JP3434265B2 - データの送信を時間的に対応付ける方法 - Google Patents
データの送信を時間的に対応付ける方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L12/407—Bus networks with decentralised control
- H04L12/417—Bus networks with decentralised control with deterministic access, e.g. token passing
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、前以て決められた
数のデータを循環的に繰り返し送信するデータ送信機
と、データ受信機とが接続されているバスへの循環的な
データの送信を時間的に対応付ける方法に関する。
数のデータを循環的に繰り返し送信するデータ送信機
と、データ受信機とが接続されているバスへの循環的な
データの送信を時間的に対応付ける方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】技術分野において、デジタル装置はデー
タのシリアル伝送のために使用される。例えば、このこ
とは自動車における並びに測定および制御技術において
測定装置（データ送信機）と制御装置（データ受信機）
との間の情報交換のためのデータ伝送に対して当てはま
る。その際使用されるバスはいわゆるＣＳＭＡ／ＣＡバ
ス、すなわち専門文献においてキャリア・センス・マル
チプル・アクセス／衝突防止バス（Carrier Sense Mult
iple Access/Collision-Avoidance-Bus）と称されるバ
スである。データのシリアル伝送のために、通例２つの
導体から成るバスが使用される。バスの典型的な作動に
おいて大きな範囲においてデータは循環的に測定装置か
ら制御装置に伝送される。測定装置のほかに、ポンプ、
弁および類似のもののようなアクチュエータも、バスに
接続されている可能性がある。今日のバス標準では、個
々のバス加入者の、バスに対するアクセスの時間制御は
ない。それぞれの加入者は最小のバス休止時間を待ちか
つこの時間の経過後にそのデータ電信符号（メッセー
ジ）を送信する。このためにいわゆる「バースト」を招
来する可能性があり、すなわち非常に短い時間において
非常に多くのメッセージが伝送される。この種のデータ
流は個々のバス加入者においてそのプロセッサモジュー
ルの過負荷を招来する可能性がある。極端な場合には、
このためにデータが消失する可能性すらある。というの
は、入力されたメッセージが受け取られないからであ
る。
タのシリアル伝送のために使用される。例えば、このこ
とは自動車における並びに測定および制御技術において
測定装置（データ送信機）と制御装置（データ受信機）
との間の情報交換のためのデータ伝送に対して当てはま
る。その際使用されるバスはいわゆるＣＳＭＡ／ＣＡバ
ス、すなわち専門文献においてキャリア・センス・マル
チプル・アクセス／衝突防止バス（Carrier Sense Mult
iple Access/Collision-Avoidance-Bus）と称されるバ
スである。データのシリアル伝送のために、通例２つの
導体から成るバスが使用される。バスの典型的な作動に
おいて大きな範囲においてデータは循環的に測定装置か
ら制御装置に伝送される。測定装置のほかに、ポンプ、
弁および類似のもののようなアクチュエータも、バスに
接続されている可能性がある。今日のバス標準では、個
々のバス加入者の、バスに対するアクセスの時間制御は
ない。それぞれの加入者は最小のバス休止時間を待ちか
つこの時間の経過後にそのデータ電信符号（メッセー
ジ）を送信する。このためにいわゆる「バースト」を招
来する可能性があり、すなわち非常に短い時間において
非常に多くのメッセージが伝送される。この種のデータ
流は個々のバス加入者においてそのプロセッサモジュー
ルの過負荷を招来する可能性がある。極端な場合には、
このためにデータが消失する可能性すらある。というの
は、入力されたメッセージが受け取られないからであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、それ
を用いてデータ値の伝送が時間的に対応付けられた手法
において過負荷状態を回避されるように行うことができ
るようにした方法を提供することである。
を用いてデータ値の伝送が時間的に対応付けられた手法
において過負荷状態を回避されるように行うことができ
るようにした方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、前以て決められた数のデータを循環的に繰り返し送
信するデータ送信機と、データ受信機とが接続されてい
るバスへの循環的なデータの送信を時間的に対応付ける
方法において、 ａ）それぞれのデータ送信機にサイクル時間を割り当
て、該サイクル時間において該データ送信機はそのデー
タ値を周期的に送信し、ここで該サイクル時間は最小の
サイクル時間の整数倍であり、 ｂ）各データ値に、そのデータ送信機のサイクル時間の
始めに関連付けられている遅延時間を割り当て、 ｃ）それぞれのデータ送信機のサイクル時間に相応する
周期を有するそれぞれのデータ送信機に同期通報をバス
を介して伝送し、該同期通報は、データ送信機にとって
固有の位相位置を前記最小のサイクル時間の始めに関し
て有しておりかつそれぞれのデータ送信機におけるその
同期通報の受信によってそのデータ値の送信をそれぞれ
の遅延時間を以てトリガし、かつ ｄ）それぞれのデータ受信機においてサイクル時間に依
存している監視時間を固定し、該監視時間においてデー
タ受信機はバスを、送信されたデータ値を受信するため
にモニタすることによって解決される。
ば、前以て決められた数のデータを循環的に繰り返し送
信するデータ送信機と、データ受信機とが接続されてい
るバスへの循環的なデータの送信を時間的に対応付ける
方法において、 ａ）それぞれのデータ送信機にサイクル時間を割り当
て、該サイクル時間において該データ送信機はそのデー
タ値を周期的に送信し、ここで該サイクル時間は最小の
サイクル時間の整数倍であり、 ｂ）各データ値に、そのデータ送信機のサイクル時間の
始めに関連付けられている遅延時間を割り当て、 ｃ）それぞれのデータ送信機のサイクル時間に相応する
周期を有するそれぞれのデータ送信機に同期通報をバス
を介して伝送し、該同期通報は、データ送信機にとって
固有の位相位置を前記最小のサイクル時間の始めに関し
て有しておりかつそれぞれのデータ送信機におけるその
同期通報の受信によってそのデータ値の送信をそれぞれ
の遅延時間を以てトリガし、かつ ｄ）それぞれのデータ受信機においてサイクル時間に依
存している監視時間を固定し、該監視時間においてデー
タ受信機はバスを、送信されたデータ値を受信するため
にモニタすることによって解決される。
【０００５】本発明の方法を使用すれば、データ送信機
が殆ど同時にそのデータ値の送出を始めることが回避さ
れる。バスを介するデータ値の送信は、むしろ、割り当
てられているサイクル時間および遅延時間に相応してか
つそれぞれのサイクル時間の、最小のサイクル時間に関
連した位相位置に相応して時間的にずらされて行われる
ので、現在有効な基準では確かにエラー状態と考察され
ないが、にも拘わらず過度のバス負荷を招来し、状況に
よってはデータ消失を招来するおそれすらあるいわゆる
バーストを招来する可能性はない。
が殆ど同時にそのデータ値の送出を始めることが回避さ
れる。バスを介するデータ値の送信は、むしろ、割り当
てられているサイクル時間および遅延時間に相応してか
つそれぞれのサイクル時間の、最小のサイクル時間に関
連した位相位置に相応して時間的にずらされて行われる
ので、現在有効な基準では確かにエラー状態と考察され
ないが、にも拘わらず過度のバス負荷を招来し、状況に
よってはデータ消失を招来するおそれすらあるいわゆる
バーストを招来する可能性はない。
【０００６】本発明の有利な実施の形態は従属請求項に
記載されている。
記載されている。
【０００７】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【０００８】図１にバス１０の部分が示されている。こ
のバスには複数のデータ送信機１２，１４並びに少なく
とも１つのデータ受信機１６が接続されている。更に、
バス１０に、適合モジュール１８が接続されている。こ
のモジュールの目的は後で説明する。定義する理由か
ら、データ送信機１２，１４には整理記号ｋ＝１，ｋ＝
２等々ないしｋ＝Ｍまでが配属されており、その際Ｍは
バスに接続されているデータ送信機の数である。
のバスには複数のデータ送信機１２，１４並びに少なく
とも１つのデータ受信機１６が接続されている。更に、
バス１０に、適合モジュール１８が接続されている。こ
のモジュールの目的は後で説明する。定義する理由か
ら、データ送信機１２，１４には整理記号ｋ＝１，ｋ＝
２等々ないしｋ＝Ｍまでが配属されており、その際Ｍは
バスに接続されているデータ送信機の数である。
【０００９】データ送信機１２，１４はデータ値を発生
する。これら送信機はこれらデータ値を循環的にバスに
送出する。これらデータ値は、ｋ番目のデータ送信機１
２に対してＰＶk,j，ＰＶk,j+1，…で表されかつｋ＋１
番目のデータ送信機１４に対してＰＶk+1,j，ＰＶ
k+1,j+1，…で表されている。
する。これら送信機はこれらデータ値を循環的にバスに
送出する。これらデータ値は、ｋ番目のデータ送信機１
２に対してＰＶk,j，ＰＶk,j+1，…で表されかつｋ＋１
番目のデータ送信機１４に対してＰＶk+1,j，ＰＶ
k+1,j+1，…で表されている。
【００１０】データ値の送信の時間的な対応付けのため
に、まず、それぞれのデータ送信機に対して、各送信機
がどの位のデータ値ＰＶを循環的に繰り返し送信すべき
であるかが決定される。それからそれぞれのデータ送信
機にサイクル時間ＴCkが割り当てられる。すなわち、第
１のデータ送信機にはサイクル時間ＴC1が割り当たら
れ、第２のデータ送信機にはサイクル時間ＴC2が割り当
たられ、という具合に続き、その際サイクル時間ＴCkは
同じであってもよい。その際サイクル時間は、第１のデ
ータ送信機に配属されている最小のサイクル時間ＴCmin
の整数倍である。
に、まず、それぞれのデータ送信機に対して、各送信機
がどの位のデータ値ＰＶを循環的に繰り返し送信すべき
であるかが決定される。それからそれぞれのデータ送信
機にサイクル時間ＴCkが割り当てられる。すなわち、第
１のデータ送信機にはサイクル時間ＴC1が割り当たら
れ、第２のデータ送信機にはサイクル時間ＴC2が割り当
たられ、という具合に続き、その際サイクル時間ＴCkは
同じであってもよい。その際サイクル時間は、第１のデ
ータ送信機に配属されている最小のサイクル時間ＴCmin
の整数倍である。
【００１１】その場合それぞれのデータ値に、遅延時間
ＴVが割り当てられる。それは、当該データ送信機に割
り当てられているサイクル時間ＴCkの開始からどの程度
の時間的な間隔で、それぞれのデータ値ＰＶk,jがバス
に送出されるべきであるかというものである。すなわち
例えば、第１のデータ送信機の第１のデータ値ＰＶ1, 1
に遅延時間ＴV1,1が割り当てられ、第１のデータ送信機
の第２のデータ値ＰＶ1 ,2に遅延時間ＴV1,2が割り当て
られ、以下同様に割り当てられ、一方第２のデータ送信
機の第１のデータ値ＰＶ2,1に遅延時間ＴV2,1が割り当
てられ、第２のデータ送信機の第２のデータ値ＰＶ2,2
に遅延時間ＴV2,2が割り当てられというように、以下同
様に割り当てられる。
ＴVが割り当てられる。それは、当該データ送信機に割
り当てられているサイクル時間ＴCkの開始からどの程度
の時間的な間隔で、それぞれのデータ値ＰＶk,jがバス
に送出されるべきであるかというものである。すなわち
例えば、第１のデータ送信機の第１のデータ値ＰＶ1, 1
に遅延時間ＴV1,1が割り当てられ、第１のデータ送信機
の第２のデータ値ＰＶ1 ,2に遅延時間ＴV1,2が割り当て
られ、以下同様に割り当てられ、一方第２のデータ送信
機の第１のデータ値ＰＶ2,1に遅延時間ＴV2,1が割り当
てられ、第２のデータ送信機の第２のデータ値ＰＶ2,2
に遅延時間ＴV2,2が割り当てられというように、以下同
様に割り当てられる。
【００１２】それぞれのデータ送信機に対して、適応モ
ジュール１８から、各データ送信機に固有にアドレス指
定された同期通報がバスに加えられる。同期通報は割り
当てられているデータ送信機において受信されると、そ
れぞれのサイクル時間の開始を確定する。これら同期通
報は第１のデータ送信機に対して送信される同期通報に
関して前以て決められている位相ずれを有しているの
で、それぞれの同期通報は第１の同期通報のこの開始に
関連して所定の位相位置を有している。この結果とし
て、個々のデータ送信機のサイクル時間は第１のデータ
送信機のサイクル時間の開始に関して前以て決められた
位相ずれを以てスタートするということになる。すなわ
ち、種々異なったデータ送信機のサイクル時間は同時に
は始まらず、同期通報の位相ずれに相応して、同様に位
相がずれて始まる。サイクル時間の開始の、第１のデー
タ送信機に割り当てられているサイクル時間の開始から
の時間的な間隔は以下に、それぞれのサイクルの位相時
間ｔPhaseと表される。
ジュール１８から、各データ送信機に固有にアドレス指
定された同期通報がバスに加えられる。同期通報は割り
当てられているデータ送信機において受信されると、そ
れぞれのサイクル時間の開始を確定する。これら同期通
報は第１のデータ送信機に対して送信される同期通報に
関して前以て決められている位相ずれを有しているの
で、それぞれの同期通報は第１の同期通報のこの開始に
関連して所定の位相位置を有している。この結果とし
て、個々のデータ送信機のサイクル時間は第１のデータ
送信機のサイクル時間の開始に関して前以て決められた
位相ずれを以てスタートするということになる。すなわ
ち、種々異なったデータ送信機のサイクル時間は同時に
は始まらず、同期通報の位相ずれに相応して、同様に位
相がずれて始まる。サイクル時間の開始の、第１のデー
タ送信機に割り当てられているサイクル時間の開始から
の時間的な間隔は以下に、それぞれのサイクルの位相時
間ｔPhaseと表される。
【００１３】図２には一般に、２つのデータ送信機のサ
イクル時間、遅延時間および位相時間ないしこれらデー
タ送信機のデータ値がどのように相互に相対的に時間軸
に存在しているかが時間ダイヤグラムにおいて示されて
いる。太い垂直方向の線によって、適応モジュール１８
が第１のデータ送信機（Ｋ＝１）に対する同期通報Ｓ１
を送出している時点がマーキングされている。送信は第
１のデータ送信機のサイクル時間ＴC1の間隔において周
期的に行われる。細い垂直方向の線によって、適応モジ
ュール１８が第２のデータ送信機（Ｋ＝２）に対する同
期通報Ｓ２を送出している時点がマーキングされてい
る。これら同期通報は第２のデータ送信機のサイクル時
間ＴC2の間隔において周期的に行われる。第１のデータ
送信機のサイクル時間ＴC1は最小のサイクル時間ＴCmin
であり、かつ第２のデータ送信機に対するサイクル時間
ＴC2は最小のサイクル時間の整数倍であり、考察の例で
は次式が成り立っている： ＴC2＝２ＴCmin＝２ＴC1 図２からわかるように、第２のデータ送信機に対する同
期通報は第１のデータ送信機の最小の時間サイクルの開
始に対して時間ｔPhaseだけ時間的にずらされて送信さ
れる。
イクル時間、遅延時間および位相時間ないしこれらデー
タ送信機のデータ値がどのように相互に相対的に時間軸
に存在しているかが時間ダイヤグラムにおいて示されて
いる。太い垂直方向の線によって、適応モジュール１８
が第１のデータ送信機（Ｋ＝１）に対する同期通報Ｓ１
を送出している時点がマーキングされている。送信は第
１のデータ送信機のサイクル時間ＴC1の間隔において周
期的に行われる。細い垂直方向の線によって、適応モジ
ュール１８が第２のデータ送信機（Ｋ＝２）に対する同
期通報Ｓ２を送出している時点がマーキングされてい
る。これら同期通報は第２のデータ送信機のサイクル時
間ＴC2の間隔において周期的に行われる。第１のデータ
送信機のサイクル時間ＴC1は最小のサイクル時間ＴCmin
であり、かつ第２のデータ送信機に対するサイクル時間
ＴC2は最小のサイクル時間の整数倍であり、考察の例で
は次式が成り立っている： ＴC2＝２ＴCmin＝２ＴC1 図２からわかるように、第２のデータ送信機に対する同
期通報は第１のデータ送信機の最小の時間サイクルの開
始に対して時間ｔPhaseだけ時間的にずらされて送信さ
れる。
【００１４】説明を分かり易くするために、第１のデー
タ送信機も第２のデータ送信機もそれぞれ１つのデータ
値だけをバスに送出するものと仮定する。第１のデータ
送信機のデータ値には遅延時間ＴV1,1が割り当てられて
おり、その結果として、このデータ値がその都度、同期
通報の受信後この時間だけ遅延されて送信されることに
なる。このことは時間軸において小さな黒点で示されて
いる。同じようにして、第２のデータ送信機のデータ値
にも遅延時間ＴV2,1が割り当てられており、その結果と
して、このデータ値が、時間サイクルＴC2をスタートさ
せる同期通報に対して時間ＴV2,1だけ遅延されて送信さ
れることになる。このことは図２において時間軸におい
て大きな黒点で示されている。
タ送信機も第２のデータ送信機もそれぞれ１つのデータ
値だけをバスに送出するものと仮定する。第１のデータ
送信機のデータ値には遅延時間ＴV1,1が割り当てられて
おり、その結果として、このデータ値がその都度、同期
通報の受信後この時間だけ遅延されて送信されることに
なる。このことは時間軸において小さな黒点で示されて
いる。同じようにして、第２のデータ送信機のデータ値
にも遅延時間ＴV2,1が割り当てられており、その結果と
して、このデータ値が、時間サイクルＴC2をスタートさ
せる同期通報に対して時間ＴV2,1だけ遅延されて送信さ
れることになる。このことは図２において時間軸におい
て大きな黒点で示されている。
【００１５】サイクル時間並びにデータ値の送信時点の
時間的なずれに基づいてバス上に、多数のデータ値が殆
ど同時に送信されることに基づく過負荷を招来すること
はもはやない。
時間的なずれに基づいてバス上に、多数のデータ値が殆
ど同時に送信されることに基づく過負荷を招来すること
はもはやない。
【００１６】このために、説明する実施例に対して、種
々の規定が定めなれなければならない：１． サイクル時間に対する規定 最小のサイクル時間ＴCminは、１０ｍｓである参照時間
ＴCrefの倍数である。すなわち次式が成り立つ： ＴCmin＝Ｖ・ＴCref Ｖ＝自然数 その際規定されることは：５０ｍｓ≦ＴCmin≦３ｓ。
々の規定が定めなれなければならない：１． サイクル時間に対する規定 最小のサイクル時間ＴCminは、１０ｍｓである参照時間
ＴCrefの倍数である。すなわち次式が成り立つ： ＴCmin＝Ｖ・ＴCref Ｖ＝自然数 その際規定されることは：５０ｍｓ≦ＴCmin≦３ｓ。
【００１７】上限値を求めるために、プロセッサにおい
て存在している時間発生器が実現可能な間隔に関して任
意のダイナミック特性を有しておらずかつバスにおける
個々のモジュールが適応モジュールからの同期通報の欠
落の際に自立して引き続き動作しなければならないこ
と、かつ固定の帯域幅が決められている場合の最大のサ
イクルによって、伝送可能なデータ値の最大数が固定さ
れることが重要である。ＴCmin＝３ｓの場合、バスの考
察のセグメントにおける伝送可能なデータ値の最大数
は、ｍｓ当たりにデータ値が基礎としている伝送レート
（帯域幅）の場合３０００である。
て存在している時間発生器が実現可能な間隔に関して任
意のダイナミック特性を有しておらずかつバスにおける
個々のモジュールが適応モジュールからの同期通報の欠
落の際に自立して引き続き動作しなければならないこ
と、かつ固定の帯域幅が決められている場合の最大のサ
イクルによって、伝送可能なデータ値の最大数が固定さ
れることが重要である。ＴCmin＝３ｓの場合、バスの考
察のセグメントにおける伝送可能なデータ値の最大数
は、ｍｓ当たりにデータ値が基礎としている伝送レート
（帯域幅）の場合３０００である。
【００１８】規定されたサイクル時間はバスにおけるモ
ジュールのすべてのデータ値に対してそれぞれ当てはま
る。
ジュールのすべてのデータ値に対してそれぞれ当てはま
る。
【００１９】この規定によって、１つのバスセグメント
において最大１０個の異なったサイクル時間ＴCk（ｋ＝
１…１０）が許容される。
において最大１０個の異なったサイクル時間ＴCk（ｋ＝
１…１０）が許容される。
【００２０】モジュールのサイクル時間ＴCkは最小のサ
イクル時間ＴCminの整数倍であり、かつこれらはＴCref
＝１０ｍｓの倍数として示されて、すなわち次式が成り
立つ： ＴCk＝ｉ・ＴCmin＝ｉ・Ｖ・ＴCref ｉ＝自然
数 積ｉ・Ｖは同期通報によって伝送されるパラメータであ
る。
イクル時間ＴCminの整数倍であり、かつこれらはＴCref
＝１０ｍｓの倍数として示されて、すなわち次式が成り
立つ： ＴCk＝ｉ・ＴCmin＝ｉ・Ｖ・ＴCref ｉ＝自然
数 積ｉ・Ｖは同期通報によって伝送されるパラメータであ
る。
【００２１】最大のサイクル時間ＴCk＝３ｓおよび１０
ｍｓの参照時間ＴCrefの場合、値ｉ・Ｖは１および３０
０の間にあり、すなわち原理的には３００の異なったサ
イクル時間が可能である。
ｍｓの参照時間ＴCrefの場合、値ｉ・Ｖは１および３０
０の間にあり、すなわち原理的には３００の異なったサ
イクル時間が可能である。
【００２２】２． データ値の遅延時間に対する規定
サイクル時間ＴCkのそれぞれのデータ値ｊには１つの遅
延時間ＴVk,jが属しており、その際ＴVk,j＜ＴCkが成り
立つ。遅延時間ＴVk,jはそれぞれの同期通報に関連付け
られておりかつ１ｍｓの整数倍とすることができる（そ
の際ＴCminの整数倍は許容されていない）。
延時間ＴVk,jが属しており、その際ＴVk,j＜ＴCkが成り
立つ。遅延時間ＴVk,jはそれぞれの同期通報に関連付け
られておりかつ１ｍｓの整数倍とすることができる（そ
の際ＴCminの整数倍は許容されていない）。
【００２３】その同期通報の受信後、それぞれのデータ
送信機はその内部の時間発生器をリセットしかつこれを
最初に送出すべきデータ値に対する遅延時間だけ調整す
る。この遅延時間ＴVk,jの経過後漸く、データ送信機は
当該のデータ値ｊを伝送することが許される。その後時
間発生器は、次の遅延時間に対する差だけ調整され、か
つこの差時間の経過後、次のデータ値が送信される。送
信すべき最後のデータ値では、時間発生器は、完全なサ
イクル時間ＴCk経過終了までの残りの時間プラス最初の
遅延時間だけ調整される。このようにして、データ送信
機は同期通報が欠落している場合にも引き続き動作する
ことができるのである。
送信機はその内部の時間発生器をリセットしかつこれを
最初に送出すべきデータ値に対する遅延時間だけ調整す
る。この遅延時間ＴVk,jの経過後漸く、データ送信機は
当該のデータ値ｊを伝送することが許される。その後時
間発生器は、次の遅延時間に対する差だけ調整され、か
つこの差時間の経過後、次のデータ値が送信される。送
信すべき最後のデータ値では、時間発生器は、完全なサ
イクル時間ＴCk経過終了までの残りの時間プラス最初の
遅延時間だけ調整される。このようにして、データ送信
機は同期通報が欠落している場合にも引き続き動作する
ことができるのである。
【００２４】３． データ受信機における監視時間に対
する規定 データ受信機によって受信すべきであるそれぞれのデー
タ値ｙに対して、監視時間がある。これは、データ送信
機からバスに印加されるべきデータ値ｘのサイクル時間
ＴCkから次のように導出される：
する規定 データ受信機によって受信すべきであるそれぞれのデー
タ値ｙに対して、監視時間がある。これは、データ送信
機からバスに印加されるべきデータ値ｘのサイクル時間
ＴCkから次のように導出される：
【００２５】
【数３】
【００２６】４． 同期通報の位相時間に対する規定
サイクル時間に属するそれぞれの同期通報は固定的に定
められている位相位置、ひいては最小のサイクル時間を
有するサイクルＴCmin内の固定の位相時間を有してい
る。位相時間は１ｍｓの倍数として示される。時間の数
値的な分配はバスの負荷解析に基づいて行われる。デー
タ値の伝送対応付けの際の手法は、データ値の送信のた
めに、データ値が相互に分配されなければならない所定
の帯域幅Ｂを使用することができるというモデル表象に
基づいている。バス、例えば５００Ｂｉｔ／ｓおよび循
環値（５バイトの有効データ）に対する３０％の負荷を
有するＣＡＮバスでは、Ｂ＝１／（データ値当たりの時
間）＝約１データ値／ｍｓが生じる。
められている位相位置、ひいては最小のサイクル時間を
有するサイクルＴCmin内の固定の位相時間を有してい
る。位相時間は１ｍｓの倍数として示される。時間の数
値的な分配はバスの負荷解析に基づいて行われる。デー
タ値の伝送対応付けの際の手法は、データ値の送信のた
めに、データ値が相互に分配されなければならない所定
の帯域幅Ｂを使用することができるというモデル表象に
基づいている。バス、例えば５００Ｂｉｔ／ｓおよび循
環値（５バイトの有効データ）に対する３０％の負荷を
有するＣＡＮバスでは、Ｂ＝１／（データ値当たりの時
間）＝約１データ値／ｍｓが生じる。
【００２７】ｉ倍の最小サイクルＴCminを有するデータ
値のサイクル時間ＴCk＝ｉ・ＴCminでは、帯域幅Ｂにお
けるｉ番目の成分しか生じない。
値のサイクル時間ＴCk＝ｉ・ＴCminでは、帯域幅Ｂにお
けるｉ番目の成分しか生じない。
【００２８】従って、帯域幅を個々のサイクル時間ＴCk
に分配するために、次式が成り立たなければならない：
に分配するために、次式が成り立たなければならない：
【００２９】
【数４】
【００３０】ここでＭは種々様々なサイクル時間の数を
表している（ｋ＝１…Ｍ≦１０）。
表している（ｋ＝１…Ｍ≦１０）。
【００３１】この条件が満たされていないと、バスは過
負荷されており、かつ負荷状況を低減するための次の可
能性がある： １．個々のサイクル時間ＴCkまたは最小のサイクルＴ
Cminも高める １．サイクル時間におけるデータ値の数ＮCkを低減す
る。
負荷されており、かつ負荷状況を低減するための次の可
能性がある： １．個々のサイクル時間ＴCkまたは最小のサイクルＴ
Cminも高める １．サイクル時間におけるデータ値の数ＮCkを低減す
る。
【００３２】
【表１】
【００３３】このことから、バスの負荷が循環的なデー
タ値によってそれ程高くはなくかつ８３．８３ｍｓ／１
００ｍｓ＝割り当てられた大域幅の８３．８３％にある
ということになる。
タ値によってそれ程高くはなくかつ８３．８３ｍｓ／１
００ｍｓ＝割り当てられた大域幅の８３．８３％にある
ということになる。
【００３４】位相および遅延時間の構想 １． 位相時間の構想
次に、同期通報の位相時間ｔPhase,kがどのように突き
止められるかについて説明する。この決定はバス負荷解
析と結合されて直接行われる。すなわち、同期通報の、
サイクル時間ＴCkに対する位相時間は、先行するサイク
ル時間のデータ値の、帯域幅に対する既に利用された分
を表すものである。
止められるかについて説明する。この決定はバス負荷解
析と結合されて直接行われる。すなわち、同期通報の、
サイクル時間ＴCkに対する位相時間は、先行するサイク
ル時間のデータ値の、帯域幅に対する既に利用された分
を表すものである。
【００３５】サイクル時間ＴCkを有するＮCk個のデータ
を送出すべきであれば、送信すべきデータ値の、それぞ
れの最小サイクルＴCminにおける分はちょうど、ＮCk／
ｉである。この値は必ずしも整数ではないので、丸めら
れなければならず、かつ最小のサイクルにおいて送信さ
れてもよい、サイクル時間ＴCkを有するデータ値の数ｎ
Ck（最小サイクルにおいて占有すべきロケーションの
数）が得られる。
を送出すべきであれば、送信すべきデータ値の、それぞ
れの最小サイクルＴCminにおける分はちょうど、ＮCk／
ｉである。この値は必ずしも整数ではないので、丸めら
れなければならず、かつ最小のサイクルにおいて送信さ
れてもよい、サイクル時間ＴCkを有するデータ値の数ｎ
Ck（最小サイクルにおいて占有すべきロケーションの
数）が得られる。
【００３６】
【数５】
【００３７】従ってその場合位相時間に対して次のこと
が成り立つ： ｔPhase,1＝０ ｔPhase,k＝ｔPhase,k-1＋ｎCk-1／Ｂ ｋ＝２…Ｍの場合であって、Ｍは種々異なったサイクル
時間の数である（Ｍ≦１０）。
が成り立つ： ｔPhase,1＝０ ｔPhase,k＝ｔPhase,k-1＋ｎCk-1／Ｂ ｋ＝２…Ｍの場合であって、Ｍは種々異なったサイクル
時間の数である（Ｍ≦１０）。
【００３８】従って、位相時間ｔPhase,M+1は利用され
る帯域幅成分の全体を表しているので、バス負荷解析に
対して次式が成り立つ：
る帯域幅成分の全体を表しているので、バス負荷解析に
対して次式が成り立つ：
【００３９】
【数６】
【００４０】２． 遅延時間の構想
サイクル時間ＴCkを有するＮCk個のデータ値の遅延時間
の算出は、最小サイクル内でその帯域幅成分に相応して
ｎCk個のデータ値しか送信することが許されないように
行われる。すなわちｎCk個のデータ値はｉ個の最小サイ
クル時間ＴCminを介して分配され、かつ所属の遅延時間
はＴCminの倍数だけ相異している。サイクル時間ＴCk＝
ｉ・ＴCminを有するｊ番目のデータ値に対する、遅延時
間の算出、従って帯域幅成分の占有は、最小のサイクル
におけるｔPhase,k＜τk,j≦ｔPh ase,k+1を有するロケ
ーションτk,jの占有と理解することができる。占有す
べきロケーションは次のように突き止められる：
の算出は、最小サイクル内でその帯域幅成分に相応して
ｎCk個のデータ値しか送信することが許されないように
行われる。すなわちｎCk個のデータ値はｉ個の最小サイ
クル時間ＴCminを介して分配され、かつ所属の遅延時間
はＴCminの倍数だけ相異している。サイクル時間ＴCk＝
ｉ・ＴCminを有するｊ番目のデータ値に対する、遅延時
間の算出、従って帯域幅成分の占有は、最小のサイクル
におけるｔPhase,k＜τk,j≦ｔPh ase,k+1を有するロケ
ーションτk,jの占有と理解することができる。占有す
べきロケーションは次のように突き止められる：
【００４１】
【数７】
【００４２】最小サイクル中に最大でＢ・ＴCmin個の占
有すべきロケーションがある。その際それぞれのロケー
ションはサイクル時間ＴCk＝ｉ・ＴCminのデータ値によ
ってしか占有されることが許されずかつこのことはｉ回
まで、すなわち最大でｉ個のデータ値によって占有され
ることが許されている。
有すべきロケーションがある。その際それぞれのロケー
ションはサイクル時間ＴCk＝ｉ・ＴCminのデータ値によ
ってしか占有されることが許されずかつこのことはｉ回
まで、すなわち最大でｉ個のデータ値によって占有され
ることが許されている。
【００４３】サイクル時間ＴCk＝ｉ・ＴCminを有するｊ
番目のデータ値に対する遅延時間Ｔ Vk,jは同期通報に関
連付けられかつ次のように突き止められる：
番目のデータ値に対する遅延時間Ｔ Vk,jは同期通報に関
連付けられかつ次のように突き止められる：
【００４４】
【数８】
【００４５】上の式において“ｍｏｄ”はモジュロ演算
であり（例えば５ｍｏｄ３＝２）、かつ“ｄｉｖ”は整
数の除算である（例えば５ｄｉｖ３＝１）。
であり（例えば５ｍｏｄ３＝２）、かつ“ｄｉｖ”は整
数の除算である（例えば５ｄｉｖ３＝１）。
【００４６】それぞれのロケーションτk,jは最大でｉ
回占有されるまたは、別様に表現すれば、利用されるロ
ケーションにおいて最大でｉ−１個のデータ値が占有さ
れないままであることがわかる。ここは場合によっては
バス部分の拡張の際に用いることができる。占有される
全体の帯域幅ｔbelegt,gesamtに対しては次式が成り立
ち： ｔbelegt,gesamt＝ｍａｘk,j｛τk,j｝ ただしｊ＝１…ＮCk，ｋ＝１…Ｍ かつ更にバス負荷解析に対しては次式が成り立つ： ｔbelegt,gesamt≦ＴCmin
回占有されるまたは、別様に表現すれば、利用されるロ
ケーションにおいて最大でｉ−１個のデータ値が占有さ
れないままであることがわかる。ここは場合によっては
バス部分の拡張の際に用いることができる。占有される
全体の帯域幅ｔbelegt,gesamtに対しては次式が成り立
ち： ｔbelegt,gesamt＝ｍａｘk,j｛τk,j｝ ただしｊ＝１…ＮCk，ｋ＝１…Ｍ かつ更にバス負荷解析に対しては次式が成り立つ： ｔbelegt,gesamt≦ＴCmin
【００４７】
【表２】
【００４８】バス負荷解析（上記参照）に対しては次式
が成り立つ： ｔＰｈａｓｅ，Ｍ＋１＝ｔｂｅｌｅｇｔ，ｇｅｓａｍｔ
＝６ｍｓ≦ＴＣｍｉｎ＝１００ｍｓ 図３には、上の例に挙げられたパラメータを有するデー
タ値の伝送の時間経過が示されている。その際、最小の
サイクル時間を有する第１のサイクルＴＣ１の開始後、
順次４つのデータ値がそれぞれ１ｍｓの遅延時間の間隔
をおいて送信されることがわかる。第２のサイクル時間
ＴＣ２を有するサイクルの開始は、第１の最小サイクル
ＴＣ１内でｔＰｈａｓｅだけ位相がすらされて、すなわ
ち４ｍｓの位相ずれを以て始まり、かつ第２のサイクル
時間ＴＣ２を有するサイクルの開始後、まず、遅延時間
１ｍｓおよび２ｍｓを有する２つのデータ値がサイクル
開始に関連付けられて送信される。サイクル時間ＴＣ２
を有するサイクルの第３のデータ値はサイクル時間Ｔ
Ｃ２の始めに関して１０１ｍｓの遅延時間を以て送信さ
れる。サイクル時間ＴＣ１を有する第２のサイクルの始
めに関連して、送信される第３のデータ値は、この第２
のサイクル後に送信された４つのデータ値の後ろの第５
のロケーションにある。
が成り立つ： ｔＰｈａｓｅ，Ｍ＋１＝ｔｂｅｌｅｇｔ，ｇｅｓａｍｔ
＝６ｍｓ≦ＴＣｍｉｎ＝１００ｍｓ 図３には、上の例に挙げられたパラメータを有するデー
タ値の伝送の時間経過が示されている。その際、最小の
サイクル時間を有する第１のサイクルＴＣ１の開始後、
順次４つのデータ値がそれぞれ１ｍｓの遅延時間の間隔
をおいて送信されることがわかる。第２のサイクル時間
ＴＣ２を有するサイクルの開始は、第１の最小サイクル
ＴＣ１内でｔＰｈａｓｅだけ位相がすらされて、すなわ
ち４ｍｓの位相ずれを以て始まり、かつ第２のサイクル
時間ＴＣ２を有するサイクルの開始後、まず、遅延時間
１ｍｓおよび２ｍｓを有する２つのデータ値がサイクル
開始に関連付けられて送信される。サイクル時間ＴＣ２
を有するサイクルの第３のデータ値はサイクル時間Ｔ
Ｃ２の始めに関して１０１ｍｓの遅延時間を以て送信さ
れる。サイクル時間ＴＣ１を有する第２のサイクルの始
めに関連して、送信される第３のデータ値は、この第２
のサイクル後に送信された４つのデータ値の後ろの第５
のロケーションにある。
【００４９】図３の線図においてわかるように、サイク
ル時間ＴC2を有するデータ送信機から送信されるデータ
値は、サイクル時間ＴC1を有する第１のサイクルにおい
て直接順次ではなくて、複数のこの種のサイクルを介し
て分配されて送信される。このために、バス負荷の改良
された分配が実現される。
ル時間ＴC2を有するデータ送信機から送信されるデータ
値は、サイクル時間ＴC1を有する第１のサイクルにおい
て直接順次ではなくて、複数のこの種のサイクルを介し
て分配されて送信される。このために、バス負荷の改良
された分配が実現される。
【００５０】図３の線図において、太い黒いラインはそ
れぞれ、最小のサイクル時間ＴC1を有するサイクルの始
めをマーキングしており、その際この始めはそれぞれ、
この最小のサイクル時間ＴC1が割り当てられているデー
タ送信機に対する同期通報によって固定される。垂直方
向の細い黒いラインは、第２のデータ送信機に割り当て
られているサイクル時間ＴC2の始めをマーキングしてお
り、その際この始めは、この第２のデータ送信機に対す
る同期通報によって固定される。
れぞれ、最小のサイクル時間ＴC1を有するサイクルの始
めをマーキングしており、その際この始めはそれぞれ、
この最小のサイクル時間ＴC1が割り当てられているデー
タ送信機に対する同期通報によって固定される。垂直方
向の細い黒いラインは、第２のデータ送信機に割り当て
られているサイクル時間ＴC2の始めをマーキングしてお
り、その際この始めは、この第２のデータ送信機に対す
る同期通報によって固定される。
【００５１】説明した方法が使用されると、複数のデー
タ送信機のデータ値の、バスを介する伝送は正確な時間
的な対応付けによって、いわゆるバーストによるバスの
過負荷がもはや発生することがないようにして行われ
る。
タ送信機のデータ値の、バスを介する伝送は正確な時間
的な対応付けによって、いわゆるバーストによるバスの
過負荷がもはや発生することがないようにして行われ
る。
【図１】そこに接続されているデータ送信機およびデー
タ受信機を有するバスの概略図である。
タ受信機を有するバスの概略図である。
【図２】種々異なったサイクル時間を有するデータ送信
機を説明するための時間線図である。
機を説明するための時間線図である。
【図３】具体的な数値例が示されている図２の対応する
線図である。
線図である。
ＴC サイクル時間、 ＴCmin 最小サイクル時間、
ＰＶ データ値、 ＴV遅延時間、 ｔPhase 位相位置
ＰＶ データ値、 ＴV遅延時間、 ｔPhase 位相位置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヴォルフガング ボット
ドイツ連邦共和国 エーティヒハイム
シラーシュトラーセ 15
(56)参考文献 特開 平２−312336（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−182891（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04L 12/40
H04Q 9/00
Claims (4)
- 【請求項１】 前以て決められた数のデータを循環的に
繰り返し送信するデータ送信機と、データ受信機とが接
続されているバスへの循環的なデータの送信を時間的に
対応付ける方法において、 ａ）それぞれのデータ送信機にサイクル時間（ＴC）を
割り当て、該サイクル時間において該データ送信機はそ
のデータ値（ＰＶ）を周期的に送信し、ここで該サイク
ル時間（ＴC）は最小のサイクル時間（ＴCmin）の整数
倍であり、 ｂ）各データ値（ＰＶ）に、そのデータ送信機のサイク
ル時間（ＴC）の始めに関連付けられている遅延時間
（ＴV）を割り当て、 ｃ）それぞれのデータ送信機のサイクル時間（ＴC）に
相応する周期を有するそれぞれのデータ送信機に同期通
報をバスを介して伝送し、該同期通報は、データ送信機
にとって固有の位相位置（ｔPhase）を前記最小のサイ
クル時間（ＴCmin）の始めに関して有しておりかつそれ
ぞれのデータ送信機におけるその同期通報の受信によっ
てそのデータ値（ＰＶ）の送信をそれぞれの遅延時間
（ＴV）を以てトリガし、かつ ｄ）それぞれのデータ受信機においてサイクル時間（Ｔ
C）に依存している監視時間を固定し、該監視時間にお
いてデータ受信機はバスを、送信されたデータ値（Ｐ
Ｖ）を受信するためにモニタすることを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 それぞれのデータ送信機においてその同
期通報の受信後に時間発生器をスタートさせ、かつそれ
ぞれのデータ送信機のデータ値（ＰＶ）を、その遅延時
間（ＴV）が該時間発生器によって達成された時間値と
一致するときにバスに送信する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 均一なバス負荷を実現するために、サイ
クル時間 ＴCk＝ｋ・ＴCmin が割り当てられているｋ個のデータ送信機のデータ値
（ＰＶ）のうち、第１のデータ送信機に割り当てられて
いる最小のサイクル時間（ＴCmin）内で 【数１】 ＮCk：ｋ番目のデータ送信機によって送信すべきデータ
値（ＰＶ）の数 ｉ：ｋ番目のサイクル時間（ＴCk）の、最小サイクル時
間（ＴCmin）に対する比だけのデータ値（ＰV）を送信
し、一方残りのデータ値（ＰV）を後続のサイクル時間
に分配する 請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 バスの過負荷を回避するために、次の条
件を厳守する： 【数２】 ここでＢはバスの帯域幅である請求項３記載の方法。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000172221A Expired - Fee Related JP3434265B2 (ja) | 1999-06-08 | 2000-06-08 | データの送信を時間的に対応付ける方法 |
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| JP2006229887A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | 通信装置 |
| CN101645929B (zh) * | 2009-08-25 | 2012-07-04 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种动态内容分发业务服务器发起同步的方法及系统 |
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| JP5664799B2 (ja) * | 2011-12-22 | 2015-02-04 | トヨタ自動車株式会社 | 通信システム及び通信方法 |
| GB201311248D0 (en) * | 2013-06-25 | 2013-08-14 | Amantys Ltd | Low-skew communication system |
| CN106302062B (zh) * | 2016-08-10 | 2019-05-17 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种基于时间触发总线的通信时隙排布方法 |
| CN112202637A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 西安热工研究院有限公司 | 一种profibus-pa总线网段设备数量的计算方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4241418A (en) * | 1977-11-23 | 1980-12-23 | Honeywell Information Systems Inc. | Clock system having a dynamically selectable clock period |
| FR2502426A1 (fr) * | 1981-03-20 | 1982-09-24 | Trt Telecom Radio Electr | Systeme de transmission d'informations entre une station principale et des stations secondaires operant selon un procede amrt |
| US4860006A (en) * | 1986-06-05 | 1989-08-22 | Michael Barall | Heartbeat collision avoidance method and circuit |
| US4881165A (en) * | 1988-04-01 | 1989-11-14 | Digital Equipment Corporation | Method and apparatus for high speed data transmission between two systems operating under the same clock with unknown and non constant skew in the clock between the two systems |
| DE3867234D1 (de) * | 1988-08-06 | 1992-02-06 | Hewlett Packard Gmbh | Verfahren und anlage zur datenuebermittlung zwischen einer datenverarbeitungszentrale und nebenstellen. |
| US5434861A (en) * | 1989-02-02 | 1995-07-18 | Pritty; David | Deterministic timed bus access method |
| JPH0750887B2 (ja) * | 1989-03-18 | 1995-05-31 | 株式会社日立製作所 | データ伝送方法およびシステム |
| US5001707A (en) * | 1989-11-02 | 1991-03-19 | Northern Telecom Limited | Method of providing reserved bandwidth in a dual bus system |
| GB2259387B (en) * | 1991-09-07 | 1994-11-02 | Motorola Israel Ltd | Communications apparatus |
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| US5576702A (en) * | 1995-01-10 | 1996-11-19 | Samoylenko; Stanislav I. | Method and apparatus for fault-tolerant transmission in multi-channel networks |
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