JP4224100B2

JP4224100B2 - バスシステムを介してデータを交換する方法，装置およびシステム

Info

Publication number: JP4224100B2
Application number: JP2006516100A
Authority: JP
Inventors: ヴァイグル，アンドレアス; フーゲル，ロベルト
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2024-04-07
Also published as: EP1639758A2; WO2004111859A3; EP1639758B1; US7761634B2; DE10327548A1; US20060174042A1; DE10327548B4; WO2004111859A2; JP2006527938A

Description

本発明は，バスシステムによって接続されている，少なくとも２つの加入者間でメッセージのようなデータを交換するための方法と装置およびシステムに関する。

通信システムまたはバスシステムを用いて，制御装置，センサ技術およびアクチュエータ技術をネットワーク化することは，近年，最近の自動車の製造において，あるいはまた機械製作，特に工作機械領域においても，また自動化においても，さらに他の工業的な適用においても，または，たとえばハウスバスシステムのような，プライベートな領域においても，著しく増加している。ネットワーク化した場合，機能を複数の制御ユニットへ分配することによって，相乗効果を得ることができる。しかし，ネットワーク化した場合に，分配されたシステムが問題となる。分配されたシステムの種々のステーションおよび加入者間の通信は，少なくとも１つのバスまたは少なくとも１つのバスシステムを介して行われることが，ますます多くなっている。バスシステム上の通信トラフィック，アクセスおよび受信機構並びにエラー処理は，プロトコルを介して制御される。

自動車分野のプロトコルとして形成され，他のアプリケーションにおいてもますます広がる範囲において使用されているのが，ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）である。ＣＡＮは，事象制御されるプロトコルであり，すなわちメッセージの送信のようなプロトコル活動は，通信システムの外部にその基を有する事象によって開始される。通信システムあるいはバスシステムへの一義的なアクセスは，優先順位に基づくビットアービトレーションによって解決される。解決のための前提条件は，各メッセージに優先順位が割り当てられていることである。ＣＡＮプロトコルは，極めて柔軟性がある。従って，他のノードおよびメッセージの付加は，まだ空いている優先順位（メッセージ識別子）がある限り，問題なく可能である。ネットワーク内で送信すべき，優先順位を有するすべてのメッセージとその送信ノードおよび場合によっては受信ノードの集合が，リスト，いわゆる通信マトリクス内に格納される。

事象制御される自発的な通信に対する代わりの考え方は，純粋に時間制御される考え方である。時間制御の場合にバス上のすべての通信活動は，厳格に周期的である。メッセージの送信のようなプロトコル活動は，バスシステム全体について有効な時間の経過によって作動される。媒体へのアクセスは，時間領域の割当てに基づいており，その時間領域内で送信器が排他的な送信権利を有する。その場合に，プロトコルは比較的柔軟ではなく，新しいノードの付加は，既に該当する時間領域が空けられている場合にのみ可能である。この状況は，使用開始前にすでにメッセージ順序を決定しておくことを強制する。既に該当する時間領域が空けられている場合に，アプリケーションと送信時点との間の潜在時間を最少に抑えるために，送信周期内部のメッセージの位置決めもメッセージ内容を形成するアプリケーションに合わせられなければならない。というのは，メッセージ内容を形成するアプリケーションに合わせることが行われない場合には，バスにおけるメッセージ送信の際の潜在的なジッタが最小であるという，時間制御される伝達の利点が失われてしまうからである。

特許出願ＤＥ１００００３０２Ａ１，ＤＥ１００００３０３Ａ１，ＤＥ１００００３０４Ａ１およびＤＥ１００００３０５Ａ１並びにＩＳＯ基準１１８９８−４に示されている，時間制御されるＣＡＮ，いわゆるＴＴＣＡＮ（ＴｉｍｅＴｒｉｇｇｅｒｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）の解決策は，上述した，時間制御される通信に対する要求と所定の程度の柔軟性に対する要求を満たす。ＴＴＣＡＮは，所定の通信加入者の周期的なメッセージのための，いわゆる排他的な時間窓内と，複数の通信加入者の自発的メッセージのための，いわゆるアービトレート時間窓内に通信サイクル（ベースサイクル）を構築することによって，時間制御される通信に対する要求と所定の程度の柔軟性に対する要求を満たす。ＴＴＣＡＮは，大体において，時間制御される周期的な通信に基づいており，その通信はメインタイムを与える加入者またはノード，いわゆるタイムマスターあるいはタイマーによってタイムリファレンスメッセージ，あるいは短くしてリファレンスメッセージを用いてクロックされる。次のリファレンスメッセージまでの周期は，ベースサイクルと称され，予め定められた数の時間窓に分割される。その場合に個々の加入者のローカルな時間つまりローカルタイマーとグローバルな時間としてのグローバルタイマーの時間が区別される。ＴＴＣＡＮに関する他の基礎と定義は以下で説明される。また，ＩＳＯ１１８９８−４および上述した従来技術から明らかにされる。

ＴＴＣＡＮによるバス通信においては，エラーを有し，エラーフレームによって明示または無効にされる通信対象，従って特にメッセージは，メッセージの繰返しによって時間窓ないしサイクル時間の超過の危険をおかさず，それによって後続のメッセージを阻止しないようにするために，繰り返されない。この破壊されたメッセージあるいはメッセージに対する受信通信対象は，付属の時間窓内でメッセージがエラーなしで受信されるまで，更新されない。それとは異なり，エラーフレームによって特徴づけられる，エラーのあるリファレンスメッセージは繰り返される。というのは，エラーのあるリファレンスメッセージは破棄できないからである。このメッセージの繰返しは，該当するベースサイクルを最初のエラーのあるリファレンスメッセージの開始からエラーなしで伝送されたリファレンスメッセージまでの時間だけ延長されることをもたらす。これらの各々のエラーは，時間的なシーケンスをさらに遅延させ，その結果これらの遅延がますます増大して，目標時間からの偏差に加算される。従って，この種の障害が，たとえばエラーが付加されて伝達されたリファレンスメッセージのようなシステム内で時間的な変化ないし目標プロセスからの偏差をもたらす。少なくとも２つのＴＴＣＡＮバスないしバスシステムが同期して動作する場合には，再び同期を達成するために，バスシステムの１つにおけるこの種の時間的偏差，特に遅延は，他のバスシステム上でも実行されなければならない。従ってすべてのバスシステム上のこの種の時間的偏差が加算されて，障害およびエラーが増殖する。

従って，本発明の目的は，障害によってもたらされるこの種の時間的偏差，特に遅延を補償し，それによって通信ないし通信マトリクスの時間的シーケンスのより大きい長時間精度を達成することである。

その場合に，本発明に基づく解決手段は，必ずしもＴＴＣＡＮに限定されず，以下で説明する要請と周辺条件に関して比較し得るバスシステムないしプロトコルへ拡張可能である。以下においては，発明を明確とし，表現を分かりやすくするため，ＴＴＣＡＮを前提としている。

本発明は，バスシステムによって接続されている，少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法と装置および対応するバスシステムを示しており，その場合にデータを含むメッセージが加入者によってバスシステムを介して伝送され，かつメッセージは第１の加入者によって時間的に，第１の加入者が第１の加入者の時間情報を有するリファレンスメッセージを少なくとも１つの予め定められた時間的間隔でバスシステムを介して繰り返し伝送するように制御され，その場合に時間的間隔がベースサイクルとして予め定められた長さの時間窓に分割され，時間窓内でメッセージが伝送される場合に，データを交換する際に好ましくは少なくとも１つのベースサイクルの最後に，予め定められた長さのポーズ時間が設けられており，そのポーズ時間によってベースサイクルの開始の時間的変化が，ポーズ時間の長さの適合によって補正される。従って，１つまたは複数のバスシステムにおけるサイクル時間に関する偏差における上述した問題は解決することができる。

ベースサイクルの開始の時間的遅延としての時間的変化が，少なくとも１つのポーズ時間の長さを短縮することによって補正されるようにしてもよい。

ポーズ時間は各ベースサイクルの最後に，あるいは各２ｎ番目（ｎは自然数）のベースサイクルの最後に，あるいは各２ｎ＋１番目（ｎは自然数）のベースサイクルの最後に設けることができる。

従って複数の，つまり少なくとも２つの互いに連続するベースサイクルを考える場合に，種々の適用の場合に応じて，複数のポーズ時間を設けることもできるので，少なくとも１つのベースサイクルの開始における時間的変化は，複数の，特に少なくとも２つのポーズ時間に分配して，その分配によって補正を行うことができる。

さらに，補正値が求められ，その補正値は加入者のローカル時間とサイクル時間とから得られるようにしてもよい。補正値は，２つの互いに連続するベースサイクルにおける加入者の，２つのローカル時間の差である第１の差から求められるようにしてもよい。その他，補正値は，２つの互いに連続するベースサイクルの，２つのサイクル時間の差である第２の差に依存する。同様に補正値は，好ましくは，ベースサイクルの時間的間隔と上述した第２の差の合計としての比較値に依存するので，補正値は，上述した第１の差と比較値の差に相当する。

好ましくは，少なくとも２つの互いに連続するベースサイクルにおいて少なくとも２つのポーズ時間が使用される場合に，データを交換する際に，補正値は少なくとも２つのポーズ時間に予め定められたように分配することができるので，ポーズ時間の長さが時間的偏差を補正するのに十分でない場合に，複数のポーズ時間ないしベースサイクルにわたって時間補償が可能である。補正値は，その場合に特に，少なくとも２つのポーズ時間に予め定めることのできるように分配するのではなく，均一に分配することができる。

他の利点と好ましい形態が，明細書および請求項の特徴から明らかにされる。

以上説明したように本発明によれば，バスシステムによって接続されている少なくとも２つの加入者間でメッセージのようなデータを交換するための方法と装置およびシステムを提供できるものである。

以下，図面に示す図を用いて，本発明を詳細に説明する。

ＴＴＣＡＮは，基本的に，時間制御される周期的な通信に基づいており，その通信は加入者（図１の１０１）のタイマーによって，タイムリファレンスメッセージあるいはより短いリファレンスメッセージＲＮを用いてクロックされる。その場合に，次のリファレンスメッセージＲＮまでの時間的間隔および周期は，サイクル時間ＺＺの長さを有している。図１は，複数のバス加入者１０１から１０５を有するバスシステム１００を示している。その場合に，各加入者１０１から１０５は，専用のタイムベース１０６から１１０を有しており，そのタイムベースは，一方では，たとえばクロック，カウンタ，クロックジェネレータなどのような，内部の手段によって形成することができ，他方では，外部からそれぞれの加入者へ伝達することができる。それぞれのローカルなタイムベースＬＺ１からＬＺ４は，たとえばカウンタであり，たとえば１６ビットでカウントアップするカウンタであり，そのタイマーはハードウェアリセットによってのみ調節できる。ローカルなタイムベースは，本実施形態では各加入者１０２から１０５内に実装されている。その場合に特別な加入者１０１のタイマーは，突出した位置に有している。そのタイムベース１０６は，グローバルタイムＧＺを有するグローバルなタイムベースと称され，加入者１０１のタイマー内に実装されているか，あるいは外部からこのタイマーへ伝達される。グローバルタイムＧＺは，原理的に各加入者において，ローカルなタイムベース１０７から１１０または，ローカルなタイムベースＬＺ（ＬＺ１からＬＺ４）とオフセットＯＳ１からＯＳ４によって形成される。加入者１０１のタイマーにおいてこのオフセットＯＳＧは，通常０に等しい（ＯＳＧ＝０）。他のすべての加入者は，グローバルタイムＧＺに対するその時間を，ローカルタイムＬＺ（ＬＺ１からＬＺ４）とローカルオフセットＯＳ１からＯＳ４から（例外的な事例として，ＯＳＧ≠０，たとえばグローバルタイムＧＺが外部から加入者１０１のタイマーへ伝送され，かつこの加入者１０１のタイマーがさらに専用のタイムベースを有している場合には，ＯＳＧから）形成する。その場合にローカルオフセットは，リファレンスメッセージＲＮの送信時点（ＳＯＦ，ＳｔａｒｔＯｆＦｒａｍｅ）のローカルタイムと，リファレンスメッセージＲＮ内で，またはリファレンスメッセージＲＮと共に伝送されたグローバルなタイム情報との間の差である。特殊な時点を求めるため，たとえば自己のローカルタイムとグローバルタイムに関するオフセットを求めるために，いわゆるタイムマークＺＭ１からＺＭ４とＺＭＧが用いられ，それらはレジスタ内に格納することができ，かつタイムマークＺＭ１からＺＭ４とＺＭＧから，たとえばグローバルタイムに関するオフセットのような時間的補正量を，あるいはまたエラー処理するための補正値を，特に本発明に基づく補正値を求めることができる。その場合にタイムマークは，相対的な時間と元のバス（ＣＡＮコントローラ）内のアクションとの間の関係を形成する，相対的な時点である。タイムマークは，レジスタとして示されており，その場合に１つのコントローラが複数のタイムマークを管理することができる。１つのメッセージに，複数のタイムマークを対応づけることができる。

リファレンスメッセージＲＮは，ＴＴＣＡＮの時間制御される周期的駆動のためのベースであって，矢印１１２は，リファレンスメッセージＲＮ（１１１）が残りの加入者（１０２から１０５）へ送信されることを示している。リファレンスメッセージＲＮは，特殊な一意名や特殊な識別子によって一義的に特徴づけられており，すべての加入者（ここでは１０２から１０５）によってクロック情報として受信される。

図２は，複数の，ここでは２つの，ＴＴＣＡＮバスシステムからなるシステムを示している。その中で，符号２０３Ｂ１は第１のバスを示し，２０３Ｂ２は第２のバスを示している。第１のバス２０３Ｂ１には，２つの加入者２０１と２０２が結合されている。第２のバス２０３Ｂ２には，加入者２０５が結合されている。加入者２００は，両方のバス２０３Ｂ１と２０３Ｂ２に結合されており，接続加入者として，あるいはまたゲートウェイ計算機またはゲートウェイ加入者または，２つのバスシステムへのアクセスを有する，ゲートウェイコントローラとして機能する。それぞれのバスシステムへの個々の加入者の接続は，適切なインターフェイス素子を介して，たとえば加入者２０１においてはインターフェイス素子２１０Ｂ１を介して行われる。同様に，加入者２００はゲートウェイ加入者としてインターフェイス素子２０４Ｂ１を介してバス２０３Ｂ１と，そしてインターフェイス素子２０４Ｂ２を介してバス２０３Ｂ２と接続されている。別の方法として，２つのインターフェイス素子２０４Ｂ１と２０４Ｂ２とは異なり，バス２０３Ｂ１とバス２０３Ｂ２へ接続するための２つの端子を有する１つのインターフェイス素子を設けることもできる。さらに，加入者２００及び２０１内には，クロックジェネレータ２０６及び２１１が，または内部のクロック源を有するタイマーモジュールが，あるいはまたローカルなタイムベース２０７及び２１２が，特にクォーツまたは発振器が，特にＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｚｉｌｌａｔｏｒ）が示されている。さらに，各タイマーモジュール２０６及び２１１内には時間検出モジュールが，特に計数機，つまりカウンタ２０８及び２１３が含まれている。

それぞれの加入者内の制御問題，特にバスシステムへのデータの入出力のため，タイマーモジュールから時間情報を受け取るため，あるいはまたオフセット計算ないしタイムマークを比較するための補正値を求めるため，およびバスないしバス加入者を同期化させるための制御問題および他の方法および方法ステップは，処理モジュールとしてのモジュール２０９と２１４，特にマイクロコンピュータまたはマイクロプロセッサまたはコントローラによっても，認識することができる。しかし，これらの機能性の一部または機能性の全体を，直接それぞれのインターフェイスモジュール内に設けることができ，従って実装することもできる。それぞれ他の加入者の他に，ここではゲートウェイ加入者も，グローバルタイムのタイマーとして，従って，特に２つのバスシステムのための，リファレンスメッセージの送信者として，設けることができる。従って大体において，図２に示す少なくとも２つのバスシステムからなるシステムは，各バスシステムについて，図１に示す１つのバスシステムを有するシステムのように考えられ，その場合に，特に安全上重要な適用において，様々なバスシステムが同期される。それによって，導入部で説明したエラーが１つのバスシステムから他のバスシステムへと伝播する。

図３は，時間制御される周期的なメッセージ伝達を用いてデータを交換する原理を，時間に沿って示している。このメッセージ伝達は，それぞれのバスシステムのタイマーによって，リファレンスメッセージＲＮを用いてクロックされる。図３に示すように，ベースサイクルＢＺは，その場合に定義に従って，メッセージのための本来の時間窓ＺＦ１からＺＦ４と，リファレンスメッセージのための時間窓ＺＦＲＮおよびポーズ時間ＰＺを有することができる。サイクル時間ＺＺは，一般に，この種のベースサイクルのための時間に相当する。

以下においては，わかりやすくするために，データ伝送のための時間窓ＺＦ１からＺＦ４は，データサイクルＤＺと称し，その場合にサイクル時間，つまりサイクル時間ＺＺは，ベースサイクルＢＺ内のリファレンスメッセージＲＮとポーズ時間ＰＺを有していて，従ってここではｔ０からｔ６，ｔ６からｔ１２，ｔ１２からｔ１８，そしてｔ１８からｔ２４を有している。従って図３に示した例においては，４つのデータサイクルＤＺ０からＤＺ３が，同様に４つのベースサイクルＢＺ０からＢＺ３内で生じる。

図３に示すように，ｔ０からｔ１まで，およびｔ６からｔ７まで，およびｔ１２からｔ１３まで，およびｔ１８からｔ１９までに，従って時間窓ＺＦＲＮ内で，それぞれのベースサイクルＢＺ０からＢＺ３が伝送される。リファレンスメッセージＲＮの後続の時間窓ＺＦ１からＺＦ４の構造はあらかじめ定めることが出来る。つまりセグメントＳにおける長さ，数および時間的位置は，予め定めることができる。それによって付属のリファレンスメッセージ，データサイクルおよびポーズ時間を有する複数のベースサイクルから，ｔ０で始まってｔ２４で終了する全体サイクルが形成され，それが新たに通過する。その場合に時間窓ＺＦ１からＺＦ４は，たとえばそれぞれ１６，３２，６４などのビット時間を有する，たとえば２から５のセグメントＳを有している。送信されるメッセージは，図３においてＲＮおよびＡからＦとして，丸で囲んで示されている。少なくとも１つのバスシステムのすべての加入者のこれらすべてのメッセージは，全体サイクルＧＺを表すマトリクス，いわゆる通信マトリクスのコンポーネントとして組織される。従って通信マトリクスは，付属のリファレンスメッセージＲＮと，該当するデータサイクルＤＺ１からＤＺ３と，付属のポーズ時間ＰＺを有する個々のサイクルＢＺ０からＢＺ３からなる。その場合にこれらのデータサイクルＤＺ１からＤＺ３は，選択的に排他的なコンポーネントと調整するコンポーネントから構築することができる。すなわち，一方では，ＺＦ３のように，ＣＡＮに従って調整される全体的な時間窓を設けることができ，他方では，たとえばｔ１５からｔ１６までのような，ベースサイクルまたはデータサイクルの１つだけの要素とすることもできる。その場合にベースサイクルＢＺまたはデータサイクルＤＺの内部のメッセージ（ＡからＦ）の配置は，自由に定めることができる。時間窓ＺＦｘは，コンポーネントを除いて，ＣＡＮメッセージと結合され，その場合に時間窓は開放しておいていてもよく，あるいは調整されるコンポーネントのために利用してもよい。

従って本発明によれば，ＴＴＣＡＮにおける通信マトリクスは，リファレンスメッセージを有する全く同じ長さのデータサイクルからなるか，あるいは通信マトリクスは１つまたは複数のデータサイクルの後に中断される。すなわちポーズ時間ＰＺをフックし，ポーズ時間ＰＺは，新たなリファレンスメッセージのような事象によって終了される。図３に示したように，特別な使用において，各データサイクルの後にポーズ時間ＰＺが設けられている。従って各ベースサイクル内にポーズ時間ＰＺが，図３においてはｔ５からｔ６，ｔ１１からｔ１２，ｔ１７からｔ１８およびｔ２３からｔ２４に設けられている。しかし，本発明によれば，この種のポーズ時間は，１つのデータサイクルないし各偶数のデータサイクルの後に，従って，ｎを自然数として２ｎ番目のデータサイクルの後に設けることができる。同様に，各奇数のデータサイクルの後に，従って，ここでもｎを自然数として２ｎ番目のデータサイクルの後にこの種のポーズ時間ＰＺを設けることができる。従ってベースサイクルの長さ並びにサイクル時間ＺＺの長さは，リファレンスメッセージのための時間窓ＺＦＲＮ，データサイクルＤＺおよび，図３に示すようなポーズ時間ＰＺからなり，従って比較的大きな固定された部分と比較的小さいポーズ時間とからなる。この方法は，ポーズ時間ＰＺを調節することによって，サイクル時間ＺＺの調節が可能になる。それによって障害による遅延が，特に１つまたは複数のサイクル間のリファレンスメッセージＲＮのメッセージ繰返しによる遅延が補償される。データサイクル後に必要な，たとえばシステムに基づく中断は，このサイクリックなポーズ時間ＰＺを延長することによって付加的に達成される。表記方法の理由から，ポーズ時間ＰＺは，ベースサイクル内に収容されている。しかし，同様に，ビットサイクルＢＺによって時間窓ＺＦＲＮにデータサイクルＤＺが加わって，ポーズ時間がフックされていると考えられる。それは他の表記法にのみ相当するが，本発明の思想にとって同様に適切なものであって，制限をもたらすことはない。

次の図４，図５および図６において，本発明を再度詳細に説明する。

図４の（ａ）は，上述したポーズ時間ＰＺを使用しない，ベースサイクルＢＺ内のリファレンスメッセージＲＮを有する通常のシーケンスを示している。時点ｔｓで，リファレンスメッセージＲＮ（ｎ）が開始される。時点ｔＥ１においてＲＮ（ｎ）が完全に伝送され，有効になる。サイクルタイム，すなわちサイクル時間ＺＺの最後に，時点ｔｓ１で次のリファレンスメッセージＲＮ（ｎ＋１）が開始され，それがその後時点ｔＥＮにおいて有効となり，次のデータサイクルＤＺが続く。図４の（ｂ）に示すように，障害が発生した場合に，時点ｔＮＳでこのリファレンスメッセージＲＮ（ｎ）の新規スタートが行われる。すなわち，エラーフレームによって特徴づけられる誤りのあるメッセージ（ＴＴＣＡＮにおいては特にエラーのあるリファレンスメッセージＲＮ）が，この時点ｔＮＳで繰り返される。というのは，このリファレンスメッセージＲＮは放棄できないからである。この繰り返されたリファレンスメッセージＲＮ（ｎ）は，その後時点ｔＥ２で有効になり，その後ベースサイクルＢＺ内でデータサイクルＤＺが続く。しかしこのメッセージの繰返しは，該当するサイクルタイム，すなわちサイクル時間ＺＺが延長されて，それに対応するベースサイクルＢＺが移動されるので，特に遅延される。すなわち，次のリファレンスメッセージＲＮ（ｎ＋１）の本来のスタート時点で，ベースサイクルＢＺがまだ終了しておらず，時点ｔｓ２で初めて終了する。そして，次のリファレンスメッセージＲＮ（ｎ＋１）のスタートはｔｓ２において初めて行われ，それによって障害による偏差，特に遅延ｔｓ２−ｔｓ１が生じ，すなわち付属のサイクル時間ないし該当するベースサイクルの終了が，この時間だけ延長される。この各々のエラーまたは障害が，時間的なシーケンスをさらに遅延させ，その結果，この遅延が目標時間からのますます大きくなる偏差に加算される。図２に示すように，２つ以上の同期すべきＴＴＣＡＮバスにおいて，バスシステムの１つにおけるこの種の遅延は，再び同期を達成するために，他のバスシステム上でも実行されなければならず，すなわちすべてのバスシステム上で時間的偏差が，特に遅延が加算され，それによってエラーないし障害が増殖する。従って，例えばサイクル時間ＺＺが９００ビット時間（ｔｓ１）で，リファレンスメッセージＲＮのための伝送長が５５ビット時間（ｔＥ１）であって，新規スタートを４０ビット時間後に行う場合には（ｔＮＳ），４０ビット時間（ｔｓ２−ｔｓ１）の障害によってこのようなずれもしくは遅延が生じる。

図５の（ａ）および図５の（ｂ）に示したように，サイクル時間ＺＺは，必要に応じてサイクル時間を延長し，もしくは一定のベースサイクルをずらす代わりに，一定の時間成分であるデータサイクルＤＺとリファレンスメッセージＲＮ，および可変の成分である規則的な中断，すなわちポーズ時間からなる。すなわちサイクル時間ＺＺは，エラーのない場合にｔｓからｔｐの，たとえば８５０ビット時間の固定の時間と，ｔｐからｔｓ３の，たとえば５０ビット時間のポーズ時間に分割されているので，図４で説明したように，ここでも例において９００ビット時間が生じる。すなわち図５の（ａ）に示すように，ｔｓからｔＥ１まで，ここでもリファレンスメッセージＲＮの伝送が，ｔＥ１からｔｓまではデータサイクルＤＺの伝送が行われ，それにｔｐからｔｐ３までポーズ時間ＰＺが続いている。従って本発明によれば，全体のサイクル時間ＢＺは，リファレンスメッセージＲＮ，データサイクルＤＳおよびポーズ時間ＰＺを有しており，その場合にサイクル時間は起こりうる障害とそれに応じた遅延を含んでおり，従って一定に維持することができる。これは，本発明に基づくＴＴＣＡＮのベースサイクルが，リファレンスメッセージの開始から起こりうるポーズ時間ＰＺの終了まで続くことを意味している。しかし，各ベースサイクル内に，ポーズ時間が続いたり，あるいは含まれていたりする必要はなく，すなわちポーズ時間ＰＺの終了後に時点ｔｓ３で新しいリファレンスメッセージＲＮ（ｎ＋１）が開始される（それは時点ｔＥ３で伝送されて有効になる）か，あるいは，ベースサイクル内にポーズ時間が設けられていない場合には，データサイクルＤＳの最後においてすでに開始されるので，偏差の補償はポーズ時間を有する次のベースサイクル内で行われる。

図４の（ｂ）と同様に，ここでは図５の（ｂ）において障害が発生し，リファレンスメッセージＲＮ（ｎ）の新規スタートが時点ｔＮＳで行われ，リファレンスメッセージＲＮ（ｎ）が時点ｔＥ２で伝送されて有効になり，よってベースサイクルｂＺがｔＥ２において初めて開始され，このサイクルＤＺが時点ｔＥＢで終了する場合に，これはポーズ時間ＰＺをｔＥＢ−ｔｐ＝ｔＮＳ−ｔｓだけ短縮することによって補正することができる。その場合に次のリファレンスメッセージＲＮ（ｎ＋１）のスタートは，説明したように，ポーズ時間が短縮されて，時点ｔｓ３で行われる。従って全体として，ベースサイクルＢＺとポーズ時間のために設けられている時間が短縮される。ポーズ時間の長さが，特に少なくとも０まで短縮されることによって，ほぼ短縮されたベースサイクル時間を実現することができる。

ポーズ時間ＰＺの長さまたは期間が，メッセージの繰返しによって生じる時間遅延を補償するのに十分ではない場合には，時間補償を複数のベースサイクルまたはポーズ時間に渡って分配することができる。この分配は，１つには予め定めることのできる図式に従って行うことができる：第１のポーズ時間で２／３，第２のポーズ時間で１／３，あるいは第１のポーズ時間で１／４，第２のポーズ時間で１／２，第３のポーズ時間で１／４などと行うことができ，あるいは分配，好ましくは等配によって，全体サイクルＧＺ内のポーズ時間の数と同じ割合で達成することができる。この分配によって，これらのポーズ時間を小さく抑えることも可能である。というのは，この時間はバス上の通信のために提供されておらず，従って可能なバス稼働を減少させるからである。図３に示すように，通信マトリクス内でサイクル時間の可能な短縮が考慮される。

互いに接続されて同期される，複数のバスシステム上でこの種の障害が発生した場合には，サイクル時間に関する補正を他のバスシステム上でも行うことができ，つまり，障害が発生していないバスシステム上でも行うことができ，それがエラー補正における高い柔軟性を可能にする。すなわち，ポーズ時間の短縮は，障害が発生していないバスシステム上でも行うことができ，ポーズ時間の短縮はたとえば信頼性上重要な理由から必要とされる場合がある。同様に，補正するためのポーズ時間の調節の分配を，複数のバスシステムにわたって，つまり種々のバスシステムの複数のベースサイクルに渡って行うことができる。従って複数のバスシステムに渡って，ポーズ時間ＰＺの延長と短縮によって同期化するために，多様な可能性が与えられる。すなわち，各ベースサイクル内にポーズ時間を設ける必要はなく，たとえば各２ｎ番目のベースサイクルの最後に，あるいは各２ｎ＋１番目のベースサイクルの最後に（ｎが自然数として（ｎ∈Ｎ））設けることができ，従って障害の場合にそれぞれ２番目の（奇数または偶数の）サイクルにおいてだけ，時間補償を行うことができる。

補正値を求めることにより，リファレンスメッセージの繰返しによる時間遅延を定める方法が，図６に示されている。その場合に図６ａには，互いに連続する３つのベースサイクルのシーケンスが示されており，その場合に図６ａでは障害のない動作が示されている。その場合にそれぞれのリファレンスメッセージＲＮ１からＲＮ４のスタート時点，それぞれのリファレンスメッセージＲＮ１からＲＮ３が有効になる時点およびそれぞれのポーズ時間ＰＺ１からＰＺ３の時点が示されている。その場合に，図６ａはデータを交換するための障害のない動作を示している。図６ｂは，大体において図６ａに相当するが，図６ｂは，障害が発生し，補正値を求めることによるこのエラーの補正が示されている点で図６ａと異なっている。サイクル時間は，リファレンスメッセージＲＮが有効になる時点でそれぞれ更新される。障害のあるリファレンスメッセージのスタート，ここではＲＮ３と，成功したリファレンスメッセージのスタート，つまりＲＮ３の新規スタートの間の時間であるｔ７６−ｔ６６は無視され，サイクル時間カウンタは正常に終了したリファレンスメッセージの開始に同期される。従って，障害による遅延は，サイクル時間カウンタにおいては認められない。それに並行してローカルな時間を考える場合に，本発明に従ってこの状況を利用することができる。リファレンスメッセージ受信後の，ベースサイクル内の任意の時点において，サイクルタイム（サイクル時間ＺＺ）もローカルタイム（ローカル時間ＬＺ）も読み取られる。最後の測定からの経過時間を計算するために，読み取られたローカルタイムと先行するベースサイクル内の測定との間の差が形成される。比較値として，その前のベースサイクルにおけるベースサイクルの長さと読み出されたサイクル時間との間の差が計算され，現在読み出されたサイクルタイムに加算される。計算されたローカルな時間差と，計算されたサイクルタイムの比較値との間の差が，リファレンスメッセージのメッセージ繰返しによる時間遅延を示す。サイクルタイムのそれぞれの時点はＣで示され，ローカルタイムのそれぞれの時点はＬで示されている。従ってｔ７６における障害に関する補正値を求めるためのローカル時間の差として，次のものが得られる：
ｔＬ_ｎ＝Ｌ_ｎ＋１−Ｌ_ｎあるいはここでは：ｔＬ_２＝Ｌ_３−Ｌ_２
サイクルタイムのための比較値として，次のものが得られる：
ｔｎ比較＝（サイクル時間ＺＺの長さ−Ｃ_ｎ＋Ｃ_ｎ＋１）
つまりこの場合では：
ｔ２比較＝９００ビット時間−Ｃ_２＋Ｃ_３

従ってｔＬ_２−ｔ３比較を有する補正値が得られる。この補正値は，規則的なポーズ時間ＰＺの１回の，あるいは分配された短縮の長さである。

複数の加入者を有するバスシステムを示している。互いに結合された，２つのバスシステムを有するシステムを示している。複数のベースサイクルを有するデータを交換するための全体サイクルを示している。本発明に基づくポーズ時間なしの障害の作用を示している。本発明に基づくポーズ時間による障害の補正を示している。本発明に基づく補正を有する，複数の互いに連続するベースサイクルを示している。本発明に基づく補正を有する，複数の互いに連続するベースサイクルを示している。

符号の説明

１０１タイマー／タイムマークＺＭｇ／相対時間ＲＺｇ／オフセットＯＳｇ
１０２タイムマークＺＭ１／相対時間ＲＺ１／オフセットＯＳ１
１０３タイムマークＺＭ２／相対時間ＲＺ２／オフセットＯＳ２
１０４タイムマークＺＭ３／相対時間ＲＺ３／オフセットＯＳ３
１０５タイムマークＺＭ４／相対時間ＲＺ４／オフセットＯＳ４
１１１リファレンスメッセージＲＮ

Claims

バスシステムによって接続されている少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法であって：
データを含むメッセージが前記加入者によって前記バスシステムを介して伝送され，第１の加入者は，少なくとも１つの予め設定可能な時間間隔で前記バスシステムを介して，前記第１の加入者の時間情報を含むリファレンスメッセージを繰り返し伝送するように，前記メッセージの伝送を一時的に制御し，前記時間間隔がベースサイクルとして予め設定可能な長さの複数の時間窓に分割されて，前記時間窓内で前記メッセージが伝送されるデータ交換方法において，
前記データの交換中に，少なくとも２つの前記ベースサイクルを含む通信マトリクスが用いられ，前記通信マトリクス内で少なくとも１つのベースサイクルの最後に可変長のポーズ時間が設けられ，通信マトリクス内で前記ポーズ時間の長さを適応することによって，前記ベースサイクルの開始の時間の一時的な変化を補正することを特徴とする，少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
前記ベースサイクルの開始の時間を，少なくとも１つのポーズ時間の長さを短縮することによって補正することを特徴とする，請求項１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
少なくとも２つのバスシステムが互いに同期して，第１のバスシステムのベースサイクルの開始の時間を，第２のバスシステムの前記ポーズ時間の長さの適応によって補正することを特徴とする，請求項１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
各ベースサイクルの最後にポーズ時間を設けることを特徴とする，請求項１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
各２ｎ番目のベースサイクルの最後にポーズ時間が設けられており，ｎ∈Ｎ（ｎは自然数）であることを特徴とする，請求項１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
各２ｎ＋１番目のベースサイクルの最後にポーズ時間が設けられており，ｎ∈Ｎ（ｎは自然数）であることを特徴とする，請求項１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
データの交換時に，少なくとも２つの各ベースサイクルの最後に可変長のポーズ時間が設けられており，少なくとも１つのベースサイクルの開始の時間の変化を，前記少なくとも２つのポーズ時間の長さの適応によって補正することを特徴とする，請求項１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
加入者のローカル時間およびサイクル時間に基づいて補正値が求められ，前記補正値を前記ポーズ時間の長さの適応に用いることを特徴とする，請求項１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
前記補正値が，２つの連続するベースサイクルにおける前記加入者の２つのローカル時間の差である第１の差から求められることを特徴とする，請求項８に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
前記補正値が，２つの連続するベースサイクルの２つのサイクル時間の差である第２の差から求められることを特徴とする，請求項８に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
前記補正値が，前記ベースサイクルの時間間隔および前記第２の差を合計した比較値から求められることを特徴とする，請求項８または１０に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
前記補正値が，前記第１の差と前記比較値との差に相当することを特徴とする，請求項９または１１に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
データ交換のための少なくとも２つのベースサイクル中に，少なくとも２つのポーズ時間が設けられており，前記補正値が，少なくとも２つのポーズ時間に予め定められたように分配されることを特徴とする，請求項８に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
前記補正値が，少なくとも２つのポーズ時間に均一に分配されることを特徴とする，請求項１３に記載の少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する方法。
バスシステムによって接続されている，少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換するための装置であって：
データを含む前記メッセージを前記バスシステムを介して伝送する第１の手段が設けられており，第１の加入者が存在し，前記第１の加入者は，少なくとも１つの予め設定可能な時間間隔で前記バスシステムを介して，前記第１の加入者の時間情報を含むリファレンスメッセージを繰り返し伝送するように前記メッセージの伝送を一時的に制御し，第２の手段が設けられており，前記第２の手段は，前記時間間隔をベースサイクルとして予め設定可能な長さの複数の時間窓に分割し，前記時間窓内で前記メッセージが伝送される，前記少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換するための装置において，
第３の手段が設けられており，前記第３の手段は，データの交換中に，少なくとも１つのベースサイクルの最後に可変長のポーズ時間が設けられる，少なくとも２つの前記ベースサイクルを含む通信マトリクスを用いて，前記通信マトリクス内で前記ポーズ時間の長さを適応することによって，前記ベースサイクルの開始の時間の一時的な変化を補正することを特徴とする，少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換する装置。
少なくとも２つの加入者間でメッセージ内のデータを交換するための，少なくとも２つの加入者を有するシステムであって，バスシステムを有し，前記バスシステムが２つの加入者を接続し，前記２つの加入者を接続する第１の手段が設けられており，前記第１の手段は，データを含むメッセージを前記バスシステムを介して伝送し，第１の加入者が設けられ，前記第１の加入者は，少なくとも１つの予め設定可能な時間間隔で前記バスシステムを介して，前記第１の加入者の時間情報を含むリファレンスメッセージを繰り返し伝送するように前記メッセージの伝送を一時的に制御し，第２の手段が設けられており，前記第２の手段は，前記時間間隔をベースサイクルとして予め設定可能な長さの複数の時間窓に分割し，前記時間窓内で前記メッセージが伝送される，前記システムにおいて，
第３の手段が設けられており，前記第３の手段は，データの交換中に，少なくとも１つのベースサイクルの最後に可変長のポーズ時間が設けられる，少なくとも２つの前記ベースサイクルを含む通信マトリクスを用いて，前記通信マトリクス内で前記ポーズ時間の長さを適応することによって，前記ベースサイクルの開始の時間の一時的な変化を補正することを特徴とする，少なくとも２つの加入者を有するシステム。