JP7158632B2

JP7158632B2 - スレーブ装置、中継装置、マスタスレーブシステム、スレーブ制御方法、スレーブ制御プログラム、中継方法、及び、中継プログラム

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Publication number: JP7158632B2
Application number: JP2022538543A
Authority: JP
Inventors: 知剛小川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-10-21
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Description

本開示は、スレーブ装置、中継装置、マスタスレーブシステム、スレーブ制御方法、スレーブ制御プログラム、中継方法、及び、中継プログラムに関する。

有線ネットワークで接続された複数の機器が連携して動作するシステムにおいて、複数の機器の動作タイミングを合わせるために、各機器の時刻を高い精度で同期させる必要がある場合がある。
有線ネットワークで接続された複数の機器間の時刻を高い精度で同期させる高精度時刻同期技術の規格として、ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１ＡＳ－２０１１がある（非特許文献１）。ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ－２０１１は、複数の機器からなるマスタスレーブシステムにおいて、ネットワークに属する複数の機器の時刻を同期させる時刻同期技術に関する。

ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，"ＩＥＥＥＳｔｄ８０２．１ＡＳ－２０１１ＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＬｏｃａｌａｎｄｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ－ＴｉｍｉｎｇａｎｄＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＴｉｍｅ－ＳｅｎｓｉｔｉｖｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＢｒｉｄｇｅｄＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋｓ"，ＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，２０１１年３月

従来の高精度時刻同期技術において、常に全ての機器の時刻が高精度に同期している必要がある用途が想定されている。そのため、マスタ側だけでなく、スレーブ側も精度の高い発振器を使用する必要がある。スレーブ側も精度の高い発振器を使用すること及び短い間隔で時刻同期を繰り返すことにより、全ての機器の時刻のばらつきを一定の範囲に収めることが実現される。具体例として、非特許文献１の規格では、スレーブ側も含めたすべての高精度時刻同期に参加する機器が搭載するクロックに対して、±１００ｐｐｍ（ｐａｒｔｓｐｅｒｍｉｌｌｉｏｎ）の精度を要求している。
精度の高い発振器のコストは高い。しかし、常に全ての機器の時刻が高い精度で同期している必要がある用途において、精度の高い発振器はコストに見合ったメリットがある。具体例として、ネットワークを通して複数の機器を制御するような場合、常に全ての機器の時刻が高い精度で同期していることにより、複数の機器を同時に駆動することができるというメリットがある。
しかしながら、必ずしも常にすべての機器が高い精度で同期して動作する必要が無い用途も存在する。本用途において、精度の高い発振器を使用した場合に、発振器のコストに見合うほどのメリットはない。具体例として、有線ネットワークを新設した場合、又は、有線ネットワークの構造を変更した場合において、有線ネットワークの構造を電気信号の伝搬時間を測定することにより推定する機能については、基本的には、一度当該機能を使用して有線ネットワークの構造を推定した後、次に有線ネットワークの構造を変更するまでの間使用されない。そのため、この機能は長期間使用されないこともある。有線ネットワークの構造を電気信号の伝搬時間を測定することにより推定するためには、全ての機器の時刻が高い精度で同期している必要がある。しかし、稀にしか使用されない機能のために精度の高い発振器を使用して時刻同期を行うことは、コストを考慮すると難しい場合もある。

本開示は、有線ネットワークで接続された複数の機器の全てが精度の高い発振器を搭載していなくても、複数の機器それぞれが高い精度での時刻同期を実現することを目的とする。

本開示に係るスレーブ装置は、
クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と有線接続しており、かつ、前記マスタ装置が送信するマスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータを受信シリアルデータとして前記マスタ装置から受信するスレーブ装置において、
前記スレーブ装置が前記受信シリアルデータを受信中である場合に、前記受信シリアルデータから前記通信クロックを受信側通信クロックとして抽出するクロック抽出部と、
前記受信側通信クロックに基づいて駆動するスレーブ時計を有する時刻管理部と
を備える。

本開示に係るスレーブ装置は、マスタ装置からシリアルデータを受信し、かつ、受信したシリアルデータから抽出したクロック信号を用いて時刻を管理する。マスタ装置が高精度発振器を搭載しており、かつ、マスタ装置が高精度発振器に基づいてシリアルデータを生成した場合、スレーブ装置は、スレーブ装置が高精度発振器を搭載していない場合であっても、高精度なクロック信号を用いて時刻を管理することができる。また、時計は、時刻同期に用いられてもよい。
従って、本開示に係るスレーブ装置を用いることにより、有線ネットワークで接続された複数の機器の全てが精度の高い発振器を搭載していなくても、複数の機器それぞれが高い精度での時刻同期を実現することができる。

実施の形態１に係るマスタスレーブシステム９０の有線ネットワークの構成例。Ｔ字型分岐の具体例。Ｔ字型分岐の具体例。マルチドロップ接続の具体例。マルチドロップ接続の具体例。実施の形態１に係るマスタ装置１００の構成例。実施の形態１に係るシリアル信号送信部１５０の構成例。実施の形態１に係るシリアル信号受信部１８０の構成例。実施の形態１に係る制御部１４０のハードウェア構成例。実施の形態１に係るスレーブ装置３００の構成例。実施の形態１に係るマスタ装置１００の動作を示すフローチャート。実施の形態１に係るスレーブ装置３００の動作を示すフローチャート。実施の形態１の変形例に係るマスタ装置１００のハードウェア構成例。実施の形態２に係るマスタ装置１００の動作を示すフローチャート。実施の形態２に係るスレーブ装置３００の動作を示すフローチャート。実施の形態３に係るマスタスレーブシステム９０の有線ネットワークの構成例。実施の形態３に係る中継装置５００の構成例。実施の形態３に係る中継装置５００の構成例。実施の形態４に係るマスタ装置１００の構成例。実施の形態４に係るスレーブ装置３００の構成例。実施の形態５に係る中継装置５００の構成例。実施の形態５に係る中継装置５００の構成例。

実施の形態の説明及び図面において、同じ要素及び対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略又は簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。

実施の形態１．
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態が想定するマスタスレーブシステム９０の有線ネットワークの構成例を示している。マスタスレーブシステム９０は、１台のマスタ装置１００と、少なくとも１台のスレーブ装置３００とを備える。マスタ装置１００は、親機に当たる。スレーブ装置３００は、子機に当たる。なお、本図中の３００＿１等の記載は、複数存在する要素を区別するためのものである。
複数のスレーブ装置３００それぞれは、Ｔ字型分岐、マルチドロップ接続、又はこれらの組み合わせにより１台のマスタ装置１００と有線接続される。なお、マスタ装置１００と、複数のスレーブ装置３００とは、閉じた輪にならないようネットワークケーブルにより有線接続されているものとする。マスタスレーブシステム９０は、スレーブ装置３００と構成が異なるスレーブ装置を備えてもよい。
なお、各スレーブ装置３００は、ユニークなＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を持つものとする。即ち、各スレーブ装置３００は、各スレーブ装置３００を識別する識別子を有する。マスタ装置１００は、各スレーブ装置３００のＩＤを知っているものとする。

図２及び図３は、Ｔ字型分岐の具体例を示している。Ｔ字型分岐は、ネットワークケーブルの途中において、端子台を用いてネットワークケーブルを分岐させることである。
Ｔ字型分岐は、図２に示すような３方向への分岐に限られず、図３に示すような４方向への分岐であってもよく、また、５方向以上への分岐であっても良い。

図４及び図５は、マルチドロップ接続の具体例を示している。マルチドロップ接続は、機器の端子台上に２本以上のネットワークケーブルを接続し、さらに端子台が分岐点を兼ねる接続を指す。これらの図において、スレーブ装置３００内部と表記された四角形であって、辺が点線により示されている四角形の枠は、スレーブ装置３００の内部の一部を示している。なお、シリアル信号送信部４００を送信部と表記しており、シリアル信号受信部３６０を受信部と表記している。アンプは、アンプリファイアの略記である。
ネットワークケーブルの本数は、図４に示すように２本に限られず、図５に示すように３本であってもよく、また、４本以上であってもよい。

ネットワークケーブルは、図２から図５までが示すように１対２芯に限られず、３芯以上であってもよい。

図６は、本実施の形態に係るマスタ装置１００の構成例を示している。本図に示すように、マスタ装置１００は、高精度発振部１１０と、送信側分周部１２０と、時刻管理部１３０と、制御部１４０と、シリアル信号送信部１５０と、クロック抽出部１６０と、受信側分周部１７０と、シリアル信号受信部１８０とを備える。なお、矢印の途中に表示されている四角形は、受け渡されるデータ又は指示の情報を示す。

高精度発振部１１０は、送信側通信クロック１１１を生成し、かつ、シリアル信号送信部１５０と、送信側分周部１２０とに生成した送信側通信クロック１１１を供給する。高精度発振部１１０は、典型的には、高精度発振器から成る。高精度発振器は、具体例として、中心周波数と公称値との差が少ない性質と、ドリフトが少ない性質と、ジッタ成分が少ない性質と、温度及び湿度等の外部環境要因の影響を受けにくい性質とを有する発振器である。高精度発振器は、具体例として、ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１ＡＳ－２０１１又はＩＥＥＥ１５８８－２００８に準拠する発振器である。
高精度発振器は、発振器とも呼ばれる。発振器は、クロック信号を通信クロックとして発振する。マスタ装置１００が備える発振器は、スレーブ装置３００が備える発振器と比較して高精度である。

送信側通信クロック１１１は、データをシリアライズする際に用いられるクロック信号である。

送信側分周部１２０は、送信側通信クロック１１１を受け取り、送信側通信クロック１１１を分周することにより送信側データクロック１２１を生成し、かつ、シリアル信号送信部１５０と、時刻管理部１３０と、制御部１４０とに、生成した送信側データクロック１２１を供給する。送信側分周部１２０は、典型的には、分周器から成る。

送信側データクロック１２１は、クロック成分を含む信号を生成することに用いられるクロック信号である。送信側データクロックは、送信側内部データクロックと呼ばれることもある。

時刻管理部１３０は、送信側データクロック１２１を受け取り、かつ、受け取った送信側データクロック１２１を用いて時刻を管理する。時刻管理部１３０は、時計１３１を備える。

時計１３１は、送信側データクロック１２１を基準として動作し、かつ、時刻情報を制御部１４０に提供する。また、時計１３１は、必要に応じて制御部１４０により時刻の修正操作を実行される。時計１３１は、マスタ時計とも呼ばれる。マスタ時計は、発振器が生成するクロック信号に基づいて駆動する。

制御部１４０は、送信データ１４１を生成し、かつ、生成した送信データ１４１をシリアル信号送信部１５０に提供する。送信データ１４１は、スレーブ装置３００に送信する情報を含むデータである。
また、制御部１４０は、受信データ１８１を受け取り、かつ、受け取った受信データ１８１を適宜処理する。受信データ１８１は、スレーブ装置３００から受信した情報を含むデータである。
制御部１４０は、受信シリアルデータ１０１を受信した時刻と、送信シリアルデータ１５１を送信した時刻とのそれぞれを記録してもよい。

シリアル信号送信部１５０は、送信側データクロック１２１と、送信側通信クロック１１１と、送信データ１４１とを用いて送信シリアルデータ１５１を生成し、かつ、生成した送信シリアルデータ１５１をネットワークケーブルへ送出する。

送信シリアルデータ１５１は、クロック成分を含むシリアル信号である。クロック成分を含むシリアル信号は、具体例として、８ｂ／１０ｂエンコード方式又は１２８ｂ／１３２ｂエンコード方式に従ってエンコードされた信号である。８ｂ／１０ｂエンコード方式は、データとクロック信号とを一対のシリアル信号線で通信する方式の１つであり、データに対して冗長なビットを加え、同じ値のビットが長く連続しないようにした後にデータをシリアル化するものである。シリアル化は、シリアライズと同義である。

クロック抽出部１６０は、受信シリアルデータ１０１を受け取り、かつ、受け取った受信シリアルデータ１０１から受信側通信クロック１６１を抽出する。クロック抽出部１６０は、典型的には、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ、位相同期回路）から成る。クロック抽出部１６０は、ネットワークケーブルを通じてスレーブ装置３００から送られてきた受信シリアルデータ１０１から受信側通信クロック１６１を抽出する。受信シリアルデータ１０１は、クロック成分を含む。受信側通信クロック１６１は、シリアライズされたデータをデシリアライズする際に用いられるクロック信号である。

受信側分周部１７０は、受信側通信クロック１６１を分周し、受信側データクロック１７１を生成し、かつ、生成した受信側データクロック１７１をシリアル信号受信部１８０へ供給する。受信側分周部１７０は、典型的には、分周器から成る。

受信側データクロック１７１は、クロック成分を含む信号を復元することに用いられるクロック信号である。受信側データクロックは、受信側内部データクロックと呼ばれることもある。

シリアル信号受信部１８０は、受信シリアルデータ１８２を復元することによって受信データ１８１を生成し、かつ、生成した受信データ１８１を制御部１４０に与える。受信シリアルデータ１８２は、クロック成分を含む。

図７は、シリアル信号送信部１５０の構成例を示している。シリアル信号送信部１５０は、エンコーダ１５５と、シリアライザ１５６とを備える。本例において、シリアル信号送信部１５０は、データとクロック信号とを一対のシリアル信号線で通信する方式を採用する。
以下、一例として、シリアル信号送信部１５０が８ｂ／１０ｂエンコード方式を採用する場合を説明する。

エンコーダ１５５は、８ｂ／１０ｂエンコード方式に対応し、送信側データクロック１２１で動作し、かつ、与えられた８ｂｉｔ（１バイト）の送信データ１４１に対して２ｂｉｔの冗長データを加えることによって１０ｂｉｔのエンコードされた送信データを生成する。

シリアライザ１５６は、送信側通信クロックを用いてエンコードされた送信データをシリアル化する。
このように生成されたシリアルデータは、クロック成分を含んでいる送信シリアルデータ１５１である。また、エンコーダ１５５は、送信データが無い場合において、「データなし」を意味する１０ｂｉｔの符号を出力し続ける。このため、シリアライザからは、常にクロック成分を含んだシリアルデータが出力される。

図８は、シリアル信号受信部１８０の構成例を示している。シリアル信号受信部１８０は、本図に示すように、デシリアライザ１８５と、デコーダ１８６とを備える。
以下、一例として、シリアル信号受信部１８０が８ｂ／１０ｂエンコード方式によりエンコードされたデータを受信するものとしてシリアル信号受信部１８０を説明する。

クロック成分を含んでいるシリアルデータから元のデータと通信クロックを取り出す方法の一つに、ＰＬＬを使用する方式がある。図８は、本方式を採用した場合における例を示している。本方式において、受信したクロック成分を含んだシリアルデータをＰＬＬに入力すると、ＰＬＬの作用によって通信クロック信号成分のみが当該シリアルデータから抽出される。

デシリアライザ１８５は、クロック抽出部１６０から与えられた受信側通信クロック１６１を用いて、クロック成分を含んだシリアルデータから、エンコードされた受信データを取り出す。

デコーダ１８６は、受信側データクロック１７１により動作し、かつ、受信側データクロック１７１を用いて、エンコードされた受信データから冗長データを含まない８ｂｉｔの受信データを取り出す。ただし、デコーダ１８６は、エンコードされた受信データが「データなし」を示す１０ｂｉｔの符号であった場合、受信データを出力しない。
受信側データクロック１７１は、受信側分周部１７０によって通信クロックから生成され、デコーダ１８６に与えられる。このとき、クロック抽出部１６０が抽出する通信クロックの精度は、送信側の発振器が生成する通信クロックの精度に依存する。即ち、受信側は、送信側の精度と同じ又は同等の精度の通信クロックを得ることができる。通信クロックの精度は、周波数安定性とも呼ばれる。

図９は、制御部１４０のハードウェア構成例を示している。制御部１４０は、本図に示すように、プロセッサ１１と、メモリ１２と、補助記憶装置１３と、入出力インタフェース１４とを備える。これらのハードウェアは、信号線１９を介して互いに接続されている。制御部１４０は、制御部１４０の外部にある時刻管理部１３０と、シリアル信号送信部１５０と、シリアル信号受信部１８０と、入出力インタフェース１４を通じて接続される。入出力インタフェース１４は、ＩＯ装置インタフェースとも呼ばれる。
また、プロセッサ等の動作クロックとして、データクロックが利用される。

プロセッサ１１は、演算処理を行うＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）であり、かつ、コンピュータが備えるハードウェアを制御する。プロセッサ１１は、具体例として、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。
マスタ装置１００は、プロセッサ１１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサは、プロセッサ１１の役割を分担する。

メモリ１２は、典型的には、揮発性の記憶装置である。メモリ１２は、主記憶装置又はメインメモリとも呼ばれる。メモリ１２は、具体例として、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。メモリ１２に記憶されたデータは、必要に応じて補助記憶装置１３に保存される。

補助記憶装置１３は、典型的には、不揮発性の記憶装置である。補助記憶装置１３は、具体例として、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、又はフラッシュメモリである。補助記憶装置１３に記憶されたデータは、必要に応じてメモリ１２にロードされる。
メモリ１２と、補助記憶装置１３とは、一体的に構成されていてもよい。

マスタ制御処理は、制御部１４０が実行する処理である。マスタ制御処理は、具体例として、補助記憶装置１３にプログラムとして格納され、プロセッサ１１が実行する。プロセッサ１１は、必要に応じてメモリ１２又は入出力インタフェース１４へアクセスする。制御部１４０は、他の要素を備えていても良い。

補助記憶装置１３は、マスタ制御プログラムを記憶している。マスタ制御プログラムは、マスタ装置１００が備える各部の内、少なくとも制御部１４０の機能をコンピュータに実現させるプログラムである。マスタ制御プログラムは、メモリ１２にロードされて、プロセッサ１１によって実行される。スレーブ装置３００が備える各部の機能は、ソフトウェアにより実現されてもよい。

制御部１４０は、適宜記憶装置を利用する。記憶装置は、具体例として、メモリ１２と、補助記憶装置１３と、プロセッサ１１内のレジスタと、プロセッサ１１内のキャッシュメモリとの少なくとも１つから成る。なお、データと、情報とは、同等の意味を有することもある。記憶装置は、コンピュータと独立したものであってもよい。
メモリ１２の機能と、補助記憶装置１３の機能とのそれぞれは、他の記憶装置によって実現されてもよい。

制御部１４０以外の各部のハードウェア構成も、制御部１４０のハードウェア構成と同様であってもよい。
マスタ装置１００は、複数のコンピュータから成ってもよい。

マスタ装置１００は、通信装置１５を備えてもよい。通信装置１５は、レシーバ及びトランスミッタである。通信装置１５は、具体例として、通信チップ又はＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）である。

本明細書に記載されているいずれのプログラムも、コンピュータが読み取り可能な不揮発性の記録媒体に記録されていてもよい。不揮発性の記録媒体は、具体例として、光ディスク又はフラッシュメモリである。本明細書に記載されているいずれのプログラムも、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

図１０は、本実施の形態に係るスレーブ装置３００の構成例を示している。スレーブ装置３００は、本図に示すように、クロック抽出部３１０と、受信側分周部３２０と、補助発振部３３０と、クロック選択部３４０と、時刻管理部３５０と、シリアル信号受信部３６０と、制御部３７０と、逓倍部３８０と、送信側分周部３９０と、シリアル信号送信部４００とを備える。

クロック抽出部３１０は、受信シリアルデータ３０１を受け取り、受け取った受信シリアルデータ３０１から受信側通信クロック３１１を抽出し、かつ、抽出した受信側通信クロック３１１をシリアル信号受信部３６０へ供給する。クロック抽出部３１０は、スレーブ装置３００が受信シリアルデータ３０１を受信中である場合に、受信シリアルデータ３０１から通信クロックを受信側通信クロック３１１として抽出する。クロック抽出部３１０は、典型的には、ＰＬＬから成る。

受信シリアルデータ３０１は、ネットワークケーブルを通じてマスタ装置１００から送られてくる信号であり、かつ、クロック成分を含んでいる。受信シリアルデータ３０１は、マスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータである。マスタ送信データは、マスタ装置が送信する情報を含む。マスタ送信データは、マスタデータクロックの成分を含むようエンコードされたデータであってもよい。マスタデータクロックは、通信クロックを分周することにより生成されたクロック信号である。

受信側通信クロック３１１は、受信側通信クロック１６１と同様である。受信側通信クロック３１１のクロック精度は、先に説明した原理により、送信側通信クロック１１１のクロック精度と同じ又は同等である。

受信側分周部３２０は、受信側通信クロック３１１を受け取り、受信側通信クロック３１１を分周することによって受信側データクロック３２１を生成し、かつ、シリアル信号受信部３６０と、時刻管理部３５０と、制御部３７０とへ生成した受信側データクロック３２１を供給する。受信側分周部３２０は、典型的には、分周器から成る。

受信側データクロック３２１は、受信側データクロック１７１と同様である。

補助発振部３３０は、補助クロック３３１を生成し、かつ、受信シリアルデータ３０１が無いために受信側分周部３２０が受信側データクロック３２１を生成することができない場合において、生成した補助クロック３３１を時刻管理部３５０に供給する。補助発振部３３０は、典型的には、発振器から成る。

補助クロック３３１は、受信側データクロック３２１と同程度の周波数のクロック信号である。補助クロック３３１のクロック精度は、送信側通信クロック１１１のクロック精度より低くてもよい。

クロック選択部３４０は、制御部３７０からの指示に従って、時刻管理部３５０に提供するクロック信号として、受信側データクロック３２１と、補助クロック３３１とのいずれかを選択する。

時刻管理部３５０は、受信側データクロック３２１を用いて時刻を管理する。時刻管理部３５０は、時計３５１を備える。

時計３５１は、受信側データクロック３２１を基準として動作し、時刻情報を制御部３７０に提供する。また、必要に応じて制御部３７０から時刻の修正操作を実行される。時計３５１は、スレーブ時計とも呼ばれる。スレーブ時計は、受信側通信クロック３１１に基づいて駆動する。スレーブ時計は、受信側データクロック３２１により駆動してもよい。

シリアル信号受信部３６０は、受信シリアルデータ３０１を受け取り、受信シリアルデータ３０１を復元することによって受信データ３６１を生成し、かつ、生成した受信データ３６１を制御部３７０に与える。
シリアル信号受信部３６０は、受信シリアルデータ３０１として、探査シリアルデータを受信してもよい。探査シリアルデータは、探査を意味する情報を含むマスタ送信データをシリアル化したデータである。
シリアル信号受信部３６０は、受信シリアルデータとして、同期シリアルデータを受信してもよい。同期シリアルデータは、マスタ時刻同期情報を含むマスタ送信データをシリアル化したデータである。マスタ時刻同期情報は、スレーブ時計をマスタ時計と同期させることに用いられる。マスタ時刻同期情報は、時刻１と時刻４との情報を含んでもよい。時刻１は、マスタ装置１００が探査シリアルデータを送信した時点において前記マスタ時計が示す時刻である。時刻４は、マスタ装置１００が応答シリアルデータを受信した時点においてマスタ時計が示す時刻である。
シリアル信号受信部３６０は、受信側通信クロック３１１を用いて受信シリアルデータ３０１を非シリアル化することにより非シリアル化受信データを生成し、かつ、受信側データクロック３２１を用いて非シリアル化受信データをデコードしてもよい。非シリアル化は、デシリアライズと同義である。

制御部３７０は、制御部１４０と同様である。制御部３７０は、送信データ３７１をシリアル信号送信部４００に与える。
制御部３７０は、応答データと、スレーブ時刻同期情報とを生成してもよい。応答データは、探査シリアルデータに対する応答を意味する情報を含む。スレーブ時刻同期情報は、スレーブ時計をマスタ時計と同期させることに用いられる。スレーブ時刻同期情報は、時刻２と、時刻３とを含んでもよい。時刻２は、スレーブ装置３００が探査シリアルデータを受信した時点においてスレーブ時計が示す時刻である。時刻３は、スレーブ装置３００が応答シリアルデータを送信した時点においてスレーブ時計が示す時刻である。
制御部３７０は、スレーブ時刻同期情報と、マスタ時刻同期情報とに基づいてスレーブ時計をマスタ時計と同期させてもよい。制御部３７０は、時刻１と時刻２と時刻３と時刻４とを用いてスレーブ時計をマスタ時計と同期させてもよい。時刻１と時刻２と時刻３と時刻４とは、それぞれ、Ｔ１とＴ２とＴ３とＴ４と表記されることもある。
制御部３７０は、送信データを生成してもよい。送信データは、マスタ装置が属するネットワークに送信される情報を含む。制御部３７０は、送信データとして、識別データを生成してもよい。識別データは、識別子の情報を含む。

逓倍部３８０は、送信側通信クロック３８１を生成し、かつ、生成した送信側通信クロック３８１をシリアル信号送信部４００へ与える。逓倍部３８０は、典型的には、逓倍器から成る。逓倍部３８０は、受信側通信クロック３１１の周波数を偶数倍にすることにより送信側通信クロック３８１を生成してもよい。

送信側通信クロック３８１は、受信側通信クロック３１１の偶数倍の周波数のクロック信号である。

送信側分周部３９０は、送信側通信クロック３８１を受け取り、送信側通信クロック３８１を分周することによって送信側データクロック３９１を生成し、かつ、生成した送信側データクロック３９１をシリアル信号送信部４００へ与える。送信側分周部３９０は、典型的には、分周器から成る。

送信側データクロック３９１は、送信側データクロック１２１と同様である。

シリアル信号送信部４００は、送信データ３７１と、送信側通信クロック３８１と、送信側データクロック３９１とを受け取り、受け取ったデータを用いて送信シリアルデータ４０１を生成し、かつ、生成した送信シリアルデータ４０１をネットワークケーブルへ送出する。
シリアル信号送信部４００は、応答シリアルデータを生成し、かつ、応答シリアルデータをマスタ装置１００に送信してもよい。応答シリアルデータは、受信側通信クロック３１１に基づいて応答データをシリアル化したデータである。
シリアル信号送信部４００は、送信側データクロック３９１を用いて送信データをエンコードすることによりエンコード送信データを生成し、送信側通信クロック３８１を用いてエンコード送信データをシリアル化することにより送信シリアルデータ４０１を生成し、かつ、送信シリアルデータ４０１を送信してもよい。エンコード送信データは、送信側データクロック３９１の成分を含む。
シリアル信号送信部４００は、送信シリアルデータ４０１として、識別データを用いて識別シリアルデータを生成してもよい。

送信シリアルデータ４０１は、送信シリアルデータ１５１と同様である。

シリアル信号受信部３６０と、制御部３７０と、シリアル信号送信部４００との構成は、それぞれ、シリアル信号受信部１８０と、制御部１４０と、シリアル信号送信部１５０と同様である。

スレーブ装置３００のハードウェア構成は、マスタ装置１００のハードウェア構成と同様である。

マスタ装置１００が８ｂ／１０ｂエンコード方式を採用する場合において、送信データ１４１と、受信データ１８１とは、それぞれ８ｂｉｔ単位の信号である。
スレーブ装置３００が８ｂ／１０ｂエンコード方式を採用する場合において、送信データ３７１と、受信データ３６１とは、それぞれ８ｂｉｔ単位の信号である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
マスタ装置１００の動作手順は、マスタ制御方法に相当する。また、マスタ装置１００の少なくとも制御部１４０の動作を実現するプログラムは、マスタ制御プログラムに相当する。
スレーブ装置３００の動作手順は、スレーブ制御方法に相当する。また、スレーブ装置３００の少なくとも制御部３７０の動作を実現するプログラムは、スレーブ制御プログラムに相当する。

図１１は、マスタ装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図１２は、スレーブ装置３００の動作の一例を示すフローチャートである。図１１及び図１２を参照して、マスタスレーブシステム９０の動作の一例を説明する。マスタスレーブシステム９０は、処理Ｐに続く番号の順に処理を実行する。

（処理Ｐ１）
マスタ装置１００は、送信シリアルデータ１５１をスレーブ装置３００に送信することを始める。スレーブ装置３００に送るべきデータが無い場合、マスタ装置１００は、「データなし」を意味する符号を送信し続ける。

（処理Ｐ２）
各スレーブ装置３００は、送信シリアルデータ１５１を受信シリアルデータ３０１として受信する。各スレーブ装置３００は、受信シリアルデータ３０１を受信した場合に、データと受信側通信クロック３１１とを受信シリアルデータ３０１から抽出し、受信側データクロック３２１を生成し、かつ、時計３５１と制御部３７０とを駆動するクロックを、補助クロック３３１から受信側データクロック３２１へ切り替える。

（処理Ｐ３）
マスタ装置１００は、１つのスレーブ装置３００を選択スレーブ装置として選択し、かつ、選択スレーブ装置のＩＤを送信シリアルデータ１５１によってスレーブ装置３００に通知する。

（処理Ｐ４）
選択スレーブ装置は、処理Ｐ２において抽出された受信側通信クロック３１１を用いて送信側通信クロック３８１を生成し、生成した送信側通信クロック３８１を選択スレーブ装置の通信クロックとし、かつ、送信シリアルデータ４０１を送信することを始める。
なお、選択スレーブ装置は、送るべきデータが無い場合において、「データなし」を意味する符号を送信し続ける。

（処理Ｐ５）
マスタ装置１００は、送信シリアルデータ４０１を受信シリアルデータ１０１として受信した場合に、「探査」を意味するデータを送信シリアルデータ１５１によって送信する。
マスタ装置１００は、当該データを送信した時刻をＴ１として記録する。

（処理Ｐ６）
選択スレーブ装置は、受信シリアルデータ３０１から「探査」を意味するデータを検出した場合に、当該データを受信した時刻をＴ２として記録する。

（処理Ｐ７）
選択スレーブ装置は、「応答」を意味するデータを送信シリアルデータ４０１によって送信し、かつ、当該データを送信した時刻をＴ３として記録する。

（処理Ｐ８）
マスタ装置１００は、受信シリアルデータ１０１から「応答」を意味するデータを検出した場合に、当該データを受信した時刻をＴ４として記録する。

（処理Ｐ９）
マスタ装置１００は、Ｔ１及びＴ４の情報を、選択スレーブ装置に、送信シリアルデータ１５１によって送信する。

（処理Ｐ１０）
選択スレーブ装置は、マスタ装置１００からＴ１及びＴ４の情報を受け取った場合に、選択スレーブ装置が記録しているＴ２及びＴ３と、受け取ったＴ１及びＴ４とを照らし合わせ、信号伝搬時間と、マスタ装置１００との時刻のずれとを算出し、かつ、算出した結果に基づいて時計３５１を修正する。信号伝搬時間は、選択スレーブ装置と、マスタ装置１００との間で信号を伝搬するのに要する時間である。

（処理Ｐ１１）
選択スレーブ装置は、送信シリアルデータ４０１を送信することを停止する。

（処理Ｐ１２）
マスタ装置１００は、選択スレーブ装置以外の全てのスレーブ装置３００それぞれに対して、処理Ｐ３から処理Ｐ１０までを実行する。
全てのスレーブ装置３００に対して処理Ｐ３から処理Ｐ１０までが実行された場合、マスタ装置１００は、処理Ｐ１３に進む。

（処理Ｐ１３）
マスタ装置１００は、送信シリアルデータ１５１を送信することを終了する。

（処理Ｐ１４）
スレーブ装置３００は、送信シリアルデータ１５１を受信しなくなった場合に、時計３５１及び制御部３７０を駆動するクロックを受信側データクロック３２１から補助クロック３３１へ切り替える。

＊＊＊実施の形態１の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態によれば、マスタ装置１００は、マスタ装置１００が備える高精度発振部１１０の高精度なクロック信号を、スレーブ装置３００に対してクロック成分を含んだシリアルデータを用いて供給する。スレーブ装置３００は、マスタ装置１００から受け取ったシリアルデータからクロックを抽出し、抽出したクロックを時刻同期に用いる。
従って、スレーブ装置３００は、高精度発振器を持たなくとも高精度時刻同期を行うことができる。

また、８ｂ／１０ｂエンコード方式の信号成分は、通信クロック周波数の奇数倍の高調波を持つ。本実施の形態において、スレーブ装置３００は、スレーブ装置３００が使用する通信クロック周波数を、マスタ装置１００が使用する通信クロック周波数の偶数倍とする。
従って、本実施の形態によれば、マスタ装置１００とスレーブ装置３００とが８ｂ／１０ｂエンコード方式を採用した場合に、マスタ装置１００が送信する信号と、スレーブ装置３００が送信する信号との相互の干渉を抑制することができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
図１３、本変形例に係るマスタ装置１００のハードウェア構成例を示している。
マスタ装置１００は、本図に示すように、プロセッサ１１とメモリ１２と補助記憶装置１３との少なくとも１つに代えて、処理回路１８を備える。
処理回路１８は、マスタ装置１００が備える各部の少なくとも一部を実現するハードウェアである。
処理回路１８は、専用のハードウェアであっても良く、また、メモリ１２に格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。

処理回路１８が専用のハードウェアである場合、処理回路１８は、具体例として、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡＳＩＣはＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）又はこれらの組み合わせである。
マスタ装置１００は、処理回路１８を代替する複数の処理回路を備えてもよい。複数の処理回路は、処理回路１８の役割を分担する。

マスタ装置１００において、一部の機能が専用のハードウェアによって実現されて、残りの機能がソフトウェア又はファームウェアによって実現されてもよい。

処理回路１８は、具体例として、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせにより実現される。
プロセッサ１１とメモリ１２と補助記憶装置１３と処理回路１８とを、総称して「プロセッシングサーキットリー」という。つまり、マスタ装置１００の各機能構成要素の機能は、プロセッシングサーキットリーにより実現される。

スレーブ装置３００の各機能構成要素の機能は、マスタ装置１００の各機能構成要素の機能と同様に、プロセッシングサーキットリーにより実現されてもよい。
また、他の実施の形態に係るマスタ装置１００及びスレーブ装置３００についても、本変形例と同様の構成であってもよい。

実施の形態２．
以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係るマスタスレーブシステム９０は、実施の形態１を応用することにより、ネットワークトポロジを推定することができる。ネットワークトポロジを、トポロジと表現することもある。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
スレーブ装置３００は、スレーブ装置３００と同じ機能を有する他のスレーブ装置３００と有線接続している。
本実施の形態に係る制御部１４０は、ネットワークトポロジを推定する。制御部１４０は、どのような技術を用いてネットワークトポロジを推定してもよい。

制御部３７０は、スレーブ装置３００が識別シリアルデータを受信した場合に、送信データとして、時刻データを生成する。時刻データは、スレーブ装置３００が識別シリアルデータを受信した時点におけるスレーブ時計が示す時刻の情報を含む。

シリアル信号送信部４００は、送信シリアルデータ４０１として、時刻データを用いて時刻シリアルデータを生成する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１４は、本実施の形態に係るマスタ装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図１５は、本実施の形態に係るスレーブ装置３００の動作の一例を示すフローチャートである。図１４及び図１５を用いて、マスタスレーブシステム９０の動作の一例を説明する。

マスタスレーブシステム９０は、処理Ｐ１から処理Ｐ１２までを実施する。

（処理Ｐ１５）
マスタ装置１００は、送信シリアルデータ１５１によりトポロジ推定の開始をスレーブ装置３００に通知する。

（処理Ｐ１６）
マスタ装置１００は、１つのスレーブ装置３００を選択スレーブ装置として選択し、選択スレーブ装置のＩＤを送信シリアルデータ１５１により通知する。以下、本実施の形態に係る説明において、選択スレーブ装置は、本処理において選択されたスレーブ装置３００を指す。

（処理Ｐ１７）
選択スレーブ装置は、処理Ｐ４と同様の処理を実行する。

（処理Ｐ１８）
選択スレーブ装置以外のスレーブ装置３００は、選択スレーブ装置が送信した送信シリアルデータ４０１を受信シリアルデータ３０１として受信することを始める。
この際、受信側通信クロック３１１が本処理実行前の偶数倍に変化する。選択スレーブ装置以外のスレーブ装置３００において、受信側分周部３２０が受信側通信クロック３１１を分周すること、又は、時計３５１と制御部３７０とがそれぞれ受信側データクロック３２１を分周することにより、選択スレーブ装置から受信したデータの影響を打ち消す。

（処理Ｐ１９）
選択スレーブ装置は、選択スレーブ装置の現在時刻とＩＤとを、送信シリアルデータ４０１により送信する。

（処理Ｐ２０）
選択スレーブ装置以外の全てのスレーブ装置３００それぞれは、選択スレーブ装置が処理Ｐ１７において送信した送信シリアルデータ４０１を受信し、選択スレーブ装置の現在時刻及びＩＤと、選択スレーブ装置以外の全てのスレーブ装置３００それぞれが送信シリアルデータ４０１を受信した時点における選択スレーブ装置以外のスレーブ装置３００それぞれの現在時刻とを記録する。
マスタ装置１００は、選択スレーブ装置以外の全てのスレーブ装置３００それぞれに対して、処理Ｐ１５から処理Ｐ２０までを繰り返す。

（処理Ｐ２１）
マスタ装置１００は、トポロジを推定し、かつ、トポロジの推定が終了した後にトポロジ推定の終了を通知する。

（処理Ｐ２２）
各スレーブ装置３００は、処理Ｐ１５から処理Ｐ２０までにおいて取得したＩＤ及び現在時刻であって、各スレーブ装置３００以外のスレーブ装置３００が送信したＩＤ及び現在時刻と、各スレーブ装置３００がＩＤ及び現在時刻を受信した時点における各スレーブ装置３００の現在時刻の情報を１カ所に集約する。
各スレーブ装置３００は、集約対象の情報を送信シリアルデータ４０１により送信することによって本処理を実行してもよいし、他の手段を用いて本処理を実行してもよい。また、情報の集約先はマスタ装置１００でなくとも構わない。
各スレーブ装置３００は、各スレーブ装置３００にマスタ装置１００からトポロジ推定の終了が通知された場合、かつ、マスタ装置１００から送信シリアルデータ１５１を受信すること終了した場合に、時計３５１及び制御部３７０を駆動するクロックを、受信側データクロック３２１から補助クロック３３１へ切り替える。

＊＊＊実施の形態２の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係るマスタスレーブシステム９０は、実施の形態１に示されている動作に加えて、マスタ装置１００及び各スレーブ装置３００相互の間での信号伝搬時間の計測等を実施する。当該信号伝搬時間は、１カ所に集約される。有線ネットワークのネットワークケーブルが閉じた輪になることは無いという条件から、マスタ装置１００又はスレーブ装置３００は、信号伝搬時間を用いてネットワークのトポロジを推定することができる。
従って、本実施の形態に係るマスタスレーブシステム９０において、スレーブ装置３００が高精度発振器を搭載していないものの、マスタスレーブシステム９０の有線ネットワークのトポロジを推定することができる。

実施の形態３．
以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１６は、本実施の形態に係るマスタスレーブシステム９０の有線ネットワークの構成例を示している。本図に示すように、マスタスレーブシステム９０は、少なくとも１つの中継装置５００を備える。マスタ装置１００と、複数のスレーブ装置３００と、少なくとも１つの中継装置５００とは、閉じた輪にならないよう有線接続されている。少なくとも１つの中継装置５００のいずれかを介してマスタ装置１００と接続されているスレーブ装置３００は、少なくとも１つの中継装置５００のいずれかをマスタ装置１００として少なくとも１つの中継装置５００のいずれかと接続している。下流側に属するスレーブ装置３００は、マスタ装置１００の代わりに中継装置５００と接続している。
上流側は、マスタ装置１００と、マスタ装置１００と接続しているスレーブ装置３００とから成る。下流側は、マスタ装置１００と接続しておらず、かつ、中継装置５００と接続しているスレーブ装置３００から成る。

図１７及び図１８は、中継装置５００の構成例を示している。中継装置５００の構成例は、図１７及び図１８を結合したものである。図１７及び図１８中の丸で囲まれたアルファベットは、結合箇所を示す。図１７及び図１８の同じアルファベット同士を結合することにより、中継装置５００の構成例は表される。
中継装置５００は、図１７及び図１８に示すように、実施の形態１に係るマスタ装置１００とスレーブ装置３００とを組み合わせた構成になっている。図１７は、上流側であり、かつ、スレーブ装置３００に相当する。図１８は、下流側であり、かつ、マスタ装置１００に相当する。ただし、中継装置５００は、マスタ装置１００と異なり、高精度発振部１１０を搭載しない。中継装置５００は、高精度発振部１１０を備える代わりに、上流側の受信側通信クロック３１１を下流側の送信側通信クロック１１１として利用する。中継装置５００は、逓倍部２１０を備える。逓倍部２１０は、受信側データクロック３２１を用いて送信側通信クロック２１１を生成する。送信側通信クロック２１１は、送信側通信クロック１１１の代わりに用いられる。
中継装置５００が備える時計３５１は、中継時計とも呼ばれる。

制御部５１０は、制御部１４０と制御部３７０とを適宜組み合わせたものである。

中継装置５００のハードウェア構成は、マスタ装置１００のハードウェア構成と同様である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
中継装置５００の動作手順は、中継方法に相当する。また、中継装置５００の少なくとも制御部５１０の動作を実現するプログラムは、中継プログラムに相当する。

中継装置５００は、上流側からの信号を下流側に中継し、かつ、下流側からの信号を上流側に中継する。
中継装置５００の上流側の動作は、下流側との信号の送受信を除いてスレーブ装置３００の動作と同様であるため、説明を省略する。
中継装置５００の下流側の動作は、上流側との信号の送受信と、上流側から受信した信号を適宜用いることとを除いてマスタ装置１００の動作と同様であるため、説明を省略する。

＊＊＊実施の形態３の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態に係るマスタスレーブシステム９０は、中継装置５００を備える。中継装置５００は、上流側の受信側通信クロック３１１を下流側の送信側通信クロック１１１として利用する。
マスタスレーブシステム９０は、何らかの理由によりネットワークを中継する必要がある場合がある。本場合において、マスタスレーブシステム９０は、本実施の形態に係る中継装置５００を用いることにより、マスタ装置１００のみが高精度発振部１１０を備えていれば、実施の形態１に示すように高精度な時刻同期を実施することができ、また、実施の形態２に示すようにトポロジを推定することができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例２＞
中継装置５００の構成は、実施の形態１の変形例に示される構成と同様であってもよい。
また、他の実施の形態に係る中継装置５００についても、本変形例と同様の構成であってもよい。

実施の形態４．
以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１９は、本実施の形態に係るマスタ装置１００の構成例を示している。実施の形態１に係るマスタ装置１００の構成に加えて、本実施の形態に係るマスタ装置１００は、通常通信部１９０と、切替混合部２００とを備える。

通常通信部１９０は、通常処理に係る通信を行う。通常処理は、高精度処理以外の処理であり、高精度な時刻同期に基づかなくてもよい処理である。高精度処理は、具体例として、高精度な時刻同期を実行する処理と、トポロジを推定する処理とである。通常通信部１９０は、シリアル信号送信部１５０及びシリアル信号受信部１８０と比較して消費電力が少ない手法を採用する。
通常通信部１９０は、送信データ１４２を受け取り、受け取った送信データ１４２を用いて送信データ１９１を生成し、かつ、生成した送信データ１９１を送信する。
また、通常通信部１９０は、受信データ１０２を受け取り、受け取った受信データ１０２を用いて受信データ１９２を生成し、かつ、生成した受信データ１９２を制御部１４０に提供する。マスタ装置１００が通常処理を実行する際に、シリアル信号受信部１８０と、シリアル信号送信部１５０とは動作しなくてもよい。

切替混合部２００は、制御部１４０の指示に従い、信号を切り替える、又は、複数の信号を混合する。切替混合部２００は、具体例として、マスタ装置１００が通常処理と、高精度処理とを同時に実行する場合において、通常処理に係る信号と、高精度処理に係る信号とを混合する。切替混合部２００は、周波数の異なる複数の信号を混合する。切替混合部２００は、具体例として、受動的な混合器又はミキサを備える。なお、通常処理と高精度処理とでは、用いられる信号の周波数が大きく異なるものとする。
切替混合部２００は、複数種類の信号が混合されたデータを受け取った場合に、受け取ったデータに含まれる信号を分離してもよい。

制御部１４０は、送信データ１４２を生成し、かつ、生成した送信データ１４２を通常通信部１９０に提供する。送信データ１４２は、通常処理に係る情報を含む。

図２０は、実施の形態４におけるスレーブ装置３００の構成を示している。スレーブ装置３００は、マスタ装置１００と同様に、通常通信部４１０と、切替混合部４２０とを備える。
通常通信部４１０は、通常通信部１９０と同様である。
切替混合部４２０は、切替混合部２００と同様である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
マスタ装置１００に係る動作は、切替混合部２００が信号を適宜切り替えることと、信号を適宜混合することとを除いて前述の実施の形態のものと同様であるため、省略する。
スレーブ装置３００に係る動作は、マスタ装置１００に係る動作と同様に前述の実施の形態のものと同様であるため、省略する。

＊＊＊実施の形態４の効果の説明＊＊＊
具体例として、実施の形態１から３までにおいて、マスタ装置１００及びスレーブ装置３００が８ｂ／１０ｂエンコード方式を採用する場合において、送信するべきデータが無い場合に「データなし」を意味する符号が送信され続ける。本場合において、マスタ装置１００及びスレーブ装置３００は、電力を過剰に消費することがある。
本実施の形態によれば、この場合において、高精度処理を実施するとき以外は、通常通信部１９０及び通常通信部４１０を用いて他の方式で通信することができる。さらに、切替混合部２００及び切替混合部４２０を備えることにより、必要に応じて８ｂ／１０ｂ信号を用いることができる。従って、本実施の形態によれば、通信に要する消費電力を抑制することができる。

実施の形態５．
以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図２１及び図２２は、本実施の形態に係る中継装置５００の構成を示している。図２１及び図２２の見方は、図１７及び図１８の見方と同様である。中継装置５００は、実施の形態３に係る中継装置５００と、実施の形態４に係るマスタ装置１００及びスレーブ装置３００とを組み合わせたようなものである。
中継装置５００は、図２１に示すように、上流側に通常通信部４１０と切替混合部４２０とを備える。中継装置５００は、図２２に示すように、下流側に通常通信部１９０と切替混合部２００とを備える。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
本実施の形態に係る動作は、実施の形態３に係る動作と、実施の形態４に係る動作とを適宜組み合わせたものであるため、省略する。

＊＊＊実施の形態５の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態に係る中継装置５００は、実施の形態３に係る中継装置５００と、実施の形態４に係るマスタ装置１００及びスレーブ装置３００とを組み合わせたようなものである。
従って、本実施の形態に係るマスタスレーブシステム９０は、実施の形態３で示した特長と、実施の形態４で示した特長とを兼ね備える。

＊＊＊他の実施の形態＊＊＊
前述した各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

また、実施の形態は、実施の形態１から５で示したものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。フローチャート等を用いて説明した手順は、適宜変更されてもよい。

１１プロセッサ、１２メモリ、１３補助記憶装置、１４入出力インタフェース、１５通信装置、１８処理回路、１９信号線、９０マスタスレーブシステム、１００マスタ装置、１０１受信シリアルデータ、１０２受信データ、１１０高精度発振部、１１１送信側通信クロック、１２０送信側分周部、１２１送信側データクロック、１３０時刻管理部、１３１時計、１４０制御部、１４１，１４２送信データ、１５０シリアル信号送信部、１５１送信シリアルデータ、１５５エンコーダ、１５６シリアライザ、１６０クロック抽出部、１６１受信側通信クロック、１７０受信側分周部、１７１受信側データクロック、１８０シリアル信号受信部、１８１受信データ、１８２受信シリアルデータ、１８５デシリアライザ、１８６デコーダ、１９０通常通信部、１９１送信データ、１９２受信データ、２００切替混合部、２１０逓倍部、２１１送信側通信クロック、３００スレーブ装置、３０１受信シリアルデータ、３０２受信データ、３１０クロック抽出部、３１１受信側通信クロック、３２０受信側分周部、３２１受信側データクロック、３３０補助発振部、３３１補助クロック、３４０クロック選択部、３５０時刻管理部、３５１時計、３６０シリアル信号受信部、３６１受信データ、３７０制御部、３７１，３７２送信データ、３８０逓倍部、３８１送信側通信クロック、３９０送信側分周部、３９１送信側データクロック、４００シリアル信号送信部、４０１送信シリアルデータ、４１０通常通信部、４１１送信データ、４１２受信データ、４２０切替混合部、５００中継装置、５１０制御部。

Claims

クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と有線接続しており、かつ、前記マスタ装置が送信するマスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータを受信シリアルデータとして前記マスタ装置から受信するスレーブ装置において、
前記スレーブ装置が前記受信シリアルデータを受信中である場合に、前記受信シリアルデータから前記通信クロックを受信側通信クロックとして抽出するクロック抽出部と、
前記受信側通信クロックに基づいて駆動するスレーブ時計を有する時刻管理部と
を備えるスレーブ装置であって、
前記マスタ装置は、前記発振器が生成するクロック信号に基づいて駆動するマスタ時計を搭載しており、
前記スレーブ装置は、前記受信シリアルデータとして、探査を意味する情報を含むマスタ送信データをシリアル化した探査シリアルデータを受信し、
前記スレーブ装置は、
前記探査シリアルデータに対する応答を意味する情報を含む応答データと、前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるスレーブ時刻同期情報とを生成する制御部と、
前記受信側通信クロックに基づいて前記応答データをシリアル化することにより応答シリアルデータを生成し、かつ、前記応答シリアルデータを前記マスタ装置に送信するシリアル信号送信部と
を備え、
前記スレーブ装置は、前記受信シリアルデータとして、前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるマスタ時刻同期情報を含むマスタ送信データをシリアル化した同期シリアルデータを受信し、
前記制御部は、前記スレーブ時刻同期情報と、前記マスタ時刻同期情報とに基づいて前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させ、
前記スレーブ装置は、前記受信側通信クロックを分周することにより受信側データクロックを生成する受信側分周部を備え、
前記スレーブ時計は、前記受信側データクロックにより駆動し、
前記マスタ送信データは、前記通信クロックを分周することにより生成されたマスタデータクロックの成分を含むようエンコードされたデータであり、
前記制御部は、前記マスタ装置が属するネットワークに送信する送信データを生成し、
前記スレーブ装置は、
前記受信側通信クロックを用いて前記受信シリアルデータを非シリアル化することにより非シリアル化受信データを生成し、かつ、前記受信側データクロックを用いて前記非シリアル化受信データをデコードするシリアル信号受信部と、
前記受信側通信クロックの周波数を偶数倍にすることにより送信側通信クロックを生成する逓倍部と、
前記送信側通信クロックを分周することにより送信側データクロックを生成する送信側分周部と
を備え、
前記シリアル信号送信部は、前記送信側データクロックを用いて前記送信データをエンコードすることにより前記送信側データクロックの成分を含むエンコード送信データを生成し、前記送信側通信クロックを用いて前記エンコード送信データをシリアル化することにより送信シリアルデータを生成し、かつ、前記送信シリアルデータを送信するスレーブ装置。
前記マスタ時刻同期情報は、前記マスタ装置が前記探査シリアルデータを送信した時点において前記マスタ時計が示す時刻１と、前記マスタ装置が前記応答シリアルデータを受信した時点において前記マスタ時計が示す時刻４とを含み、
前記スレーブ時刻同期情報は、前記スレーブ装置が前記探査シリアルデータを受信した時点において前記スレーブ時計が示す時刻２と、前記スレーブ装置が前記応答シリアルデータを送信した時点において前記スレーブ時計が示す時刻３とを含み、
前記制御部は、前記時刻１と前記時刻２と前記時刻３と前記時刻４とを用いて前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させる請求項１に記載のスレーブ装置。
前記スレーブ装置は、前記スレーブ装置を識別する識別子を有し、
前記制御部は、前記送信データとして、前記識別子の情報を含む識別データを生成し、
前記シリアル信号送信部は、前記送信シリアルデータとして、前記識別データを用いて識別シリアルデータを生成する請求項１又は２に記載のスレーブ装置。
前記スレーブ装置は、前記スレーブ装置と同じ機能を有する他のスレーブ装置と有線接続しており、
前記制御部は、前記スレーブ装置が前記識別シリアルデータを受信した場合に、前記送信データとして、前記スレーブ装置が前記識別シリアルデータを受信した時点における前記スレーブ時計が示す時刻の情報を含む時刻データを生成し、
前記シリアル信号送信部は、前記送信シリアルデータとして、前記時刻データを用いて時刻シリアルデータを生成する請求項３に記載のスレーブ装置。
高精度な時刻同期に基づかなくてもよい通常処理に係る通信を実行する通常通信部を備え、
前記通常処理を実行する際に前記シリアル信号受信部と、前記シリアル信号送信部とは動作しない請求項３又は４に記載のスレーブ装置。
クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と有線接続しており、かつ、前記マスタ装置が送信するマスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータを受信シリアルデータとして前記マスタ装置から受信する中継装置において、
前記中継装置が前記受信シリアルデータを受信中である場合に、前記受信シリアルデータから前記通信クロックを受信側通信クロックとして抽出するクロック抽出部と、
前記受信側通信クロックに基づいて駆動する中継時計を有する時刻管理部と
を備える中継装置であって、
前記マスタ装置は、前記発振器が生成するクロック信号に基づいて駆動するマスタ時計を搭載しており、
前記中継装置は、前記受信シリアルデータとして、探査を意味する情報を含むマスタ送信データをシリアル化した探査シリアルデータを受信し、
前記中継装置は、
前記探査シリアルデータに対する応答を意味する情報を含む応答データと、前記中継時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるスレーブ時刻同期情報とを生成する制御部と、
前記受信側通信クロックに基づいて前記応答データをシリアル化することにより応答シリアルデータを生成し、かつ、前記応答シリアルデータを前記マスタ装置に送信するシリアル信号送信部と
を備え、
前記中継装置は、前記受信シリアルデータとして、前記中継時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるマスタ時刻同期情報を含むマスタ送信データをシリアル化した同期シリアルデータを受信し、
前記制御部は、前記スレーブ時刻同期情報と、前記マスタ時刻同期情報とに基づいて前記中継時計を前記マスタ時計と同期させ、
前記中継装置は、前記受信側通信クロックを分周することにより受信側データクロックを生成する受信側分周部を備え、
前記中継時計は、前記受信側データクロックにより駆動し、
前記マスタ送信データは、前記通信クロックを分周することにより生成されたマスタデータクロックの成分を含むようエンコードされたデータであり、
前記制御部は、前記マスタ装置が属するネットワークに送信する送信データを生成し、
前記中継装置は、
前記受信側通信クロックを用いて前記受信シリアルデータを非シリアル化することにより非シリアル化受信データを生成し、かつ、前記受信側データクロックを用いて前記非シリアル化受信データをデコードするシリアル信号受信部と、
前記受信側通信クロックの周波数を偶数倍にすることにより送信側通信クロックを生成する逓倍部と、
前記送信側通信クロックを分周することにより送信側データクロックを生成する送信側分周部と
を備え、
前記シリアル信号送信部は、前記送信側データクロックを用いて前記送信データをエンコードすることにより前記送信側データクロックの成分を含むエンコード送信データを生成し、前記送信側通信クロックを用いて前記エンコード送信データをシリアル化することにより送信シリアルデータを生成し、かつ、前記送信シリアルデータを送信する中継装置。
クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と、請求項１から５のいずれか１項に記載の複数のスレーブ装置とを備え、
前記マスタ装置と、前記複数のスレーブ装置とは、閉じた輪にならないよう有線接続されているマスタスレーブシステム。
請求項６に記載の少なくとも１つの中継装置と、請求項１から５のいずれか１項に記載の複数のスレーブ装置とを備え、
前記マスタ装置と、前記複数のスレーブ装置と、前記少なくとも１つの中継装置とは、閉じた輪にならないよう有線接続されており、
前記少なくとも１つの中継装置のいずれかを介して前記マスタ装置と接続されているスレーブ装置は、前記少なくとも１つの中継装置のいずれかを前記マスタ装置として前記少なくとも１つの中継装置のいずれかと接続している請求項７に記載のマスタスレーブシステム。
クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と有線接続しており、かつ、前記マスタ装置が送信するマスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータを受信シリアルデータとして前記マスタ装置から受信するスレーブ装置におけるスレーブ制御方法において、
クロック抽出部が、前記スレーブ装置が前記受信シリアルデータを受信中である場合に、前記受信シリアルデータから前記通信クロックを受信側通信クロックとして抽出し、
時刻管理部が、前記受信側通信クロックに基づいて駆動するスレーブ時計を有するスレーブ制御方法であって、
前記マスタ装置は、前記発振器が生成するクロック信号に基づいて駆動するマスタ時計を搭載しており、
前記スレーブ装置は、前記受信シリアルデータとして、探査を意味する情報を含むマスタ送信データをシリアル化した探査シリアルデータを受信し、
制御部が、前記探査シリアルデータに対する応答を意味する情報を含む応答データと、前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるスレーブ時刻同期情報とを生成し、
シリアル信号送信部が、前記受信側通信クロックに基づいて前記応答データをシリアル化することにより応答シリアルデータを生成し、かつ、前記応答シリアルデータを前記マスタ装置に送信し、
前記スレーブ装置は、前記受信シリアルデータとして、前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるマスタ時刻同期情報を含むマスタ送信データをシリアル化した同期シリアルデータを受信し、
前記制御部は、前記スレーブ時刻同期情報と、前記マスタ時刻同期情報とに基づいて前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させ、
受信側分周部が、前記受信側通信クロックを分周することにより受信側データクロックを生成し、
前記スレーブ時計は、前記受信側データクロックにより駆動し、
前記マスタ送信データは、前記通信クロックを分周することにより生成されたマスタデータクロックの成分を含むようエンコードされたデータであり、
前記制御部は、前記マスタ装置が属するネットワークに送信する送信データを生成し、
シリアル信号受信部が、前記受信側通信クロックを用いて前記受信シリアルデータを非シリアル化することにより非シリアル化受信データを生成し、かつ、前記受信側データクロックを用いて前記非シリアル化受信データをデコードし、
逓倍部が、前記受信側通信クロックの周波数を偶数倍にすることにより送信側通信クロックを生成し、
送信側分周部が、前記送信側通信クロックを分周することにより送信側データクロックを生成し、
前記シリアル信号送信部は、前記送信側データクロックを用いて前記送信データをエンコードすることにより前記送信側データクロックの成分を含むエンコード送信データを生成し、前記送信側通信クロックを用いて前記エンコード送信データをシリアル化することにより送信シリアルデータを生成し、かつ、前記送信シリアルデータを送信するスレーブ制御方法。
クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と有線接続しており、かつ、前記マスタ装置が送信するマスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータを受信シリアルデータとして前記マスタ装置から受信するコンピュータに、
前記コンピュータが前記受信シリアルデータを受信中である場合に、前記受信シリアルデータから前記通信クロックを受信側通信クロックとして抽出させ、
前記受信側通信クロックに基づいてスレーブ時計を駆動させるスレーブ制御プログラムであって、
前記マスタ装置は、前記発振器が生成するクロック信号に基づいて駆動するマスタ時計を搭載しており、
前記コンピュータは、前記受信シリアルデータとして、探査を意味する情報を含むマスタ送信データをシリアル化した探査シリアルデータを受信し、
前記コンピュータに、
前記探査シリアルデータに対する応答を意味する情報を含む応答データと、前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるスレーブ時刻同期情報とを生成させ、
前記受信側通信クロックに基づいて前記応答データをシリアル化することにより応答シリアルデータを生成させ、かつ、前記応答シリアルデータを前記マスタ装置に送信させるスレーブ制御プログラムであって、
前記コンピュータは、前記受信シリアルデータとして、前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるマスタ時刻同期情報を含むマスタ送信データをシリアル化した同期シリアルデータを受信し、
前記コンピュータに、
前記スレーブ時刻同期情報と、前記マスタ時刻同期情報とに基づいて前記スレーブ時計を前記マスタ時計と同期させ、
前記受信側通信クロックを分周することにより受信側データクロックを生成させるスレーブ制御プログラムであって、
前記スレーブ時計は、前記受信側データクロックにより駆動し、
前記マスタ送信データは、前記通信クロックを分周することにより生成されたマスタデータクロックの成分を含むようエンコードされたデータであり、
前記コンピュータに、
前記マスタ装置が属するネットワークに送信する送信データを生成させ、
前記受信側通信クロックを用いて前記受信シリアルデータを非シリアル化することにより非シリアル化受信データを生成させ、かつ、前記受信側データクロックを用いて前記非シリアル化受信データをデコードさせ、
前記受信側通信クロックの周波数を偶数倍にすることにより送信側通信クロックを生成させ、
前記送信側通信クロックを分周することにより送信側データクロックを生成させ、
前記送信側データクロックを用いて前記送信データをエンコードすることにより前記送信側データクロックの成分を含むエンコード送信データを生成させ、前記送信側通信クロックを用いて前記エンコード送信データをシリアル化することにより送信シリアルデータを生成させ、かつ、前記送信シリアルデータを送信させるスレーブ制御プログラム。
クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と有線接続しており、かつ、前記マスタ装置が送信するマスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータを受信シリアルデータとして前記マスタ装置から受信する中継装置における中継方法において、
クロック抽出部が、前記中継装置が前記受信シリアルデータを受信中である場合に、前記受信シリアルデータから前記通信クロックを受信側通信クロックとして抽出し、
時刻管理部が、前記受信側通信クロックに基づいて駆動する中継時計を有する中継方法であって、
前記マスタ装置は、前記発振器が生成するクロック信号に基づいて駆動するマスタ時計を搭載しており、
前記中継装置は、前記受信シリアルデータとして、探査を意味する情報を含むマスタ送信データをシリアル化した探査シリアルデータを受信し、
制御部が、前記探査シリアルデータに対する応答を意味する情報を含む応答データと、前記中継時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるスレーブ時刻同期情報とを生成し、
シリアル信号送信部が、前記受信側通信クロックに基づいて前記応答データをシリアル化することにより応答シリアルデータを生成し、かつ、前記応答シリアルデータを前記マスタ装置に送信し、
前記中継装置は、前記受信シリアルデータとして、前記中継時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるマスタ時刻同期情報を含むマスタ送信データをシリアル化した同期シリアルデータを受信し、
前記制御部は、前記スレーブ時刻同期情報と、前記マスタ時刻同期情報とに基づいて前記中継時計を前記マスタ時計と同期させ、
受信側分周部が、前記受信側通信クロックを分周することにより受信側データクロックを生成し、
前記中継時計は、前記受信側データクロックにより駆動し、
前記マスタ送信データは、前記通信クロックを分周することにより生成されたマスタデータクロックの成分を含むようエンコードされたデータであり、
前記制御部は、前記マスタ装置が属するネットワークに送信する送信データを生成し、
シリアル信号受信部が、前記受信側通信クロックを用いて前記受信シリアルデータを非シリアル化することにより非シリアル化受信データを生成し、かつ、前記受信側データクロックを用いて前記非シリアル化受信データをデコードし、
逓倍部が、前記受信側通信クロックの周波数を偶数倍にすることにより送信側通信クロックを生成し、
送信側分周部が、前記送信側通信クロックを分周することにより送信側データクロックを生成し、
前記シリアル信号送信部は、前記送信側データクロックを用いて前記送信データをエンコードすることにより前記送信側データクロックの成分を含むエンコード送信データを生成し、前記送信側通信クロックを用いて前記エンコード送信データをシリアル化することにより送信シリアルデータを生成し、かつ、前記送信シリアルデータを送信する中継方法。
クロック信号を通信クロックとして発振する発振器を搭載するマスタ装置と有線接続しており、かつ、前記マスタ装置が送信するマスタ送信データを、前記通信クロックを用いてシリアル化することにより生成されたデータを受信シリアルデータとして前記マスタ装置から受信するコンピュータに、
前記コンピュータが前記受信シリアルデータを受信中である場合に、前記受信シリアルデータから前記通信クロックを受信側通信クロックとして抽出させ、
前記受信側通信クロックに基づいて中継時計を駆動させる中継プログラムであって、
前記マスタ装置は、前記発振器が生成するクロック信号に基づいて駆動するマスタ時計を搭載しており、
前記コンピュータは、前記受信シリアルデータとして、探査を意味する情報を含むマスタ送信データをシリアル化した探査シリアルデータを受信し、
前記コンピュータに、
前記探査シリアルデータに対する応答を意味する情報を含む応答データと、前記中継時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるスレーブ時刻同期情報とを生成させ、
前記受信側通信クロックに基づいて前記応答データをシリアル化することにより応答シリアルデータを生成させ、かつ、前記応答シリアルデータを前記マスタ装置に送信させる中継プログラムであって、
前記コンピュータは、前記受信シリアルデータとして、前記中継時計を前記マスタ時計と同期させることに用いられるマスタ時刻同期情報を含むマスタ送信データをシリアル化した同期シリアルデータを受信し、
前記コンピュータに、
前記スレーブ時刻同期情報と、前記マスタ時刻同期情報とに基づいて前記中継時計を前記マスタ時計と同期させ、
前記受信側通信クロックを分周することにより受信側データクロックを生成させる中継プログラムであって、
前記中継時計は、前記受信側データクロックにより駆動し、
前記マスタ送信データは、前記通信クロックを分周することにより生成されたマスタデータクロックの成分を含むようエンコードされたデータであり、
前記コンピュータに、
前記マスタ装置が属するネットワークに送信する送信データを生成させ、
前記受信側通信クロックを用いて前記受信シリアルデータを非シリアル化することにより非シリアル化受信データを生成させ、かつ、前記受信側データクロックを用いて前記非シリアル化受信データをデコードさせ、
前記受信側通信クロックの周波数を偶数倍にすることにより送信側通信クロックを生成させ、
前記送信側通信クロックを分周することにより送信側データクロックを生成させ、
前記送信側データクロックを用いて前記送信データをエンコードすることにより前記送信側データクロックの成分を含むエンコード送信データを生成させ、前記送信側通信クロックを用いて前記エンコード送信データをシリアル化することにより送信シリアルデータを生成させ、かつ、前記送信シリアルデータを送信させる中継プログラム。