JP4405730B2 - バスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法，その装置及びバスシステム - Google Patents

Description

本発明は，独立請求項に記載された，バスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法，その装置及びバスシステムに関する。

通信システム，バスシステムを用いて制御装置，センサ技術及びアクチュエータ技術をネット化することは，近年において，最近の車両の製作において，あるいは又は機械製作，特に工作機械領域において，そして自動化においても急激に増加している。その場合に機能を多数の制御装置へ分配することによりシナジー効果を得ることができる。ここで問題とされるのは，分配されたシステムである。各種ステーション間の通信は，ますますバスあるいはバスシステムを介して行われるようになってきている。バスシステム上の通信往来，アクセス機構と受信機構及びエラー処理は，プロトコルを介して制御される。

車両領域内のプロトコルとして，ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が設立された。これは，事象制御されるプロトコルであり，即ちメッセージの送信のようなプロトコルアクティビティは，その起源を通信システムの外部に有してい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，優先順位ベースのビットアービトレーションを介して解決される。そのための前提は，各メッセージに一義的な優先順位が対応付けられていることである。ＣＡＮ−プロトコルは，極めてフレキシブルである。従って，他のノード及びメッセージの追加は，まだ自由な優先順位（ｍｅｓｓａｇｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）が存在する間は，問題なく可能である。ネットワーク内で送信すべき，優先順位を有する全てのメッセージとその送信ノード及び必要に応じて受信ノードの集合は，リスト，いわゆる通信マトリクスに格納される。

事象制御される自発的な通信に対する代替的な解法は，純粋に時間制御される解法である。バス上の全ての通信アクティビティは，厳密に周期的である。メッセージの送信のようなプロトコルアクティビティは，バスシステム全体について有効な時間の進行によってのみ作動される。媒体へのアクセスは，送信者が排他的な送信権を有する時間領域の割当てに基づいている。このプロトコルは，比較的フレキシブルではない。新しいノードの追加は，予め既に該当する時間領域が解放されている場合にのみ，可能である。この状況は，駆動開始前に既にメッセージ順序を決定しておくことを強制する。従って，走行プランが形成されて，その走行プランは繰返しレート，冗長性，デッドラインなどに関するメッセージの要請を満足させなければならない。「バススケジュール」が問題となる。送信周期内でのメッセージの位置決めは，アプリケーションと送信時点との間の待ち時間を最小に抑えるために，メッセージ内容を形成するアプリケーションに同調されなければならない。この同調が行われない場合には，時間制御される伝達の利点（バスにおけるメッセージを送信する際の最小の待ち時間−ジッタ）が破壊されてしまう。プランニングツールには，それだけ高い要請が課せられる。

特許出願ＤＥ１００００３０２Ａ１，ＤＥ１００００３０３Ａ１，ＤＥ１００００３０４Ａ１及びＤＥ１００００３０５Ａ１に示されている時間制御されるＣＡＮ，いわゆるＴＴＣＡＮ（Ｔｉｍｅ Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の解決策は，上述した時間制御される通信に基づく要請及び所定の基準に基づく柔軟性に対する要請を満足させる。ＴＴＣＡＮは，これを，所定の通信加入者の周期的メッセージのためのいわゆる排他的時間ウィンドウ内と，多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ウィンドウ内に，通信サークル（ｂａｓｉｃ ｃｉｒｃｌｅ）を形成することによって満たす。

以下においては，バスシステムとしてＴＴＣＡＮ−ネットワークを元にしており，その場合にこれは発明の後述する対象に関して限定的と理解すべきではない。むしろ，後で説明する発明の対象は，他の同様なバスシステムにおいても使用可能である。

その場合に，例えば，自動化，車両及び他の使用分野におけるネット化された制御装置内で，加入者，特に制御装置の種々の内部のローカルなクロックから通信ネットワークのための統一的なクロックを導出しなければならず，あるいは加入者の個々の出力クロックをこの種の統一的な共通のネットワーククロック，例えばＴＴＣＡＮのためのネットワークタイムユニットＮＴＵに同期させなければならない。

基準クロックと特により高速のシステムクロックから，基準クロックあるいはシステムクロックに合わせられたローカルクロックを形成するための通常の方法は，所定数の基準クロック周期，いわゆる測定周期内に幾つのシステムクロック周期が含まれているかを数えることに基づいている。その場合に，計数値は，幾つのシステムクロック周期から一致させるべきローカル周期が形成されるかを設定する。その場合に，測定周期は，通常２^ｎ基準クロック周期の値に一定に制限される（ｎ∈Ｎ_０）。その場合に，この一致又は同期化は，同期化されたローカルクロックを形成するために，ローカルクロックと結合される分割係数を決定することによって行われる。そのために，新しい分割係数を定めるための乗算と除算の実現が必要である。特にハードウェア内で実現する場合には，乗算と除算の表示は，極めて面倒である。

従って本発明の目的は，測定周期の長さを一定に維持する必要，あるいは所定の値に制限する必要がなく，簡単な方法で，加入者の同期化，従ってこの種の加入者のローカルなクロックあるいはクロック周期の一致を行うことのできる，一般的な方法，装置あるいは対応するバスシステムを提供することである。

発明の利点
本発明によれば，ローカルクロックを簡単な方法で，特に乗算又は除算なしで基準クロックあるいはシステムクロックに一致させる，一般的な方法と装置及び対応するバスシステムが記載され，それによってローカルクロックあるいはローカルクロック周期あるいはネットワーククロックのローカル表示を僅かなハードウェアの手間で基準クロックあるいはシステムクロックに一致，従って同期させることが行われ，それによって特にＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）への統合が極めて容易になる。

さらに，基準クロックあるいは基準クロック周期と，一致させるべきローカルクロックあるいはローカルクロック周期との間の偏差がその中で測定される，以下で「測定ウィンドウ」と称される測定周期の長さは，１つには，変化することができ，従って一定である必要はなく，さらには所定の予め設定された値に制限されていない。

このことは，予め設定可能なシステムクロック周期（ＮＴＵ）によって駆動されるバスシステムの少なくとも１つの加入者を同期化する方法と装置及び同装置を有するバスシステムによって達成され，その場合に少なくとも１つの加入者のためにローカルクロック周期（Ｌ＿ＮＴＵ）と基準クロック周期（Ｇ＿ＮＴＵ）が予め定められ，かつ基準クロック周期（Ｇ＿ＮＴＵ）はシステムクロック周期と同期されており，その場合に少なくとも１つの加入者の，システムクロック周期（ＮＴＵ）に対して同期されたローカルクロック周期（ＳＬ＿ＮＴＵ）は，ローカルクロック周期（Ｌ＿ＮＴＵ）が分割係数又はプレスケーラー（Ｐ）と結合されることによって形成され，その場合に分割係数又はプレスケーラー（Ｐ）は，ローカルクロック周期（Ｌ＿ＮＴＵ）に対する基準クロック周期（Ｇ＿ＮＴＵ）の比を表しており，その場合に好ましくは分割係数，即ちプレスケーラー（Ｐ）は，ローカルクロック周期（Ｌ＿ＮＴＵ）をシステムクロック周期（ＮＴＵ）と同期させるために，一致値又はオフセット（Ｏ）を加算又は減算することによって適合される。即ち，各々オフセット，即ち一致値Ｏが０より大きいか又は小さいかに従って，この一致値の加算又は減算が行われる。一致が必要とされない特殊な場合においては，一致値又はオフセットとして値０が生じる場合もある。

その場合に，好ましくは，必ずしも周期的に反復する必要はないが，反復する事象によって測定ウィンドウＭＴが予め定められ，その場合にこの測定ウィンドウは，一方では，幾つかのローカルクロック周期ＬＴＮ内では第１のローカル測定ウィンドウとしての単位としてＬｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄとして検出され，かつ幾つかの基準クロック周期Ｇ＿ＮＴＵ内では第２のグローバル測定ウィンドウとしての他の単位として，Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄとして検出され，その場合に第１の測定ウィンドウ，即ちＬｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄと第２の測定ウィンドウ，即ちＧｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄから差Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆが求められ，その場合にこの差Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆを用いて一致値又はオフセットＯ定められる。

好ましくは，オフセットＯは，さらに第２の測定ウィンドウ，Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄに対する分割係数又はプレスケーラーＰの比に従って定められ，その場合に比は二重対数を使用して表示され，そのことが効果的な方法で，バイナリ表示において完全な二重対数の代わりに，バイナリ表示における最高値の箇所の値が使用されるようにして，分割係数の二重対数ＬＤＰと第２の測定ウィンドウの二重対数ＬＤの丸め（Ｒｕｎｄｕｎｇ）を可能にし，それによってその後好ましい方法で，分割係数のための丸められた値（ａｂｇｅｒｕｎｄｅｔｅｎ Ｗｅｒｔｅｓ）ＬＤＰＲと第２の測定ウィンドウの丸められた値ＬＤＧＢの各々最高値の箇所に応じて差ＤＬＤが得られる。

二重対数に変換して丸める，この種のやり方によって，一方ではオーバーシュートを防止し，かつ方法のより良い収束を得ることができる。

好ましくは分割係数のための丸められた値ＬＤＰＲと第２の測定ウィンドウのための丸められた値ＬＤＧＰの差ＤＬＤは，式１９：ＤＬＤ＝（ＬＤＰＲ−ＬＤＧＰ）−１から形成される。

収束をさらに効果的に高めることは，差ＤＬＤが式２０：ＤＬＤ＝（ＬＤＰＲ−ＬＤＧＰ）によって形成されることによって，達成することができる。

好ましくは一致値又はオフセットＯは，第１と第２の測定ウィンドウの差，従ってＰｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆがバイナリ表示においてバイナリ表示の個々の箇所を中心に，分割係数と第２の測定ウィンドウのための丸められた値の差ＤＬＤに応じて，差ＤＬＤが正である場合には最高値の箇所の方向へ，あるいは差が負である場合には，最低値の箇所の方向へシフトされるようにして形成される。それによって好ましいことに，乗算と除算が加算とシフト関数に変換され，それがハードウェア，特にＩＣへの簡単で，従って安価な実装を可能にする。

本発明に基づく方法あるいは該当する装置及びバスシステムによって，さらに，効果的な方法で，蓋然性検査を，オフセットＯ及び／又はオフセットとプレスケーラーＰの合計及び／又はオフセットＯとプレスケーラーＰの差を少なくとも１つの予め設定可能なしきい値と比較することができるように，実施することができる。

その場合に，少なくとも１つの予め設定可能なしきい値は，例えば最大値として設定することができ，その場合にこの最大値が達成され及び／又はそれを上回った場合には，オフセットＯの適合によるそれ以降の同期化は行われず，あるいはオフセット及び／又はオフセットＯとプレスケーラー，即ち分割係数Ｐの合計が最大値に制限される。

同様に，好ましくは少なくとも１つの予め設定可能なしきい値を最小値として設定することができ，かつこの最小値が達成され及び／又はそれを下回った場合には，オフセットＯの適合によるそれ以降の同期化は実施されず，あるいは一致値，従ってオフセットＯ及び／又はオフセットと分割係数，従ってプレスケーラーＰの差が最小値そのものに制限される。

他の利点及び好ましい形態は，明細書及び請求項の特徴から明らかにされる。

本発明によれば，ローカルクロックを簡単な方法で，特に乗算又は除算なしで基準クロックあるいはシステムクロックに一致させる，一般的な方法と装置及び対応するバスシステムが記載され，それによってローカルクロックあるいはローカルクロック周期あるいはネットワーククロックのローカル表示を僅かなハードウェアの手間で基準クロックあるいはシステムクロックに一致，従って同期させることが行われ，それによって特にＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）への統合が極めて容易になる。

さらに，基準クロックあるいは基準クロック周期と，一致させるべきローカルクロックあるいはローカルクロック周期との間の偏差がその中で測定される，以下で「測定ウィンドウ」と称される測定周期の長さは，１つには，変化することができ，従って一定である必要はなく，さらには所定の予め設定された値に制限されていない。

実施例の説明
図１は，第１の加入者１００と第２の加入者１０１を有するバスシステム１０３を示している。第１の加入者１００は，以下においては同期化すべき加入者として説明される。その中に，符号１０４で通信接続１０３のためのインターフェイス素子が示されている。さらに，内部のクロック源，例えばクォーツ１０７を有するクロックジェネレータ１０６が示されている。さらに，タイミングジェネレータ１０６の内部には，計数器あるいはカウンタ１１２が含まれている。さらに符号１１０でモジュールが示されており，そのモジュールによって加入者の同期化あるいはクロックの一致を実施することができる。選択的に，このモジュール１１０あるいは相当する機能を，タイミングジェネレータ１０６内に収容することも可能である。加入者１０１は，以下においては基準ジェネレータ，ＴＴＣＡＮシステムの特殊な場合においては，タイムマスターと見なされ，インターフェイスモジュール１０５を介して通信接続１０３と接続されている。従って，基準加入者の，従ってＴＴＣＡＮシステムにおけるタイムマスターの，このタイムマスターのローカルタイムを求めるタイミングジェネレータ１０８は，バスシステム全体のための基準時間と見なされる。従って，即ち，基準加入者１０１のローカルなタイミングジェネレータ１０８は，バスシステムのグローバルなタイミングジェネレータと見なされる。ここでも，ローカルなクロック源１０９，特にクォーツ又はその他のタイミング源が示されている。ここでも，符号１１３で，ローカルなタイミング源を検出するための計数器又はカウンタが示されている。符号１１１は，ここでは選択的に他のモジュール，例えばメッセージを送信及び受信し，あるいは評価することのできる処理モジュール又はプロセッサを示している。選択的に，基準加入者１０１を使用する代わりに，同様に例えばタイミング源１１４とカウンタモジュール１１５とを有する基準タイミングジェネレータ１０２を通信接続に接続することもできる。即ち，通信接続１０３あるいはバスシステム全体のための基準時間が，簡単な第２の手段から，従って基準加入者からではなく，簡単なタイミングジェネレータモジュールから来るようにすることができる。

クロック一致の基礎は，反復する事象，特に規則的に反復する事象であるが，その事象は必ずしも周期的に，即ち等間隔に反復する必要はなく，かつその事象はネットワークの全てのノードにおいて観察することができ，かつ測定時間ウィンドウあるいは測定周期を設定するための基準点として用いることができる。以下においては，好ましくは測定時間ウィンドウあるいは測定ウィンドウという概念が使用される。というのは，既に述べたように，この測定時間ウィンドウの周期性と従って測定周期は必ずしも与えられてはいないが可能であり得るからである。この測定時間ウィンドウを決定するための事象は，タイムマスター，従って基準加入者１０１内と少なくとも１つのタイムスレーブ，従って同期化すべき加入者１００において同時に観察可能な事象であって，これは例えば，ＴＴＣＡＮ−ネットワークにおいてはリファレンスメッセージの，即ち基準メッセージのフレームのスタートである。その場合に，基準クロックを準備し，あるいは基準クロック周期とこの基準クロックあるいは対応する周期によってカウンタ，特にカウンタ１１３をインクリメントする加入者１０１は，この発生した測定事象に対してセーブされたカウンタ１１３の計数状態を他の全ての加入者，特に加入者１００へ送信し，それら加入者は同じ測定事象に対してローカルカウンタ，例えば１１２の状態をセーブし，そのカウンタのローカルクロックはクロック源１１７からインクリメントされる。カウンタ状態のこの種のセーブは，明らかには示されていない，メモリ又はレジスタ内で行うことができ，その場合にメモリ又はレジスタは特にタイミングジェネレータ１０６又は１０８自体の中に，あるいは１１０又は１１１のような他のモジュール内に，あるいは別に設けられている。その場合に，これら連続する測定事象においてセーブされたカウンタ状態の差は，まず，基準クロック周期内の，即ち基準クロックの単位における同期化すべき加入者においては，ローカルクロック周期内の，即ちローカルクロックの単位における測定周期の長さを表す。

クォーツ以外に，発振器，特にＶＣＯもクロック源あるいはタイミング源として使用することができる。

基準ジェネレータ１０１の基準クロックは，以下においてはＧＴ（ｇｌｏｂａｌ ｔｉｍｉｎｇ）と称する。基準クロックあるいはシステムクロックに一致させるべき，あるいはそれと同期させるべきローカルクロックは，以下においてはＬＴ（ｌｏｃａｌ ｔｉｍｉｎｇ）と称する。基準クロックＧＴの周期は），Ｇ＿ＮＴＵで示され，ローカルクロックＬＴの周期はＬ＿ＮＴＵで示される。分割係数又はプレスケーラーＰ，特に実際値Ｐ＿ｉｓｔ又はＰｒｅｓｃａｌｅｒ＿ｉｓｔは，所定の通常大きな数Ｎ，∈Ｎのローカルクロック周期Ｌ＿ＮＴＵ内に幾つのシステムクロック周期が含まれているかを示している。その場合にＮは，プレスケーラー，即ち分割係数Ｐとローカルクロック周期Ｌ＿ＮＴＵとの間の比を定める一定の値である。基準クロックＧ＿ＮＴＵの周期の単位内で示され，あるいは測定された，測定周期の長さは，Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄと称され，そしてペンダント，即ちローカルクロック周期Ｌ＿ＮＴＵの単位内で測定され，あるいは検出された測定時間ウィンドウの長さは，Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄと称される。従って，Ｇｌｏｂａｌ＿ＰｅｒｉｏｄとＬｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄは，測定ウィンドウ，即ち対応する値であって，それらはその後，ローカル周期長さＬ＿ＮＴＵのグローバル周期長さＧ＿ＮＴＵからの偏差を求めるために利用される。偏差自体，即ち，差Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ−Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄは，Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆと称される。本発明によれば，Ｌ＿ＮＴＵとＧ＿ＮＴＵが互いにずれず，あるいはプレスケーラーとオフセットを用いて生成された同期化されたローカルクロックあるいは同期化されたローカルクロック周期ＳＬ＿ＮＴＵが基準クロックあるいはシステムクロックと同期化され，特に基準クロックあるいは基準クロック周期Ｇ＿ＮＴＵと一致することが得られるようにするために，プレスケーラー又は分割係数に対してオフセット又は一致値が加算され，あるいはそれから減算される。

ここで挙げられた全ての値は，整数であって，そのことが実装の場合のさらなる簡略化をもたらす。

図２には，同期化あるいは一致化が詳細に説明されており，その場合にシステムクロックあるいはシステムクロック周期と基準クロックあるいは基準クロック周期の変動を補償するために，一致化を規則的に繰り返すことができる。

図２において，ブロック２００からブロック２０１へ，例えば第１の測定事象が発生した場合に，基準メッセージ，即ち，発明によれば基準加入者１０１のカウンタ値がブロック２０１において実際の基準値として検出される。まさに反復する測定事象として，第２の測定事象が発生した場合には，前回の実際の値がブロック２０１から２０２へ先行する，あるいは前の基準値として書き込まれて，ブロック２０１内には反復する測定事象のカウンタ値が実際の値として残る。同様なことが，同期化すべき加入者のためのブロック２０４，２０５及び２０６についても該当し，その加入者は，測定事象に対してその実際のカウンタ値をブロック２０５でセーブして，反復する測定事象が発生した場合にこの値をブロック２０５からブロック２０６へ移して，測定事象に対する新しいカウンタ値を実際の値としてブロック２０５で書き込む。即ち，この例においては，まず２つの測定事象，最初に発生した測定事象と反復する測定事象が待機されて，それによってその後，実際の値と先行する値又は前の値が存在するようにされて，それを用いて測定時間ウィンドウが求められることにより，差を形成することができる。

他の可能性は，第１の事象として定数を設け，この定数を先行する値又は前の値として各々ブロック２０２と２０６内で記録して，第１の測定事象，即ち該当するカウンタ値を実際の値としてその後基準加入者あるいは同期化すべき加入者について，ブロック２０１あるいはブロック２０５に書き込むことである。

他の可能性は，第１の測定事象の前に２つの値，即ち実際の値と先行する前の値をブロック２０５と２０６において一定の値にセットすることであって，それによってその後，Ｇｌｏｂａｌ＿ＰｅｒｉｏｄとＬｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄについての第１の予め設定された差，即ち，測定ウィンドウを使用することができる。

ＴＴＣＡＮ−システムにおいては，スタートはベーシックサイクルのスタートによって行われ，その場合にカウンタ値又は計数器値はＴＴＣＡＮのフレームのスタート時にセーブ（キャプチャー）される。

従って，一般に，発生した測定事象に従って新しいカウンタ値が到着した場合に，前のカウンタ値が前の値又は先行する値として格納され，それによって新しいカウンタ値によって新しい差を形成することができる。即ち，各測定事象に対して，測定ウィンドウ−Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ，即ちブロック２０５と２０６に基づく測定事象に対するカウンタ値の差と，測定ウィンドウ−Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ，即ちブロック２０１とブロック２０２における測定事象に対する基準加入者のカウンタ値の差が，新たに定められる。この差形成は，ブロック２０３で行われ，それによってここでは，Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ，第２の測定ウィンドウが生じ，かつブロック２０７ではＬｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ，第１の測定ウィンドウが生じる。２つの測定ウィンドウ値は，即ち基準時間周期あるいは基準クロック周期とローカルクロック周期の単位で，その後ブロック２０９へ供給される。同様に，ブロック２０９には，ブロック２０８を介して従来の分割比，分割係数ＰあるいはＰ＿ｉｓｔあるいはＰｒｅｓｃａｌｅｒ＿ｉｓｔが供給され，それについてはブロック２０９で新しい加入者係数又はＰｒｅｓｃａｌｅｒ＿ｓｏｌｌを求める場合に詳しく説明する。

まず，ブロック２０９において，２つの値Ｌｏｃａｌ＿ＰｅｒｉｏｄとＧｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄが，Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆを形成することによって互いに比較され，それはＰｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆが０と等しくない場合には，Ｌ＿ＮＴＵをＧ＿ＮＴＵに一致させなければならないことを意味している。

一致化は，本発明によれば，新しいプレスケーラー値Ｐｒｅｓｃａｌｅｒ＿ｓｏｌｌ又はＰ＿ｓｏｌｌに達するために，実際のプレスケーラー値，Ｐｒｅｓｃａｌｅｒ＿ｉｓｔ又はＰ＿ｉｓｔにオフセット，一致化値Ｏが加算されることによって行われる。その場合に，オフセットＯは正であっても負であってもよく，あるいはＰｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ＝０である場合には，ゼロとすることもできる。これは，Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆの符号に依存する。

本発明によれば，定義ごとに次の式が常に成立する：
Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ＊Ｇ＿ＮＴＵ＝Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ＊Ｌ＿ＮＴＵ（式１）
Ｇ＿ＮＴＵ＝Ｌ＿ＮＴＵ＊Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ（式２）
Ｎ＊Ｌ＿ＮＴＵ＝Ｐ＿ｉｓｔ＊ＮＴＵ（システムクロック周期）（式３）
Ｎ＊Ｇ＿ＮＴＵ＝Ｐ＿ｓｏｌｌ＊ＮＴＵ（式４）
従って変形によって，
Ｐ＿ｓｏｌｌ＝Ｐ＿ｉｓｔ＊Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ（式５）
が得られる。

補正係数をオフセットに置き換えることによって。簡単に実現可能なハードゥエア解決に達するために，次の式が達成されるようにされる：
Ｐ＿ｓｏｌｌ＝Ｐ＿ｉｓｔ＋０（式６）
従って，オフセットＯについて，先行する式から
Ｏ＝Ｐ＿ｉｓｔ＊Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ−Ｐ＿ｉｓｔ（式８）
と
Ｏ＝Ｐ＿ｉｓｔ＊（Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ−１）（式９）
が得られる。

既に設けられている，Ｌｏｃａｌ＿ＰｅｒｉｏｄとＧｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄに基づく差Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆの定義，
Ｐｅｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ＝Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ−Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ（式１０）
及びオフセットの表示
Ｏ＝Ｐ＿ｉｓｔ＊（（（Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ＋Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）−１）（式１１）
Ｏ＝Ｐ＿ｉｓｔ＊Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ（式１２）
によって，オフセットについて
Ｏ＝Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ＊（Ｐ＿ｉｓｔ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）（式１３）
が得られ，従ってオフセット又は一致値Ｏの値は，既に発明の利点と請求項に記載されているように，差Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ及びＧｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄに対するＰ＿ｉｓｔの比に依存する。そこで本発明によれば，Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄに対するＰ＿ｉｓｔの商が，二重対数を介して形成される：
Ｐ＿ｉｓｔ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ＝２^{１ｄ（Ｐ＿ｉｓｔ）−１ｄ（Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）}（式１４）

さらに進んだ，ハードウェアになじむ近似に達するために，本発明によれば，二重対数１ｄ（Ｐ＿ｉｓｔ）と１ｄ（Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）が整数に丸められ，即ちバイナリ表示における各々の値について，完全な二重対数の代わりにこのバイナリ表示における最高値の箇所の，即ちこの数の最高値のビットの値が使用され，それによって分割係数１ｄ（Ｐ＿ｉｓｔ）の二重対数について，値１ｄＰｒが得られ，第２の測定ウィンドウ１ｄ（Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）の二重対数について，値１ｄＧＰが得られる。その場合に，１ｄＰｒ≦１ｄ（Ｐ＿ｉｓｔ）かつ１ｄＧＰ≦１ｄ（Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）である。従って式１４に基づく差が，丸められた値，従って二重対数の最高値のビットに相当する整数によって得られる：
Ｄ１ｄ＝（１ｄＰｒ−１ｄＧＰ）−１ （式１９）
その場合に，次の式が成立する：
（Ｐ＿ｉｓｔ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）／４≦２^Ｄ１ｄ≦Ｐ＿ｉｓｔ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ（式１５）

従って，本発明に基づく他の近似として，オフセットについて次の式が得られる：
Ｏ＝Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ＊２Ｄｉｄ＝ｓｈｉｆｔ（Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ，Ｄ１ｄ）（式１６）

即ち，オフセットはシフト関数によって表すことができ，それは，第１と第２の測定ウィンドウの差，即ちバイナリ表示におけるＰｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆが，バイナリ表示の個々の箇所を中心に，第２の測定ウィンドウの丸められた値１ｄＧＰの分割係数について丸められた値の差Ｄ１ｄに従って適当にシフトされることを意味している。最高値のビットが左に，そして最低値のビットが右に表示されることを前提とする場合に，差Ｄ１ｄが正である場合には最高値の箇所の方向へシフトされこれは右シフト関数に相当し，あるいは差Ｄ１ｄが負である場合には，最低値の箇所の方向へシフトされ，これは右シフト関数に相当する。表示が逆である場合には，それに応じてシフト関数を使用することができる。従って，新しい分割係数ＰあるいはＰ＿ｓｏｌｌについて，見いだされたオフセットを使用して：
Ｐ＿ｓｏｌｌ＝Ｐ＿ｉｓｔ＋ｓｈｉｆｔ＿ｌｅｆｔ（Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ，Ｄ１ｄ）（式１７）
が得られ，それによって乗算と除算がシフト関数と加算に変換される。従って，本発明によれば，分割係数ＰあるいはＰ＿ｓｏｌｌを求めるための，ハードウェアになじむ近似に達することが簡単に可能となり，それを簡単にＩＣへ実装することができる。

オフセットあるいは一致値Ｏによって調節された補正には，常に正しい符号が設けられている（式１３と式１６を参照）。好ましくは補正は目標値自体を越えて行われることもない。というのは，式１５に基づいてオーバーシュートは不可能だからである。紹介されたクロック一致化が，各測定事象に従って実施され，その場合に測定精度と調節精度の枠内で，残留しているＰｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆが０に収束するまで，毎回残留している偏差の少なくとも４分の１が補正される。基準クロック周期Ｇ＿ＮＴＵがシステムクロック周期ＮＴＵの整数倍ではない場合に，この特殊な場合においてはＰｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆは０ではなく，値０を中心とする小さいインターバル内に留まる。

選択的に，式１５に対して丸められた二重対数の差Ｄ１ｄを，
Ｄ１（ｄｌＰｒ−ｄ１ＧＰ） （式２０）
と推定することができ，その場合に：
（Ｐ＿ｉｓｔ／Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）／２≦２^Ｄ１ｄ≦Ｐ＿ｉｓｔ／ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ（式１８）
が成立する。

この選択的な推定は，式１９に基づく差形成における推定よりもさらに高速に収束する。

本発明に従って，ローカルクロックあるいはローカルクロック周期をシステムクロックあるいはシステムクロック周期に応じた基準クロックあるいは基準クロック周期に一致させるために調節可能な変量を使用する全ての方法あるいは対応する装置及びバスシステムを，この発明によってカバーすることができる。これは，基準クロック周期あるいは基準クロックへ一致させることは，この調節可能な変量に値，即ち一致値，特にオフセットを加算することによって実施可能であることを意味しており，その場合に，一致値のための近似値は，提供される変量の丸められた二重の対数を使用して定められる。

他の利点として，本発明に基づく方法あるいはそれに応じた装置及びバスシステムから，蓋然性検査を実施するための可能性が得られ，その蓋然性検査においては一致値，即ちオフセットＯあるいは分割係数プレスケーラーＰ＿ｉｓｔとオフセットに基づく合計あるいは差が予め設定されたしきい値と比較され，その場合に，計算されたオフセットがしきい値を上回り，あるいは下回った場合には，クロック一致値をしきい値の下に留めることができ，あるいはしきい値に制限することができる。即ち，Ｐ＿ｉｓｔとオフセットの合計又は差は，各々オフセットの符号あるいはオフセット自体に従って，しきい値と比較することができ，そのしきい値は特に最大値又は最小値として形成することができる。

しきい値として最大値が予め定められている場合には，この最大値が達成され，及び／又はそれを上回った時には，クロック一致化が中止され，従って一致値のそれ以上の適合が行われないか，あるいはまた一致値あるいはＰ＿ｉｓｔとオフセットの合計がオフセットの符号に従ってこの最大値に制限される。同じことがしきい値としての最小値を下回った場合にも言える。ここではクロック一致化が行われず，あるいは最小値に制限することができる。

図３には時間ビームを用いて値の受取りと分割係数を求めることが再度簡単に示されている。時点Ｔ０／１において，バスシステム全体内でグローバルに観察可能な事象が発生する。即ちこの時点で，基準加入者がそのカウンタ値を，そして他の加入者がそのローカルカウンタのカウンタ値をセーブする。このキャプチャー値又はセーブされたカウンタ値は，時点Ｔ１／１でブロック２において有効になる。同様に，この時点で，古い実際値が先行する（あるいは前の値となる）。即ち，Ｔ０／１又はブロック１内で検出された基準カウンタ値が，通信接続１０３を介して他の加入者に知らされる。時点Ｔ２／１又はブロック３において，その後，図２に示すように，分割係数，即ちＰ＿ｉｓｔ値にオフセットを付加することによって，Ｐ＿ｓｏｌｌ値が新しく計算され，あるいは新しく求められる。例えばＴＴＣＡＮ−システムにおいては，この分割係数はＴＵＲ（Ｔｉｍｅ Ｕｎｉｔ Ｒａｔｉｏ）と称される。上述したブロック１，２及び３は，その後時点Ｔ０／２，Ｔ１／２及びＴ２／２で繰り返される。このサイクルは，その後，Ｔ０／３においてブロック１から新たに開始される。

図３でも説明されているような，この方法を使用することによって，エラー，即ちクロック差あるいはクロック周期差又は速度差は，０へ向かって収束する。各々，差Ｄ１ｄを有する収束式の使用に従って，幾分高速になり，あるいはオーバーシュートがないことの保証と共にそれほど高速ではなくなる。

従って，本方法と該当する装置及び該当する装置を有するバスシステムは，多くの実装の手間を必要とするハードウェアの複雑な乗算又は除算なしで十分である。さらに，求められた値の，上述したような簡単な蓋然性チェックが可能である。この方法は，好ましくはさらに幾何学的に，即ち全ての実際的な利用のために，極めて急速に収束する。従って好ましい方法で，目標値における小さい変化を極めて迅速かつ極めて滑らかに追求することができる。例えばＩＣにおいて，クロック調整方法は，上述したように，ＩＣの入力クロックと出力クロック，あるいは出力クロックによって制御されるＩＣの機能を測定することによって把握することができる。

図面
以下，図面に示す図を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は，基準クロックあるいは基準クロック周期を設定するための，少なくとも１つの第１の加入者と第２の手段，特に第２の加入者とを有するネットワークあるいはバスシステムを示している。 図２は，第１の測定ウィンドウＬｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄと第２の測定ウィンドウＧｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄとを有する，プレスケーラー及び一致値又はオフセットの分割係数を形成するためのフローチャートを示している。 図３には，さらにクロック一致あるいはクロック周期一致，従って少なくとも１つの加入者の同期化の時間表示が，時間ビームを介して開示されている。

Claims (12)

1. 予め設定可能なシステムクロック周期（ＮＴＵ）で駆動されるバスシステムの少なくとも１つの加入者を同期させる方法であって，その場合に少なくとも１つの加入者のためにローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）と基準クロック周期（ＧＮＴＵ）が予め設定されて，前記基準クロック周期（ＧＮＴＵ）は前記システムクロック周期（ＮＴＵ）と同期されており，その場合に少なくとも１つの加入者の前記システムクロック周期（ＮＴＵ）に対して同期されたローカルクロック周期（ＳＬＮＴＵ）は，前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）が分割係数（Ｐ）と結合されることによって生成され，その場合に前記分割係数（Ｐ）は，前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）に対する前記基準クロック周期（ＧＮＴＵ）の比を表す，前記方法において，
   前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）を前記システムクロック周期（ＮＴＵ）と同期させるための分割係数は，一致値（Ｏ）の加算又は減算によって適合される，
   ことを特徴とするバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
2. 反復する事象によって測定時間ウィンドウ（ＭＴ）が予め定められ，その場合に前記測定時間ウィンドウ（ＭＴ）は，少なくとも１つの加入者の幾つかのローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）内で，第１のローカル測定ウィンドウ（Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）として検出され，かつ幾つかの基準クロック周期（ＧＮＴＵ）内では第２のグローバル測定ウィンドウ（Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）として検出され，
   前記第１の測定ウィンドウ（Ｌｏｃａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）と前記第２の測定ウィンドウ（Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）から差（Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ）が求められ，前記差（Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ）を用いて一致値（Ｏ）が定められる，
   ことを特徴とする請求項１に記載バスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
3. 前記一致値（Ｏ）は，さらに，前記第２の測定ウィンドウ（Ｇｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）に対する分割係数（Ｐ）の比に依存し，かつ前記比は二重対数を使用して形成され，その場合に前記分割係数（Ｐ）の二重対数（１ｄＰｉｓｔ）と前記第２の測定ウィンドウの二重対数（１ｄＧｌｏｂａｌ＿Ｐｅｒｉｏｄ）は，バイナリ表示において完全な二重対数の代わりにバイナリ表示における最高値の箇所の値が使用されるように丸められ，それによって分割係数のための丸められた値（１ｄＰｒ）と第２の測定ウィンドウの丸められた値（１ｄＧＰ）の各々の最高値の箇所に応じた差（Ｄ１ｄ）が得られる，
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の少なくとも１つの加入者の同期化方法。
4. 前記分割係数のための丸められた値（１ｄＰｒ）と前記第２の測定ウィンドウの丸められた値（１ｄＧＰ）の差（Ｄ１ｄ）は，
   Ｄ１ｄ＝（１ｄＰｒ−１ｄＧＰ）−１ （式１９）
   から形成される，
   ことを特徴とする請求項３に記載のバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
5. 前記分割係数のための丸められた値（１ｄＰｒ）と前記第２の測定ウィンドウの丸められた値（１ｄＧＰ）の差（Ｄ１ｄ）は，
   Ｄ１ｄ＝（１ｄＰｒ−１ｄＧＰ） （式２０）
   から形成される，
   ことを特徴とする請求項３に記載のバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
6. 前記一致値（Ｏ）は，次のように，即ち，バイナリ表示における第１と第２の測定ウィンドウの差（Ｐｅｒｉｏｄ＿Ｄｉｆｆ）が前記分割係数のための丸められた値（１ｄＰｒ）と前記第２の測定ウィンドウの丸められた値（１ｄＧＰ）の差（Ｄ１ｄ）に従って，バイナリ表示の個々の箇所を中心に，
   前記差（Ｄ１ｄ）が正である場合には最高値の箇所の方向へシフトされるように形成され，又は，
   前記差（Ｄ１ｄ）が負である場合には最低値の箇所の方向へシフトされるように形成される，
   ことを特徴とする請求項３に記載のバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
7. 前記一致値（Ｏ）及び／又は前記一致値（Ｏ）と前記分割係数（Ｐ）の合計及び／又は差が，少なくとも１つの予め設定可能なしきい値と比較されるようにして，蓋然性検査が実施される，
   ことを特徴とする請求項１に記載のバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
8. 少なくとも１つの予め設定可能なしきい値は，最大値として予め定められ，その場合に前記最大値に達し及び／又はそれを上回った場合には，
   前記一致値（Ｏ）の適合によるそれ以降の同期化は行われず，あるいは前記一致値（Ｏ）及び／又は前記一致値（Ｏ）と分割係数（Ｐ）の合計が最大値に制限される，
   ことを特徴とする請求項７に記載のバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
9. 少なくとも１つの予め設定可能なしきい値が，最小値として予め定められ，前記最小値に達し及び／又はそれを下回った場合には，
   前記一致値（Ｏ）の適合によるそれ以降の同期化は行われず，あるいは前記一致値（Ｏ）及び／又は前記一致値（Ｏ）と前記分割係数（Ｐ）の差が最小値に制限される，
   ことを特徴とする請求項７に記載のバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化方法。
10. 予め設定可能なシステムクロック周期（ＮＴＵ）で駆動されるバスシステムの少なくとも１つの加入者を同期させる装置であって，その場合に第１の手段が少なくとも１つの加入者のためのローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）を予め設定し，第２の手段が基準クロック周期（ＧＮＴＵ）を予め定め，かつ前記基準クロック周期（ＧＮＴＵ）は前記システムクロック周期（ＮＴＵ）と同期されており，その場合に第３の手段が設けられており，前記第３の手段は少なくとも１つの加入者の前記システムクロック周期（ＮＴＵ）に対して同期化されたローカルクロック周期（ＳＬＮＴＵ）を前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）が分割係数（Ｐ）と結合されることによって生成し，その場合に前記分割係数（Ｐ）は，前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）に対する前記基準クロック周期（ＧＮＴＵ）の比を表している，前記装置において，
    前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）を前記システムクロック周期（ＮＴＵ）と同期化させるために，前記分割係数（Ｐ）を一致値（Ｏ）の加算又は減算によって適合させる第４の手段が設けられている，
    ことを特徴とするバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化装置。
11. 前記請求項２〜９の少なくとも１項に記載の少なくとも１つの方法を実施する手段が設けられており，その場合に前記手段はハードウェアで実施されている，
    ことを特徴とするバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化装置。
12. バスシステムの少なくとも１つの第１の加入者を同期させる装置を有するバスシステムであって，その場合に，バスシステムは予め設定可能なシステムクロック周期（ＮＴＵ）で駆動され，その場合に第１の手段は少なくとも１つの第１の加入者のためのローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）を予め定め，第２の手段は，基準クロック周期（ＧＮＴＵ）を予め定め，かつ前記基準クロック周期（ＧＮＴＵ）は前記システムクロック周期（ＮＴＵ）と同期されており，その場合に，第３の手段が設けられており，前記第３の手段は少なくとも１つの第１の加入者の前記システムクロック周期（ＮＴＵ）に対して同期されたローカルクロック周期（ＳＬＮＴＵ）を，前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）が分割係数（Ｐ）と結合されることによって形成し，その場合に前記分割係数（Ｐ）は，前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）に対する前記基準クロック周期（ＧＮＴＵ）の比を表している，前記バスシステムにおいて，
    前記ローカルクロック周期（ＬＮＴＵ）を前記システムクロック周期（ＮＴＵ）と同期させるために分割係数（Ｐ）を一致値（Ｏ）の加算又は減算によって適合させる第４の手段が設けられている，
    ことを特徴とするバスシステムの少なくとも１つの加入者の同期化装置を有するバスシステム。

Images