eines Signals gleichbleibender Periode von dem Zähler 23 als die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode eine Mitteilung des Zählwertes von 2 empfangen wird, berechnet der Zeitberechner 28 als eine Masterzeit M2 eine Zeit, welche erhalten wird durch Addieren, zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Masterzeit M1, einer Zeit, die erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode P mit 1 oder einem Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von 2, was die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode ist. Wenn bei einem dritten Empfang eines Signals gleichbleibender Periode von dem Zähler 23 als die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode eine Mitteilung des Zählwertes von 3 empfangen wird, berechnet der Zeitberechner 28 als eine Masterzeit M3 eine Zeit, welche erhalten wird durch Addieren, zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Masterzeit M1, einer Zeit, welche erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode P mit 2 oder einem Wert, welcher erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von 3, was die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode ist. Auf diese Weise berechnet der Zeitberechner 28 jedes Mal, wenn von dem Zähler 23 eine Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode empfangen wird, eine aktuelle Masterzeit Mn mit der Formel (1) unten mit der Masterzeit M1 und der Übertragungsperiode P, wobei n ≥ 2. $Mn = M1 + P \times (n - 1)$
Jedes Mal, wenn der Zeitberechner 28 die aktuelle Masterzeit Mn berechnet, korrigiert der Zeitkorrigierer 29 die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit Mn. Daher wird die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit jedes Mal korrigiert, wenn das jeweilige Slave-Gerät 2 ein Signal gleichbleibender Periode empfängt. In dem in 4 gezeigten Beispiel wird die Beginnzeitinformation zwischen dem ersten Empfang eines Signals gleichbleibender Periode und dem zweiten Empfang eines Signals gleichbleibender Periode empfangen, und der Zeitberechner 28 berechnet die Masterzeit Mn nach der Masterzeit M2, dies ist jedoch nicht begrenzend. Der Zeitberechner 28 kann die Masterzeit Mn zu jeder beliebigen Zeit berechnen, nachdem der Beginnzeit-Empfänger 24 die Beginnzeitinformation empfängt und die Beginnzeitinformation in den Beginnzeit-Speicher 25 speichert, und dann empfängt der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 ein Signal gleichbleibender Periode.
Der Zeitübertragungsprozess, welcher durch das Master-Gerät 1 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 5 beschrieben. Der in 5 gezeigte Zeitübertragungsprozess wird begonnen, wenn das Master-Gerät 1 angeschaltet wird. Der Übertragungsperiode-Übertrager 15 in dem Master-Gerät 1 überträgt die in den Übertragungsperiode-Speicher 14 gespeicherte Übertragungsperiodeninformation an jedes Slave-Gerät 2 durch den Datenbus 4 (Schritt S11). In dem in 4 gezeigten Beispiel überträgt der Übertragungsperiode-Übertrager 15 an jedes Slave-Gerät 2 die Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode P angibt.
Wieder bezugnehmend auf 5 erzeugt der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 Signale gleichbleibender Periode und überträgt die Signale gleichbleibender Periode durch die Signalleitung 3 an die Slave-Geräte 2 (Schritt S12). Wenn die übertragenen Signale gleichbleibender Periode erste Signale gleichbleibender Periode sind (Ja in Schritt S13), erzeugt der Beginnzeit-Übertrager 13 basierend auf der Masterzeit eine Beginnzeitinformation, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 beginnt, das Signal gleichbleibender Periode zu übertragen, und überträgt die Beginnzeitinformation durch den Datenbus 4 an die Slave-Geräte 2 (Schritt S14). In dem in 4 gezeigten Beispiel überträgt der Beginnzeit-Übertrager 13 an die Slave-Geräte 2 die Beginnzeitinformation, welche die Masterzeit M1 angibt.
Wieder bezugnehmend auf 5, wenn das übertragene Signal gleichbleibender Periode nicht das erste Signal gleichbleibender Periode ist (Nein in Schritt S13), fährt die Verarbeitung mit Schritt S15 fort. Der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 bestimmt basierend auf der Masterzeit, ob die Übertragungsperiode, welche durch die in dem Übertragungsperiode-Speicher 14 gespeicherte Übertragungsperiodeninformation angegeben ist, nach der Übertragung der Signale gleichbleibender Periode in Schritt S12 verstrichen ist (Schritt S15). Wenn die Übertragungsperiode nicht verstrichen ist (Nein in Schritt S15), wiederholt der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 Schritt S15 und wartet, bis die Übertragungsperiode verstreicht. Wenn die Übertragungsperiode verstrichen ist (Ja in Schritt S15), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S12 zurück und wiederholt Schritte S12 bis S16, wenn nicht das Master-Gerät 1 wird ausgeschaltet (Nein in Schritt S16). Daher überträgt das Master-Gerät 1 an die Slave-Geräte 2 Signale gleichbleibender Periode in den Übertragungsperioden, die durch die in dem Übertragungsperiode-Speicher 14 gespeicherte Übertragungsperiodeninformation angegeben sind. In dem in 4 gezeigten Beispiel überträgt das Master-Gerät 1 an die Slave-Geräte 2 Signale gleichbleibender Periode in der Übertragungsperiode P.
Wieder bezugnehmend auf 5 endet der Prozess, wenn das Master-Gerät 1 ausgeschaltet wird (Ja in Schritt S16).
Ein Zeitempfangsprozess, welcher durch jedes Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 6 beschrieben. Der in 6 gezeigte Zeitempfangsprozess wird begonnen, wenn das jeweilige Slave-Gerät 2 angeschaltet wird. Der Übertragungsperiode-Empfänger 26 in jedem Slave-Gerät 2 empfängt eine Übertragungsperiodeninformation von dem Master-Gerät 1 durch den Datenbus 4 (Schritt S21). Der Übertragungsperiode-Speicher 27 speichert die durch den Übertragungsperiode-Empfänger 26 empfangene Übertragungsperiodeninformation. In dem in 4 gezeigten Beispiel empfängt der Übertragungsperiode-Empfänger 26 von dem Master-Gerät 1 die Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode P angibt. Der Übertragungsperiode-Speicher 27 speichert die Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode P angibt.
Wieder bezugnehmend auf 6 empfängt der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 von dem Master-Gerät 1 durch die Signalleitung 3 Signale gleichbleibender Periode (Schritt S22). Der Zähler 23 zählt die Häufigkeit, mit welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 die Signale gleichbleibender Periode empfängt (Schritt S23) und teilt die Häufigkeit des Empfangs dem Zeitberechner 28 mit. Der Beginnzeit-Empfänger 24 bestimmt, ob der Beginnzeit-Empfänger 24 von dem Master-Gerät 1 durch den Datenbus 4 die Beginnzeitinformation empfangen hat (Schritt S24). Wenn der Beginnzeit-Empfänger 24 die Beginnzeitinformation nicht empfangen hat (Nein in Schritt S24), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S22 zurück und wiederholt Schritte S22 bis S24, und der Beginnzeit-Empfänger 24 wartet, bis eine Beginnzeitinformation empfangen wird. Wenn der Beginnzeit-Empfänger 24 die Beginnzeitinformation empfangen hat (Ja in Schritt S24), hat der Beginnzeit-Speicher 25 die durch den Beginnzeit-Empfänger 24 empfangene Beginnzeitinformation gespeichert. In dem in 4 gezeigten Beispiel hat der Beginnzeit-Speicher 25 die Beginnzeitinformation gespeichert, welche die durch den Beginnzeit-Empfänger 24 empfangene Masterzeit M1 angibt.
Wieder bezugnehmend auf 6 berechnet der Zeitberechner 28 eine aktuelle Masterzeit basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, welche durch die Mitteilung von dem Zähler 23 angegeben ist, auf einer Beginnzeitinformation, welche in dem Beginnzeit-Speicher 25 gespeichert ist, und auf der Übertragungsperiodeninformation, welche in dem Übertragungsperiode-Speicher 27 gespeichert ist (Schritt S25). In dem in 4 gezeigten Beispiel berechnet der Zeitberechner 28 die aktuelle Masterzeit Mn mit der obigen Formel (1).
Wieder bezugnehmend auf 6 korrigiert der Zeitkorrigierer 29 die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit, die in Schritt S25 berechnet wurde (Schritt S26). Wenn nicht das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Nein in Schritt S27), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S22 zurück und wiederholt Schritte S22 bis S27. Daher wird die Slavezeit jedes Mal, wenn das Slave-Gerät 2 ein Signal gleichbleibender Periode empfängt, auf die aktuelle Masterzeit korrigiert. Wenn das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Ja in Schritt S27), endet der Prozess.
In dem Zeitsynchronisationssystem 100 gemäß Ausführungsform 1, welches eine Synchronisation zum Einstellen der Zeit in jedem Slave-Gerät 2 auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 durchführt, überträgt, wie oben beschrieben ist, das Master-Gerät 1 Signale gleichbleibender Periode an die Slave-Geräte 2 durch die dedizierte Signalleitung 3 und die Zeit in den Slave-Geräten 2 wird basierend auf der Häufigkeit des Empfangs, auf der Übertragungsperiode und auf der Übertragungsbeginnzeit von Signalen gleichbleibender Periode auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 korrigiert. Jede Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode involviert nicht eine Übertragung von Zeitinformation an dem Übertragungszeitpunkt durch den Datenbus 4. Daher kann eine Periode, in welcher ein Signal gleichbleibender Periode übertragen wird, unabhängig von Jitter und einer Propagationsverzögerungszeit, die durch den Datenbus 4 verursacht sind, verkürzt werden, und daher kann eine genauere Synchronisation erzielt werden. Die Beginnzeitinformation und die Übertragungsperiodeninformation werden einmal durch den Datenbus 4 übertragen. Daher kann die zur Synchronisation verbrauchte Bandbreite des Datenbusses 4 gegenüber dem Fall reduziert werden, in welchem eine Zeitinformation am Übertragungszeitpunkt durch den Datenbus 4 bei jedem Übertragen eines Signals gleichbleibender Periode übertragen wird.
Ausführungsform 2
In Ausführungsform 2 ist die Übertragungsbeginnzeit, an welcher eine Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode beginnt, im Vorhinein bestimmt. Die Struktur eines Zeitsynchronisationssystems 100 gemäß Ausführungsform 2 und die funktionellen Komponenten jedes Slave-Geräts 2 sind die gleichen wie jene in Ausführungsform 1.
Die Funktionen eines Master-Geräts 1 gemäß Ausführungsform 2 werden mit Bezug zu 7 beschrieben. Wie in 7 gezeigt ist, umfasst das Master-Gerät 1 als funktionelle Komponenten einen Beginnzeit-Speicher 16 zusätzlich zu einem Master-Zeitmesser 11, einem Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12, einem Beginnzeit-Übertrager 13, einem Übertragungsperiode-Speicher 14 und einem Übertragungsperiode-Übertrager 15.
Der Beginnzeit-Speicher 16 speichert eine Beginnzeitinformation, welche eine vorbestimmte Übertragungsbeginnzeit angibt. Der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 beginnt, die Signale gleichbleibender Periode zu übertragen, wenn die Masterzeit die Übertragungsbeginnzeit erreicht, die durch die Beginnzeitinformation angegeben ist, die in dem Beginnzeit-Speicher 16 gespeichert ist. Der Beginnzeit-Übertrager 13 überträgt die in dem Beginnzeit-Speicher 16 gespeicherte Beginnzeitinformation durch den Datenbus 4 an Slave-Geräte 2A bis 2C. Der Beginnzeit-Übertrager 13 kann die Beginnzeitinformation zu einer beliebigen Zeit übertragen, bevor der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 beginnt, die Signale gleichbleibender Periode zu übertragen. Die anderen Funktionen des Master-Geräts 1 sind die gleichen wie jene des Master-Geräts 1 gemäß Ausführungsform 1.
Der Zeitübertragungsprozess, welcher durch das Master-Gerät 1 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 8 beschrieben. Der in 8 gezeigte Zeitübertragungsprozess wird begonnen, wenn das Master-Gerät 1 angeschaltet wird. Der Übertragungsperiode-Übertrager 15 in dem Master-Gerät 1 überträgt die in dem Übertragungsperiode-Speicher 14 gespeicherte Übertragungsperiodeninformation an die Slave-Geräte 2 durch den Datenbus 4 (Schritt S31). Der Beginnzeit-Übertrager 13 überträgt die in dem Beginnzeit-Speicher 16 gespeicherte Beginnzeitinformation an die Slave-Geräte 2 durch den Datenbus 4 (Schritt S32).
Der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 bestimmt, ob die Masterzeit die Übertragungsbeginnzeit erreicht, welche durch die in dem Beginnzeit-Speicher 16 gespeicherte Beginnzeitinformation angegeben ist (Schritt S33). Wenn nicht die Masterzeit die Übertragungsbeginnzeit erreicht (Nein in Schritt S33), wiederholt der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 Schritt S33 und wartet, bis die Masterzeit die Übertragungsbeginnzeit erreicht. Wenn die Masterzeit die Übertragungsbeginnzeit erreicht (Ja in Schritt S33), erzeugt der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 Signale gleichbleibender Periode und überträgt die Signale gleichbleibender Periode an die Slave-Geräte 2 durch die Signalleitung 3 (Schritt S34).
Der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 bestimmt basierend auf der Masterzeit, ob die Übertragungsperiode, welche durch die in dem Übertragungsperiode-Speicher 14 gespeicherte Übertragungsperiodeninformation angegeben ist, nach dem Übertragen der Signale gleichbleibender Periode verstrichen ist (Schritt S35). Wenn die Übertragungsperiode nicht verstrichen ist (Nein in Schritt S35), wiederholt der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 Schritt S35 und wartet, bis die Übertragungsperiode verstreicht. Wenn die Übertragungsperiode verstrichen ist (Ja in Schritt S35), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S34 zurück und wiederholt Schritte S34 bis S36, wenn nicht das Master-Gerät 1 ausgeschaltet wird (Nein in Schritt S36). Wenn das Master-Gerät 1 ausgeschaltet wird (Ja in Schritt S36), endet der Prozess.
Ein Zeitempfangsprozess, welcher durch jedes Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 9 beschrieben. Der in 9 gezeigte Zeitempfangsprozess wird begonnen, wenn das Slave-Gerät 2 angeschaltet wird. Der Übertragungsperiode-Empfänger 26 in jedem Slave-Gerät 2 empfängt eine Übertragungsperiodeninformation von dem Master-Gerät 1 durch den Datenbus 4 (Schritt S41). Der Übertragungsperiode-Speicher 27 speichert die durch den Übertragungsperiode-Empfänger 26 empfangene Übertragungsperiodeninformation. Der Beginnzeit-Empfänger 24 empfängt die Beginnzeitinformation von dem Master-Gerät 1 durch den Datenbus 4 (Schritt S42). Der Beginnzeit-Speicher 25 speichert die durch den Beginnzeit-Empfänger 24 empfangene Beginnzeitinformation.
Der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 empfängt von dem Master-Gerät 1 durch die Signalleitung 3 ein Signal gleichbleibender Periode (Schritt S43). Der Zähler 23 zählt die Häufigkeit, mit der der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 die Signale gleichbleibender Periode empfängt (Schritt S44), und teilt die Häufigkeit des Empfangs dem Zeitberechner 28 mit. Der Zeitberechner 28 berechnet die aktuelle Masterzeit basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, welche durch die Mitteilung von dem Zähler 23 angegeben ist, auf der in dem Beginnzeit-Speicher 25 gespeicherten Beginnzeitinformation und auf der in dem Übertragungsperiode-Speicher 27 gespeicherten Übertragungsperiodeninformation (Schritt S45).
Der Zeitkorrigierer 29 korrigiert die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit, die in Schritt S45 berechnet wurde (Schritt S46). Wenn nicht das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Nein in Schritt S47), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S43 zurück und wiederholt Schritte S43 bis S47. Daher wird die Slavezeit jedes Mal, wenn das Slave-Gerät 2 ein Signal gleichbleibender Periode empfängt, auf die Masterzeit korrigiert. In Ausführungsform 2 empfängt jedes Slave-Gerät 2 eine Beginnzeitinformation vor dem Empfangen eines Signals gleichbleibender Periode. Daher kann die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit ab dem ersten Empfang eines Signals gleichbleibender Periode korrigiert werden. Wenn das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Ja in Schritt S47), endet der Prozess.
In dem Zeitsynchronisationssystem 100 gemäß Ausführungsform 2, welches eine Synchronisation zum Einstellen der Zeit in jedem Slave-Gerät 2 auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 durchführt, überträgt, wie oben beschrieben ist, das Master-Gerät 1 Signale gleichbleibender Periode durch die dezidierte Signalleitung 3 an die Slave-Geräte 2 und die Zeit in den Slave-Geräten 2 wird basierend auf der Häufigkeit des Empfangs, auf der Übertragungsperiode und auf der Übertragungsbeginnzeit von Signalen gleichbleibender Periode auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 korrigiert. Jede Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode involviert nicht eine Übertragung von Zeitinformation an dem Übertragungszeitpunkt durch den Datenbus 4. Daher kann eine Periode, in welcher ein Signal gleichbleibender Periode übertragen wird, unabhängig von Jitter und einer Propagationsverzögerungszeit, die durch den Datenbus 4 verursacht sind, verkürzt werden, und daher kann eine genauere Synchronisation erzielt werden. Der Beginnzeit-Speicher 16 speichert die Beginnzeitinformation im Vorhinein, und der Beginnzeit-Übertrager 13 involviert im Gegensatz zu Ausführungsform 1 keine Zeitstempeloperation. Die Genauigkeit der Synchronisation ist durch die Genauigkeit der Zeitstempeloperation nicht beeinflusst.
Ausführungsform 3
In Ausführungsform 3 führt ein Slave-Gerät 2 eine Zeitkorrektur an einem Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperiode durch. Die Struktur eines Zeitsynchronisationssystems 100 gemäß Ausführungsform 3 und die funktionellen Komponenten eines Master-Geräts 1 sind die gleichen wie jene in Ausführungsform 2.
Die Funktionen des Slave-Geräts 2 gemäß Ausführungsform 3 werden mit Bezug zu 10 beschrieben. 10 zeigt die funktionellen Komponenten eines Slave-Geräts 2A als Beispiel, jedoch haben Slave-Geräte 2B und 2C die gleichen funktionellen Komponenten. Wie in 10 gezeigt ist, umfasst das Slave-Gerät 2A als funktionelle Komponenten einen nicht-korrigierten Zeitmesser 30 zusätzlich zu einem Slave-Zeitmesser 21, einem Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22, einem Zähler 23, einem Beginnzeit-Empfänger 24, einem Beginnzeit-Speicher 25, einem Übertragungsperiode-Empfänger 26, einem Übertragungsperiode-Speicher 27, einem Zeitberechner 28 und einem Zeitkorrigierer 29.
Der nicht-korrigierte Zeitmesser 30 misst eine Zeit, die gleich der Zeit in dem Slave-Zeitmesser 21 ist, für welche keine Zeitkorrektur durch den Zeitkorrigierer 29 durchgeführt wird. Die Zeit in dem Slave-Gerät 2 ohne Korrektur oder die durch den nicht-korrigierten Zeitmesser 30 gemessene Zeit wird hierin nachfolgend als nicht-korrigierte Slavezeit bezeichnet.
Jedes Mal, wenn von dem Zähler 23 eine Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode empfangen wird, berechnet der Zeitberechner 28 eine Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, welche durch die Mitteilung von dem Zähler 23 angegeben ist, auf der in dem Beginnzeit-Speicher 25 gespeicherten Beginnzeitinformation und auf der in dem Übertragungsperiode-Speicher 27 gespeicherten Übertragungsperiodeninformation. Insbesondere berechnet der Zeitberechner 28 als die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, eine Zeit, welche erhalten wird durch Addieren, zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, einer Zeit, welche erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode mit einem Wert, welcher erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode.
Der Zeitberechner 28 berechnet eine aktuelle Masterzeit an dem Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperiode basierend auf der Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, auf der durch den nicht-korrigierten Zeitmesser 30 gemessenen Zeit, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 die Signale gleichbleibender Periode empfängt, und auf der durch den nicht-korrigierten Zeitmesser 30 gemessenen aktuellen Zeit. Insbesondere berechnet der Zeitberechner 28 als die aktuelle Masterzeit eine Zeit, welche erhalten wird durch Addieren, zu der an einem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode berechneten Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, einer Zeit in der Masterzeit, welche seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist. Der Zeitberechner 28 berechnet die Zeit in der Masterzeit, die seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist, indem die verstrichene Zeit der nicht-korrigierten Slavezeit, die seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist, mit einem Verhältnis des Voranschreitens der Masterzeit zu dem Voranschreiten der nicht-korrigierten Slavezeit multipliziert wird. Der Zeitkorrigierer 29 korrigiert die durch den Slave-Zeitmesser 21 gemessene Zeit auf die aktuelle Masterzeit, die durch den Zeitberechner 28 berechnet wird.
Die Zeitkorrektur, welche durch jedes Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 11 beschrieben. Wie in 11 gezeigt ist, empfängt der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 in dem Slave-Gerät 2 Signale gleichbleibender Periode in regelmäßigen Zeitintervallen. Die Zeitintervalle, in welchen die Signale gleichbleibender Periode empfangen werden, entsprechen Übertragungsperioden P für die Masterzeit. Der Zähler 23 zählt die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode und teilt die Häufigkeit dem Zeitberechner 28 mit. Der Beginnzeit-Empfänger 24 empfängt eine Übertragungsbeginnzeit oder die Beginnzeitinformation, welche die Masterzeit M 1 angibt, vor der Masterzeit M1 und speichert die Beginnzeitinformation in den Beginnzeit-Speicher 25. Der Übertragungsperiode-Empfänger 26 empfängt die Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode P angibt, vor der Masterzeit M1 und speichert die Übertragungsperiodeninformation in den Übertragungsperiode-Speicher 27.
Jedes Mal, wenn von dem Zähler 23 eine Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode empfangen wird, berechnet der Zeitberechner 28 eine Masterzeit Mn mit der obigen Formel (1). Wenn der Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperiode erreicht wird, addiert der Zeitberechner 28 zu der Masterzeit Mn eine verstrichene Zeit ΔMn' der Masterzeit, die seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist, um die aktuelle Masterzeit Mn' der aktuellen Masterzeit zu berechnen. Der Zeitberechner 28 berechnet die verstrichene Zeit ΔMn' der Masterzeit, die seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist, mit einer Formel (2) unten unter Verwendung einer verstrichenen Zeit ΔFn' der nicht-korrigierten Slavezeit, die seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist, und einem Verhältnis des Voranschreitens der Masterzeit zu dem Voranschreiten der nicht-korrigierten Slavezeit (Mn - M(n - 1)/(Fn - F(n - 1)), wobei n ≥ 2. $Δ M n^{'} = Δ F n^{'} \times (Mn - M (n-1) / (Fn - F (n-1))$
Anstelle von Mn - M(n - 1) kann die Übertragungsperiode P verwendet werden, welche durch die Übertragungsperiodeninformation angegeben ist. Jedes Mal, wenn der Zeitberechner 28 die aktuelle Masterzeit Mn' berechnet, korrigiert der Zeitkorrigierer 29 die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit Mn'. Daher wird die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit an dem Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperioden korrigiert. Der Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperiode kann durch einen Nutzer oder durch eine Verarbeitungseinheit des jeweiligen Slave-Geräts 2 bestimmt werden.
Der Zeitempfangsprozess, welcher durch jedes Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 12 beschrieben. Der in 12 gezeigte Zeitempfangsprozess wird begonnen, wenn das Slave-Gerät 2 angeschaltet wird. Schritte S51 bis S54 sind die gleichen wie Schritte S41 bis S44 in dem in 9 gezeigten Ablaufdiagramm und werden nicht beschrieben. Der Zeitberechner 28 in dem Slave-Gerät 2 berechnet die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, welche durch die Mitteilung von dem Zähler 23 angegeben ist, auf der in dem Beginnzeit-Speicher 25 gespeicherten Beginnzeitinformation und auf der in dem Übertragungsperiode-Speicher 27 gespeicherten Übertragungsperiodeninformation (Schritt S55). In dem in 11 gezeigten Beispiel berechnet der Zeitberechner 28 mit der obigen Formel (1) die Übertragungszeit Mn, an welcher das Master-Gerät 1 Signale gleichbleibender Periode überträgt.
Wieder bezugnehmend auf 12 bestimmt der Zeitberechner 28, ob der Zeitkorrekturzeitpunkt gekommen ist (Schritt S56). Wenn der Zeitkorrekturzeitpunkt nicht gekommen ist (Nein in Schritt S56), wiederholt der Zeitberechner 28 den Schritt S56, um auf den Zeitkorrekturzeitpunkt zu warten. Wenn der Zeitkorrekturzeitpunkt gekommen ist (Ja in Schritt S56), berechnet der Zeitberechner 28 die aktuelle Masterzeit basierend auf der Übertragungszeit, an welche das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, auf der durch den nicht-korrigierten Zeitmesser 30 gemessenen Zeit, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 die Signale gleichbleibender Periode empfängt, und auf der durch den nicht-korrigierten Zeitmesser 30 gemessenen aktuellen Zeit (Schritt S57). In dem in 11 gezeigten Beispiel berechnet der Zeitberechner 28 die aktuelle Masterzeit Mn' durch Addieren, zu der Masterzeit Mn, einer verstrichenen Zeit ΔMn' der Masterzeit, welche seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist. Der Zeitberechner 28 berechnet die verstrichene Zeit ΔMn' der Masterzeit, die seit dem Empfangszeitpunkt des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der aktuellen Zeit verstrichen ist, mit der obigen Formel (2).
Wieder bezugnehmend auf 12 korrigiert der Zeitkorrigierer 29 die Slavezeit auf die in Schritt S57 berechnete Masterzeit (Schritt S58). Wenn nicht das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Nein in Schritt S59), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S53 zurück und wiederholt Schritte S53 bis S59. Daher wird die Slavezeit auf die Masterzeit an dem Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperiode korrigiert. Wenn das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Ja in Schritt S59), endet der Prozess.
In dem Zeitsynchronisationssystem 100 gemäß Ausführungsform 3, welches eine Synchronisation zum Einstellen der Zeit in jedem Slave-Gerät 2 auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 durchführt, überträgt, wie oben beschrieben ist, das Master-Gerät 1 Signale gleichbleibender Periode durch die dezidierte Signalleitung 3 an die Slave-Geräte 2 und die Zeit in den Slave-Geräten 2 wird basierend auf der Häufigkeit des Empfangs, auf der Übertragungsperiode und auf der Übertragungsbeginnzeit von Signalen gleichbleibender Periode auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 korrigiert. Jede Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode involviert nicht eine Übertragung von Zeitinformation an dem Übertragungszeitpunkt durch den Datenbus 4. Daher kann eine Periode, in welcher ein Signal gleichbleibender Periode übertragen wird, unabhängig von Jitter und einer Propagationsverzögerungszeit, die durch den Datenbus 4 verursacht sind, verkürzt werden, und daher kann eine genauere Synchronisation erzielt werden. Zudem kann die Slavezeit auf die Masterzeit an dem Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperiode korrigiert werden. Der Empfang der Signale gleichbleibender Periode involviert keine unmittelbare Korrektur der Slavezeit auf die Masterzeit. Diese Struktur kann daher die Genauigkeit erhalten, selbst wenn die Verarbeitung des Korrigierens der Slavezeit auf die Masterzeit durch Software implementiert ist.
Ausführungsform 4
In Ausführungsform 4 wird das Voranschreiten der Slavezeit so korrigiert, dass es dem Voranschreiten der Masterzeit angeglichen ist. Die Struktur eines Zeitsynchronisationssystems 100 gemäß Ausführungsform 4 und der funktionellen Komponenten eines Master-Geräts 1 sind die gleichen wie jene in Ausführungsform 2.
Die Funktionen eines Slave-Geräts 2 gemäß Ausführungsform 4 werden mit Bezug zu 13 beschrieben. 13 zeigt die funktionellen Komponenten eines Slave-Geräts 2A als Beispiel, jedoch haben Slave-Geräte 2B und 2C die gleichen funktionellen Komponenten. Wie in 13 gezeigt ist, umfasst das Slave-Gerät 2A als funktionelle Komponenten einen Zeitvoranschreitenkorrigierer 31, welcher eine Korrektur zum Angleichen des Voranschreitens der Slavezeit auf das Voranschreiten der Masterzeit durchführt, zusätzlich zu einem Slave-Zeitmesser 21, einem Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22, einem Zähler 23, einem Beginnzeit-Empfänger 24, einem Beginnzeit-Speicher 25, einem Übertragungsperiode-Empfänger 26, einem Übertragungsperiode-Speicher 27, einem Zeitberechner 28 und einem Zeitkorrigierer 29.
Jedes Mal, wenn von dem Zähler 23 eine Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode empfangen wird, berechnet der Zeitberechner 28 die aktuelle Masterzeit basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, welche durch die Mitteilung von dem Zähler 23 angegeben ist, auf der in dem Beginnzeit-Speicher 25 gespeicherten Beginnzeitinformation und auf der in dem Übertragungsperiode-Speicher 27 gespeicherten Übertragungsperiodeninformation. Insbesondere berechnet der Zeitberechner 28 die Zeit, welche erhalten wird durch Addieren, zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, einer Zeit, welche erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode mit einem Wert, welcher erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, oder berechnet die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, als die aktuelle Masterzeit.
Der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 berechnet das Voranschreiten der Masterzeit und das Voranschreiten der Slavezeit jedes Mal, wenn der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 ein Signal gleichbleibender Periode empfängt, basierend auf der Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, und auf der durch den Slave-Zeitmesser 21 gemessenen Zeit, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 das Signal gleichbleibender Periode empfängt. Der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 korrigiert die Zeit in dem Slave-Zeitmesser 21, indem das Voranschreiten der Slavezeit an das Voranschreiten der Masterzeit angeglichen wird.
Eine Zeitvoranschreitenkorrektur, welche durch jedes Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 14 beschrieben. Wie in 14 gezeigt ist, empfängt der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 in dem Slave-Gerät 2 Signale gleichbleibender Periode in regelmäßigen Zeitintervallen. Die Zeitintervalle, in welchen die Signale gleichbleibender Periode empfangen werden, entsprechen Übertragungsperioden P für die Masterzeit. Der Zähler 23 zählt die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode und teilt die Häufigkeit des Empfangs dem Zeitberechner 28 mit. Der Beginnzeit-Empfänger 24 empfängt eine Übertragungsbeginnzeit oder die Beginnzeitinformation, welche die Masterzeit M1 angibt, vor der Masterzeit M1 und speichert die Beginnzeitinformation in den Beginnzeit-Speicher 25. Der Übertragungsperiode-Empfänger 26 empfängt die Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode P angibt, vor der Masterzeit M1 und speichert die Übertragungsperiodeninformation in den Übertragungsperiode-Speicher 27.
Jedes Mal, wenn von dem Zähler 23 eine Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode empfangen wird, berechnet der Zeitberechner 28 die Masterzeit Mn mit der obigen Formel (1). Der Zeitkorrigierer 29 korrigiert die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit Mn jedes Mal, wenn der Zeitberechner 28 die aktuelle Masterzeit Mn berechnet. Der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 berechnet ein Voranschreiten ΔMn der Masterzeit und ein Voranschreiten ΔJn der Slavezeit jedes Mal, wenn der Zeitberechner 28 die Masterzeit Mn berechnet. Das Voranschreiten ΔMn der Masterzeit kann basierend auf einer verstrichenen Zeit (Mn - M(n - 1)) der Masterzeit von der Masterzeit beim Empfang des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der Masterzeit beim Empfang des aktuellen Signals gleichbleibender Periode oder basierend auf der Übertragungsperiode P, welche durch die Übertragungsperiodeninformation angegeben ist, berechnet werden. Das Voranschreiten ΔJn der Slavezeit wird basierend auf einer verstrichenen Zeit (Jn - M(n - 1)) der Masterzeit berechnet, die seit der korrigierten Slavezeit beim Empfang des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der korrigierten Slavezeit beim Empfang des aktuellen Signals gleichbleibender Periode verstrichen ist, wobei n ≥ 2. Der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 korrigiert die Zeit in dem Slave-Zeitmesser 21 durch Angleichen des Voranschreitens ΔJn der Slavezeit auf das Voranschreiten ΔMn der Masterzeit. Daher wird die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit jedes Mal korrigiert, wenn das jeweilige Slave-Gerät 2 ein Signal gleichbleibender Periode empfängt, und das Voranschreiten der Slavezeit wird gemäß dem Voranschreiten der Masterzeit korrigiert.
Der Zeitempfangsprozess, welcher durch jedes Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 15 beschrieben. Der in 15 gezeigte Zeitempfangsprozess wird begonnen, wenn das Slave-Gerät 2 angeschaltet wird. Schritte S61 bis S66 sind die gleichen wie Schritte S41 bis S46 in dem in 9 gezeigten Ablaufdiagramm und werden daher nicht beschrieben. Der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 in dem Slave-Gerät 2 berechnet das Voranschreiten der Masterzeit und das Voranschreiten der Slavezeit basierend auf der Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, und auf der durch den Slave-Zeitmesser 21 gemessenen Zeit, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22 das Signal gleichbleibender Periode empfängt (Schritt S67). In dem in 14 gezeigten Beispiel berechnet der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 das Voranschreiten ΔMn der Masterzeit und das Voranschreiten ΔJn der Slavezeit. Das Voranschreiten ΔMn der Masterzeit kann basierend auf der verstrichenen Zeit (Mn - M(n - 1)) der Masterzeit von der Masterzeit beim Empfang des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der Masterzeit beim Empfang des aktuellen Signals gleichbleibender Periode oder basierend auf der Übertragungsperiode P, welche durch die Übertragungsperiodeninformation angegeben ist, berechnet werden. Das Voranschreiten ΔJn der Slavezeit wird basierend auf der verstrichenen Zeit (Jn - M(n - 1)) der Masterzeit berechnet, welche seit der korrigierten Slavezeit beim Empfang des letzten Signals gleichbleibender Periode bis zu der korrigierten Slavezeit beim Empfang des aktuellen Signals gleichbleibender Periode verstrichen ist.
Wieder bezugnehmend auf 15 korrigiert der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 die Zeit in dem Slave-Zeitmesser 21 durch Angleichen des Voranschreitens der Slavezeit auf das Voranschreiten der Masterzeit (Schritt S68). Wenn nicht das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Nein in Schritt S69), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S63 zurück und wiederholt Schritte S63 bis S69. Daher wird die Slavezeit auf die aktuelle Masterzeit jedes Mal korrigiert, wenn das jeweilige Slave-Gerät 2 ein Signal gleichbleibender Periode empfängt, und das Voranschreiten der Slavezeit wird gemäß dem Voranschreiten der Masterzeit korrigiert. Wenn das Slave-Gerät 2 ausgeschaltet wird (Ja in Schritt S69), endet der Prozess.
In dem Zeitsynchronisationssystem 100 gemäß Ausführungsform 4, welches eine Synchronisation zum Einstellen der Zeit in jedem Slave-Gerät 2 auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 durchführt, überträgt, wie oben beschrieben ist, das Master-Gerät 1 Signale gleichbleibender Periode durch die dezidierte Signalleitung 3 an die Slave-Geräte 2 und die Zeit in den Slave-Geräten 2 wird basierend auf der Häufigkeit des Empfangs, auf der Übertragungsperiode und auf der Übertragungsbeginnzeit von Signalen gleichbleibender Periode auf die Zeit in dem Master-Gerät 1 korrigiert. Jede Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode involviert nicht eine Übertragung von Zeitinformation an dem Übertragungszeitpunkt durch den Datenbus 4. Daher kann eine Periode, in welcher ein Signal gleichbleibender Periode übertragen wird, unabhängig von Jitter und einer Propagationsverzögerungszeit, die durch den Datenbus 4 verursacht sind, verkürzt werden, und daher kann eine genauere Synchronisation erzielt werden. Diese Struktur führt eine Korrektur durch Angleichen des Voranschreitens der Slavezeit auf das Voranschreiten der Masterzeit durch und reduziert daher die Differenz zwischen der Slavezeit und der Masterzeit.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Slave-Geräte 2 gemäß Ausführungsformen 3 und 4 mit dem Master-Gerät 1 gemäß Ausführungsform 2 kombiniert, dies ist jedoch nicht begrenzend. Die Slave-Geräte 2 gemäß Ausführungsformen 3 und 4 können mit dem Master-Gerät 1 gemäß Ausführungsform 1 kombiniert werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind Ausführungsformen 3 und 4 separat beschrieben, können jedoch zusammen kombiniert werden. Jedes Slave-Gerät 2 umfasst als funktionelle Komponenten einen Slave-Zeitmesser 21, einen Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22, einen Zähler 23, einen Beginnzeit-Empfänger 24, einen Beginnzeit-Speicher 25, einen Übertragungsperiode-Empfänger 26, einen Übertragungsperiode-Speicher 27, einen Zeitberechner 28, einen Zeitkorrigierer 29, einen nicht-korrigierten Zeitmesser 30 und einen Zeitvoranschreitenkorrigierer 31. Jedes Mal, wenn ein Korrekturzeitpunkt zwischen Übertragungsperioden vorliegt, korrigiert der Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 die Zeit in dem Slave-Zeitmesser 21 durch Angleichen des Voranschreitens der Slavezeit auf das Voranschreiten der Masterzeit.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen berechnet, jedes Mal, wenn von dem Zähler 23 eine Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode empfangen wird, der Zeitberechner 28 in dem Slave-Gerät 2 die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, als die aktuelle Masterzeit basierend auf der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode, welche durch die Mitteilung von dem Zähler 23 angegeben ist, auf der in dem Beginnzeit-Speicher 25 gespeicherten Beginnzeitinformation und auf der in dem Übertragungsperiode-Speicher 27 gespeicherten Übertragungsperiodeninformation. Jedoch kann der Zeitberechner 28 die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt, als die Masterzeit auf jede beliebige Weise berechnen. Nach jedem vielfachen (beispielsweise zweifachen) Empfangen einer Mitteilung der Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode von dem Zähler 23 kann der Zeitberechner 28 als die aktuelle Masterzeit die Übertragungszeit berechnen, an welcher das Master-Gerät 1 die Signale gleichbleibender Periode überträgt. Mit anderen Worten kann die Häufigkeit des Empfangs des Signals gleichbleibender Periode pro Zeiteinheit größer sein als die Häufigkeit der Synchronisation.
Die Hardwarestruktur jedes Master-Geräts 1 und jedes Slave-Geräts 2 gemäß den Ausführungsformen 1 bis 4 wird beschrieben. Wie in 16 gezeigt ist, umfasst jedes der Master-Geräte 1 und der Slave-Geräte 2 einen temporären Speicher 101, einen Speicher 102, einen Berechner 103, einen Zeitgeber 104, ein Operationsgerät 105, ein Eingabe/Ausgabe(I/O)-Gerät 106 und eine Anzeige 107. Der temporäre Speicher 101, der Speicher 102, der Zeitgeber 104, das Operationsgerät 105, das I/O-Gerät 106 und die Anzeige 107 sind über einen Bus mit dem Berechner 103 verbunden.
Der Berechner 103 ist beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Gemäß Steuerungsprogrammen, die in dem Speicher 102 gespeichert sind, führt der Berechner 103 eine Verarbeitung mit dem Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12 und dem Beginnzeit-Übertrager 13 in dem Master-Gerät 1 und mit dem Zähler 23, dem Zeitberechner 28, dem Zeitkorrigierer 29 und dem Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 in dem Slave-Gerät 2 durch.
Der temporäre Speicher 101 ist beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (RAM). Der temporäre Speicher 101 lädt die Steuerungsprogramme, welche in dem Speicher 102 gespeichert sind, und wird als ein Arbeitsbereich für den Berechner 103 verwendet.
Der Speicher 102 ist ein nichtflüchtiger Speicher, beispielsweise ein Flash-Speicher, eine Festplatte, eine DVD-RAM (Digital Versatile Disk-Random-Access-Memory) oder eine DVD-RW (Digital Versatile Disk-Rewritable). Der Speicher 102 speichert im Vorhinein ein Programm zum Veranlassen des Rechners 103, eine Verarbeitung auf dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 durchzuführen, stellt in diesem Programm gespeicherte Daten dem Berechner 103 gemäß einer Anweisung von dem Berechner 103 bereit und speichert die von dem Berechner 103 bereitgestellten Daten. Der Übertragungsperiode-Speicher 14 und der Beginnzeit-Speicher 16 in dem Master-Gerät 1 und der Beginnzeit-Speicher 25 und der Übertragungsperiode-Speicher 27 in dem Slave-Gerät 2 sind in dem Speicher 102 enthalten.
Der Zeitgeber 104 ist beispielsweise ein Quarz-Oszillator, eine Oszillatorschaltung oder eine als Uhr dedizierte integrierte Schaltung (IC). Der Zeitgeber 104 arbeitet als der Master-Zeitmesser 11 in dem Master-Gerät 1 und als der Slave-Zeitmesser 21 in dem Slave-Gerät 2.
Das Operationsgerät 105 umfasst ein Eingabegerät, beispielsweise eine Tastatur und ein Zeigegerät, und eine Schnittstelle, welche das Eingabegerät, beispielsweise eine Tastatur und ein Zeigegerät, mit dem Bus verbindet. Beispielsweise stellt eine Struktur, welche Information in das Master-Gerät 1 und die Slave-Geräte 2 direkt eingibt, die eingegebene Information dem Berechner 103 durch das Operationsgerät 105 bereit.
Das I/O-Gerät 106 umfasst ein Funkkommunikationsgerät oder ein Netzwerkendgerät, welches mit einem Netzwerk verbunden ist, und eine LAN(Local Area Network)-Schnittstelle oder eine serielle Schnittstelle, welche mit dem Kommunikationsgerät oder dem Netzwerkendgerät verbunden ist. Das I/O-Gerät 106 arbeitet als der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12, der Beginnzeit-Übertrager 13 und der Übertragungsperiode-Übertrager 15 in dem Master-Gerät 1 und als der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22, der Beginnzeit-Empfänger 24 und der Übertragungsperiode-Empfänger 26 in dem Slave-Gerät 2.
Die Anzeige 107 ist beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre (CRT) oder eine Flüssigkristallanzeige (LCD). In einer Struktur, welche Information direkt in das Master-Gerät 1 und die Slave-Geräte 2 eingibt, zeigt die Anzeige 107 beispielsweise einen Operationsbildschirm an.
Die Verarbeitung, welche durch den Master-Zeitmesser 11, den Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager 12, den Beginnzeit-Übertrager 13, den Übertragungsperiode-Speicher 14, den Übertragungsperiode-Übertrager 15 und den Beginnzeit-Speicher 16 in dem in 2 gezeigten Master-Gerät 1 durchgeführt wird, und die Verarbeitung, welche durch den Slave-Zeitmesser 21, den Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger 22, den Zähler 23, den Beginnzeit-Empfänger 24, den Beginnzeit-Speicher 25, den Übertragungsperiode-Empfänger 26, den Übertragungsperiode-Speicher 27, den Zeitberechner 28, den Zeitkorrigierer 29 und den Zeitvoranschreitenkorrigierer 31 in dem in 3 gezeigten Slave-Gerät 2 durchgeführt wird, werden von dem Steuerungsprogramm durchgeführt, beispielsweise unter Verwendung des temporären Speichers 101, des Berechners 103, des Speichers 102, des Zeitgebers 104, des Operationsgeräts 105, des I/O-Geräts 106 und der Anzeige 107 als Ressourcen.
Die obige Hardwarestruktur und Ablaufdiagramme sind lediglich Beispiele und können geeignet geändert oder modifiziert werden.
Die Verarbeitung, welche durch den temporären Speicher 101, den Speicher 102, den Berechner 103, den Zeitgeber 104, das Operationsgerät 105, das I/O-Gerät 106, die Anzeige 107 oder andere Komponenten in dem Master-Gerät 1 und dem Slave-Gerät 2 durchzuführen sind, können durch ein Gerät implementierbar sein, welches von einem dezidierten System verschieden ist, und können durch ein allgemeines Computersystem implementierbar sein. Beispielsweise kann ein Computerprogramm, welches ausführbar ist, um die obige Operation zu implementieren, auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise einer Diskette, einer CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) oder einer DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read-Only Memory) zur Verbreitung gespeichert sein. Das Computerprogramm kann auf einem Computer installiert werden, um ein Master-Gerät 1 und ein Slave-Gerät 2 bereitzustellen, welche die obige Verarbeitung durchführen. Das Computerprogramm kann auf einem Speichergerät in einem Server an einem Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise dem Internet, gespeichert sein und kann durch ein allgemeines Computersystem heruntergeladen werden, um ein Master-Gerät 1 und ein Slave-Gerät 2 bereitzustellen.
In dem System mit den Funktionen des Master-Geräts 1 und des Slave-Geräts 2, welches teilweise durch das Betriebssystem (OS) und Anwendungsprogramme oder durch Zusammenarbeit zwischen dem OS und den Anwendungsprogrammen implementierbar ist, können Teile der Anwendungsprogramme einfach in einem nichtflüchtigen Aufzeichnungsmedium oder einem Speichergerät gespeichert sein.
Zudem kann das Computerprogramm einer Trägerwelle überlagert werden, die einem Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt wird. Beispielsweise kann das obige Computerprogramm in eine Mailbox auf einem Kommunikationsnetzwerk eingestellt werden, um durch das Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt zu werden. Das Computerprogramm kann aktiviert werden und unter der Steuerung des OS ähnlich anderer Anwendungsprogramme ausgeführt werden, um die obige Verarbeitung durchzuführen.
Das Vorangegangene beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die vorangegangene Diskussion spezifische Ausführungsformen wiedergegeben hat, versteht der Fachmann, dass Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne von dem breiteren Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und Zeichnungen eher als erläuternd, denn als restriktiv zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht als begrenzend zu verstehen und der Umfang der Erfindung ist allein durch die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang der solchen Ansprüchen zugeteilten Äquivalente definiert.
Bezugszeichenliste

1: Master-Gerät
2, 2A, 2B, 2C: Slave-Gerät
3: Signalleitung
4: Datenbus
11: Master-Zeitmesser
12: Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager
13: Beginnzeit-Übertrager
14: Übertragungsperiode-Speicher
15: Übertragungsperiode-Übertrager
16: Beginnzeit-Speicher
21: Slave-Zeitmesser
22: Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger
23: Zähler
24: Beginnzeit-Empfänger
25: Beginnzeit-Speicher
26: Übertragungsperiode-Empfänger
27: Übertragungsperiode-Speicher
28: Zeitberechner
29: Zeitkorrigierer
30: nicht-korrigierter Zeitmesser
31: Zeitvoranschreitenkorrigierer
100: Zeitsynchronisationssystem
101: temporärer Speicher
102: Speicher
103: Berechner
104: Zeitgeber
105: Operationsgerät
106: I/O-Gerät
107: Anzeige

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H4294413 [0004]

Claims

Zeitsynchronisationssystem, umfassend: ein Master-Gerät; und ein Slave-Gerät, wobei das Master-Gerät und das Slave-Gerät miteinander über eine Datenkommunikationsleitung und eine zur Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode dezidierte Signalleitung verbunden sind, wobei das Master-Gerät umfasst: einen Master-Zeitmesser, welcher eine Zeit misst, einen Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager, welcher mit einer Übertragungsperiode regelmäßig das Signal gleichbleibender Periode erzeugt und das Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung an das Slave-Gerät überträgt, einen Beginnzeit-Übertrager, welcher durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät eine Beginnzeitinformation überträgt, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, einen Übertragungsperiode-Speicher, welcher eine Übertragungsperiodeninformation speichert, welche die Übertragungsperiode für das Signal gleichbleibender Periode angibt, und einen Übertragungsperiode-Übertrager, welcher durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät die in dem Übertragungsperiode-Speicher gespeicherte Übertragungsperiodeninformation überträgt, wobei das Slave-Gerät umfasst: einen Slave-Zeitmesser, welcher eine Zeit misst, einen Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger, welcher das Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung von dem Master-Gerät empfängt, einen Beginnzeit-Empfänger, welcher die Beginnzeitinformation durch die Datenkommunikationsleitung von dem Master-Gerät empfängt, einen Beginnzeit-Speicher, welcher die durch den Beginnzeit-Empfänger empfangene Beginnzeitinformation speichert, einen Übertragungsperiode-Empfänger, welcher die Übertragungsperiodeninformation durch die Datenkommunikationsleitung von dem Master-Gerät empfängt, einen Übertragungsperiode-Speicher, welcher die durch den Übertragungsperiode-Empfänger empfangene Übertragungsperiodeninformation speichert, einen Zähler, welcher eine Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode durch den Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger zählt, einen Zeitberechner, welcher basierend auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode und auf der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode als eine aktuelle Zeit in dem Master-Gerät eine Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, berechnet, und einen Zeitkorrigierer, welcher die durch den Slave-Zeitmesser gemessene Zeit auf die durch den Zeitberechner berechnete aktuelle Zeit in dem Master-Gerät korrigiert.
Zeitsynchronisationssystem gemäß Anspruch 1, wobei bei jedem Zählen der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode durch den Zähler der Zeitberechner basierend auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode und auf der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode als die aktuelle Zeit in dem Master-Gerät die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, berechnet.
Zeitsynchronisationssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Master-Gerät ferner einen Zeitspeicher umfasst, welcher die Beginnzeitinformation speichert, welche eine vorbestimmte Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher die Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, der Beginnzeit-Übertrager die in dem Zeitspeicher gespeicherte Beginnzeitinformation durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät überträgt, und der Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager die Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, wenn die durch den Master-Zeitmesser gemessene Zeit die durch die Beginnzeitinformation angegebene Übertragungsbeginnzeit erreicht.
Zeitsynchronisationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Slave-Gerät ferner einen nicht-korrigierten Zeitmesser umfasst, welcher eine Zeit misst, die gleich der Zeit ist, die durch den Slave-Zeitmesser ohne eine durch den Zeitkorrigierer durchgeführte Zeitkorrektur messbar ist, und der Zeitberechner (i) basierend auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode und auf der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, berechnet und (ii) an einem Zeitkorrekturzeitpunkt während der Übertragungsperiode die aktuelle Zeit in dem Master-Gerät basierend auf der Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, auf einer durch den nicht-korrigierten Zeitmesser gemessenen Zeit, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger das Signal gleichbleibender Periode empfängt, und auf einer durch den nicht-korrigierten Zeitmesser gemessenen aktuellen Zeit berechnet.
Zeitsynchronisationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: einen Zeitvoranschreitenkorrigierer, welcher ein Voranschreiten der durch den Slave-Zeitmesser gemessenen Zeit und ein Voranschreiten der durch den Master-Zeitmesser gemessenen Zeit basierend auf der Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, und auf einer durch den Slave-Zeitmesser gemessenen Zeit, an welcher der Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger das Signal gleichbleibender Periode empfängt, berechnet und eine Korrektur zum Angleichen des Voranschreitens der durch den Slave-Zeitmesser gemessenen Zeit an das Voranschreiten der durch den Master-Zeitmesser gemessenen Zeit durchführt.
Zeitsynchronisationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Zeitberechner zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit eine Zeit addiert, welche erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode mit einem Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode, wodurch die Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, berechnet wird.
Master-Gerät, welches mit einem Slave-Gerät über eine Datenkommunikationsleitung und eine zur Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode dezidierte Signalleitung verbunden ist, wobei das Master-Gerät umfasst: einen Master-Zeitmesser, welcher eine Zeit misst; einen Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager, welcher mit einer Übertragungsperiode regelmäßig das Signal gleichbleibender Periode erzeugt und das Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung an das Slave-Gerät überträgt; einen Beginnzeit-Übertrager, welcher durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät eine Beginnzeitinformation überträgt, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt; einen Übertragungsperiode-Speicher, welcher eine Übertragungsperiodeninformation speichert, welche die Übertragungsperiode für das Signal gleichbleibender Periode angibt; und einen Übertragungsperiode-Übertrager, welcher durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät die in dem Übertragungsperiode-Speicher gespeicherte Übertragungsperiodeninformation überträgt.
Slave-Gerät, welches mit einem Master-Gerät über eine Datenkommunikationsleitung und eine zur Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode dezidierte Signalleitung verbunden ist, wobei das Slave-Gerät umfasst: einen Slave-Zeitmesser, welcher eine Zeit misst; einen Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger, welcher das mit einer Übertragungsperiode regelmäßig übertragene Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung von dem Master-Gerät empfängt; einen Beginnzeit-Empfänger, welcher eine Beginnzeitinformation, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, durch die Datenkommunikationsleitung von dem Master-Gerät empfängt; einen Beginnzeit-Speicher, welcher die durch den Beginnzeit-Empfänger empfangene Beginnzeitinformation speichert; einen Übertragungsperiode-Empfänger, welcher eine Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode für das Signal gleichbleibender Periode angibt, durch die Datenkommunikationsleitung von dem Master-Gerät empfängt; einen Übertragungsperiode-Speicher, welcher die durch den Übertragungsperiode-Empfänger empfangene Übertragungsperiodeninformation speichert; einen Zähler, welcher eine Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode durch den Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger zählt; einen Zeitberechner, welcher basierend auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode und auf der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode als eine aktuelle Zeit in dem Master-Gerät eine Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, berechnet; und einen Zeitkorrigierer, welcher die durch den Slave-Zeitmesser gemessene Zeit auf die durch den Zeitberechner berechnete aktuelle Zeit in dem Master-Gerät korrigiert.
Slave-Gerät gemäß Anspruch 8, wobei der Zeitberechner als die aktuelle Zeit in dem Master-Gerät die Übertragungszeit berechnet, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, welche erhalten wird durch Addieren, zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, einer Zeit, welche erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode mit einem Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode.
Programm, welches einen Computer, welcher mit einem Slave-Gerät über eine Datenkommunikationsleitung und eine zur Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode dezidierte Signalleitung verbunden ist, veranlasst, zu arbeiten als: ein Master-Zeitmesser, welcher eine Zeit misst; ein Signal-gleichbleibender-Periode-Übertrager, welcher mit einer Übertragungsperiode regelmäßig das Signal gleichbleibender Periode erzeugt und das Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung an das Slave-Gerät überträgt; ein Beginnzeit-Übertrager, welcher durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät eine Beginnzeitinformation überträgt, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt; und ein Übertragungsperiode-Übertrager, welcher durch die Datenkommunikationsleitung an das Slave-Gerät eine Übertragungsperiodeninformation überträgt, welche die Übertragungsperiode für das Signal gleichbleibender Periode angibt.
Programm, welches einen Computer, welcher mit einem Master-Gerät über eine Datenkommunikationsleitung und eine zur Übertragung eines Signals gleichbleibender Periode dezidierte Signalleitung verbunden ist, veranlasst, zu arbeiten als: ein Slave-Zeitmesser, welcher eine Zeit misst; ein Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger, welcher das mit einer Übertragungsperiode regelmäßig übertragene Signal gleichbleibender Periode durch die Signalleitung von dem Master-Gerät empfängt; ein Beginnzeit-Empfänger, welcher eine Beginnzeitinformation, welche eine Übertragungsbeginnzeit angibt, an welcher eine Übertragung des Signals gleichbleibender Periode beginnt, durch die Datenkommunikationsleitung von dem Master-Gerät empfängt; ein Übertragungsperiode-Empfänger, welcher eine Übertragungsperiodeninformation, welche die Übertragungsperiode für das Signal gleichbleibender Periode angibt, durch die Datenkommunikationsleitung von dem Master-Gerät empfängt; ein Zähler, welcher eine Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode durch den Signal-gleichbleibender-Periode-Empfänger zählt; ein Zeitberechner, welcher basierend auf der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, auf der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode und auf der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode als eine aktuelle Zeit in dem Master-Gerät eine Übertragungszeit, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, berechnet; und ein Zeitkorrigierer, welcher die durch den Slave-Zeitmesser gemessene Zeit auf die durch den Zeitberechner berechnete aktuelle Zeit in dem Master-Gerät korrigiert.
Programm gemäß Anspruch 11, wobei der Zeitberechner als die aktuelle Zeit in dem Master-Gerät die Übertragungszeit berechnet, an welcher das Master-Gerät das Signal gleichbleibender Periode überträgt, welche erhalten wird durch Addieren, zu der durch die Beginnzeitinformation angegebenen Übertragungsbeginnzeit, einer Zeit, welche erhalten wird durch Multiplizieren der durch die Übertragungsperiodeninformation angegebenen Übertragungsperiode mit einem Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren von 1 von der Häufigkeit des Empfangens des Signals gleichbleibender Periode.