JPH06508460A - How to generate a common time reference for systems with distributed computing units - Google Patents

How to generate a common time reference for systems with distributed computing units

Info

Publication number
JPH06508460A
JPH06508460A JP5509838A JP50983893A JPH06508460A JP H06508460 A JPH06508460 A JP H06508460A JP 5509838 A JP5509838 A JP 5509838A JP 50983893 A JP50983893 A JP 50983893A JP H06508460 A JPH06508460 A JP H06508460A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
computing
node
data
computing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5509838A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2944755B2 (en
Inventor
トゥルスキー クラウス
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to JP6509838A priority Critical patent/JP2944755B2/en
Priority claimed from PCT/JP1993/001486 external-priority patent/WO1994009175A1/en
Publication of JPH06508460A publication Critical patent/JPH06508460A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2944755B2 publication Critical patent/JP2944755B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/04Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom
    • G06F1/14Time supervision arrangements, e.g. real time clock
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0635Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 分散コンピユーテイング・ユニットを備えたシステム用の共通時間基準を生成す る方法 本願発明は、データ・バスを介する直列データ転送によって相互に通信し、各々 がそれ自体のクロック生成システムを有し、データ・バスを介して相互にタイミ ング情報を交換する、コンピユーテイング・ユニットを動作させる方法に関する 。[Detailed description of the invention] Generating a common time reference for systems with distributed computing units How to The claimed invention communicates with each other by serial data transfer via a data bus, each have their own clock generation system and are timed to each other via the data bus. exchange information about how computing units operate .

分散コンピユーテイング・ノードまたはコンピユーテイング・ユニットが直列デ ータ・バスを介して接続されたデータ処理構成は、主として、産業および自動車 用のローカル・ネットワークに使用されている。コンピユーテイング・ノードは 、特定の適用業務向けのデータ処理装置または信号処理装置から構成されている 。また、制御装置、センサおよび調整装置の間のデータ転送も含まれる。そのよ うなローカル・ネットワークは通常、リアルタイム条件のもとで動作する。すな わち、コンピュータ操作および制御介入を、特定のタイム・ウィンドウ内でプロ セスに伴って実行して、データがタイムリーに利用できるようにしなければなら ない。そうすることによって、関連プロセス・パラメータを個々のコンピユーテ イング・ノードに時間通りに転送し、最適なプロセス動作が保証されるようにす る必要がある。ローカル・ネットワークの場合、これは、コンピュータ・ノード が十分な処理容量を提供することを意味する。Distributed computing nodes or computing units Data processing configurations connected via data buses are primarily used in industrial and automotive applications. used for local networks. Computing nodes are , consisting of data processing equipment or signal processing equipment for a specific application. . It also includes data transfer between the control device, sensors and regulating devices. That's it Such local networks typically operate under real-time conditions. sand i.e., computer operations and control interventions can be programmed within a specific time window. processes to ensure data is available in a timely manner. do not have. By doing so, the relevant process parameters can be to ensure on-time transfer to the processing node and optimal process operation. It is necessary to For local networks, this is the computer node means that it provides sufficient processing capacity.

データ転送においては、原則的にいわゆる「同報通信」システムと「2地点間」 システムが区別される。「同報通信」システムでは、あるノードがデータをバス に供給し、他のすべてのノードは受信を待つことができる。「2地点間」接続で は、それぞれの場合に定義された方法で2つのノードだけを相互に接続すること が可能であり、この一方のノードを被呼ノードと呼ぶ。In principle, data transfer is performed using the so-called "broadcast communication" system and "point-to-point" Systems are differentiated. In a "broadcast" system, a node transmits data via a bus. and all other nodes can wait to receive. With “point-to-point” connection connects only two nodes to each other in the way defined in each case is possible, and this one node is called the called node.

上記で定義したデータ処理システムの1例は、事実上の標準プロトコルを表すコ ントローラ・エリア・ネットワーク(CAN)である。CAMは、参加ノードま たはコンピユーテイング・ノードを追加するときにいつでも拡張できる開放型シ ステムとして推奨されている、開放型システム相互接続(OSI)基準モデルに 基づいている。CANでは、物理レベル、転送レベル、オブジェクト・レベルな どの様々なレベルが区別される。An example of a data processing system defined above is a system that represents a de facto standard protocol. controller area network (CAN). CAM is a participating node or An open system that can be expanded at any time to add additional computing nodes Open System Interconnection (OSI) standard model recommended as a Based on. In CAN, physical level, transfer level, object level, etc. Which various levels are distinguished.

物理レベルは実質的に、信号の転送方法を定義する。関与するパラメータは、転 送媒体、信号のレベルおよびタイミング、転送速度、ならびにビット表現である 。転送レベルは、CANプロトコルのカーネルを含む。転送レベルは、オブジェ クト・レベルと物理レベルの間の接続リンクを形成し、ビット・タイミング、オ ブジェクトまたはメツセージ・フレームの定義、転送肯定応答、エラー認識およ びエラー処理、ならびに調停、すなわち複数のコンピュータ・ノードが同時にバ スにアクセスしたときの衝突の解決の責任を負う。最後に、オブジェクト・レベ ルは、オブジェクトまたはメツセージのフィルタリング、および上位のアプリケ ーション・レベルに関連するオブジェクトの処理の責任を負う。これによって、 オブジェクトまたはメツセージは、バスと中間の当該の物理レベル、転送レベル 、およびオブジェクト・レベルとを介して、複数のアプリケーション・レベルと の間で両方向に伝送される。物理レベルおよびオブジェクト・レベルは、それぞ れのインプリメンテーシヨンに応じて変わることができる。しかし、転送レベル は、プロトコルによって定義される。The physical level essentially defines how signals are transferred. The parameters involved are transmission medium, signal level and timing, transfer rate, and bit representation. . The transfer level includes the kernel of the CAN protocol. The transfer level is It forms the connection link between the virtual and physical levels, and provides bit timing, optical object or message frame definition, transfer acknowledgment, error recognition and and error handling, as well as arbitration, i.e., when multiple computer nodes Responsible for resolving conflicts when accessing services. Finally, at the object level Filtering of objects or messages and top-level applications responsible for processing objects related to the application level. by this, Objects or messages are connected to the bus and the corresponding physical level, transfer level , and object level to multiple application levels and Transmitted in both directions between. The physical level and object level are can vary depending on the particular implementation. However, the transfer level is defined by the protocol.

CAMの基本概念は、上記で定義したデータ処理構成のすべてのノード用の共通 の仮想データ・メモリという概念に基づいており、ネットワークは、その構造を 通じて、この共通仮想メモリのデータを現実化する仕事を引き受ける。プロトコ ルに従って、ネットワークを介してコンピユーテイング・ノードから送られるデ ータが組み立てられて、データ・フレームに対応するメツセージまたはオブジェ クトを形成する。データ・フレーム内では、たとえば、フレームの始めおよび終 りを示し、実データ・フィールドを定義する、様々なフィールドが定義される。The basic concept of CAM is common for all nodes in the data processing configuration defined above. The network is based on the concept of virtual data memory, and its structure Through this, we undertake the task of realizing the data in this common virtual memory. protocol data sent from the computing node over the network according to the The data is assembled into a message or object that corresponds to the data frame. form a ct. Within a data frame, for example, the beginning and end of the frame Various fields are defined that indicate the field and define the actual data fields.

データ・フレームによって定義される各オブジェクトは、フレーム開始ビットの 後に、優性または劣性であり、データ名とオブジェクトの優先順位を定義する、 ヘッダ(識別子)を含む。オブジェクトの優先順位によってバスへのアクセスが 決定される。したがって、ヘッダの値は、ネットワークにおける衝突のない調停 にとって決定的な影響を持つ。つまり、他のメツセージよりも優先度の高いメツ セージがある。CANプロトコルによれば、ヘッダの長さは11ビツトである。Each object defined by a data frame has a frame start bit of Afterwards, define the data name and priority of the object, whether it is dominant or recessive, Contains a header (identifier). Object priority determines bus access. It is determined. Therefore, the value of the header is determined by collision-free arbitration in the network. has a decisive influence on This means that some messages have higher priority than other messages. There is a sage. According to the CAN protocol, the length of the header is 11 bits.

バスを介して伝送されるメンセージまたはオブジェクトは、コンピュータ・ノー ド内で管理される。伝送自体は広帯域伝送である。すなわち、特定の受信側ノー ドがアドレス指定されることはない。したがって、バスを介して伝送されるオブ ジェクトはまず、すべての潜在的受信先に到着する。次に、受信先は情報の流れ からどのメツセージまたはオブジェクトを受信すべきかを判断しなければならな い。情報の流れからの重要なオブジェクトのフィルタリングは、オブジェクトの ヘッダに基づいて行われる。Messages or objects transmitted over the bus are managed within the code. The transmission itself is a broadband transmission. i.e. for a particular receiver node. The code is never addressed. Therefore, the objects transmitted over the bus The object first arrives at all potential recipients. Next, the recipient is the information flow You must decide which messages or objects to receive from stomach. Filtering of important objects from the information flow is done by This is done based on the header.

オブジェクト・レベルで行われ、複数の最適化手順に従って動作する、オブジェ クトの受入れに関するフィルタリングと、優先度の評価のための制御構成は既知 である。いわゆる完全CAMインプリメンテーションの例は、ドイツ特許明細書 第3506118号から知られる。同特許で実施されるオブジェクト・レベルは 、コンピユーテイング・ノードの接続された中央処理装置(CP U)とは独立 に、ネットワークにおける全データまたはオブジェクトの管理を実行する。基本 CANインプリメンテーションでは、オブジェクト管理全体が、電子制御装置に 含まれる中央処理装置によって扱われる。This is done at the object level and operates according to multiple optimization steps. The control structure for filtering and evaluating priority is known. It is. An example of a so-called complete CAM implementation can be found in the German patent specification Known from No. 3506118. The object level implemented in the patent is , independent of the attached central processing unit (CPU) of the computing node performs management of all data or objects in the network. basic In a CAN implementation, the entire object management is transferred to the electronic control unit. handled by an included central processing unit.

分散コンピユーテイング・ノードを備えたそのようなデータ処理構成は、たとえ ば制御システムや調整システムなどのリアルタイム・システムで使用される。Such a data processing configuration with distributed computing nodes is For example, it is used in real-time systems such as control and regulation systems.

目標値提供機構、実値提供機構、調整機構、制御メンバなど調整回路の諸要素が 、データ処理構成の分散構成要素または分散コンピユーテイング・ノードを形成 する。実値提供装置の例にはセンサがあり、制御メンバの例には被制御システム に作用するアクチュエータがある。制御回路を転送される必須データは、データ ・バスを介してデータ処理構成に転送される。それによって、各コンピユーテイ ング・ノードはそれに割り当てられた受信情報を記憶する。たとえば、制御回路 の動的挙動は、たとえば、サンプリング率と、センサ信号およびアクチュエータ 信号の遅延時間との影響を受ける。センサ信号またはアクチュエータ信号の遅延 は、動的挙動においては無駄時間として表れるが、これは制御回路では原則的に 好ましくない。無駄時間の結果、たとえば、制御プロセス全体が不安定になり、 あるいは少なくともその制御性能が損なわれる。しかし、そのような動的制御挙 動の損傷は、多くの場合、発生する無駄時間を考慮に入れることにより制御パラ メータの適合化によって、補償できる。The various elements of the adjustment circuit, such as the target value providing mechanism, actual value providing mechanism, adjustment mechanism, and control members, , forming a distributed component of a data processing configuration or a distributed computing node do. An example of a device that provides actual values is a sensor, and an example of a control member is a controlled system. There is an actuator that acts on the The essential data transferred through the control circuit is the data - Transferred to the data processing arrangement via the bus. Thereby, each computer The receiving node stores the received information assigned to it. For example, control circuit The dynamic behavior of, for example, the sampling rate and the sensor signals and actuators Affected by signal delay time. Delay in sensor or actuator signals appears as wasted time in dynamic behavior, but this is basically ignored in control circuits. Undesirable. As a result of wasted time, for example, the entire control process becomes unstable, Or at least its control performance is impaired. However, such dynamic control behavior Dynamic damage is often determined by controlling the control parameters by taking into account the dead time that occurs. This can be compensated for by adapting the meter.

集中システムでは、制御回路構成要素が1つのユニットに集中され、処理コンピ ユーテイング・ユニットは単一の時間基準によって動作する。したがって、遅延 時間および無駄時間を、制御アルゴリズムを処理する際に決定し考慮することが できる。しかし、冒頭で述べた種類の分散システムを有するデータ処理構成では 、個々の構成要素が一般にそれ自体のクロック供給機構を有する。各クロック供 給機構は、通常、他の構成要素またはコンピユーテイング・ノードに対して非同 期的に動作する発振器を含む。たとえば、集中式クロック構成によって提供さ高 周波数クロック信号を用いると周囲への電磁放出が生じるので十分な電磁許容性 を確保するために、あるいはケーブル配線の費用を抑えるために排除される。In a centralized system, the control circuitry is concentrated in one unit and the processing computer The using unit operates according to a single time reference. Therefore, the delay Time and wasted time can be determined and taken into account when processing control algorithms. can. However, in data processing configurations with distributed systems of the type mentioned at the beginning, , each individual component generally has its own clock supply mechanism. Each clock provided A power supply is typically non-uniform with respect to other components or computing nodes. Contains an oscillator that operates periodically. For example, the high Adequate electromagnetic tolerance since using frequency clock signals results in electromagnetic emissions to the surroundings removed to ensure high performance or to reduce cabling costs.

したがって、分散データ処理構成では、個々のコンピユーテイング・ノードのロ ーカル時間基準が異なるので、受信側ノードが、たとえばセンサ信号が生成され てから処理されるまでの時間を決定できないという問題がある。この問題は、信 号を生成するコンピユーテイング・ノードが信号値だけではなく、信号生成の時 間値を伝送する場合でも発生する。なぜなら、受信側ノードは、伝送される時間 値の時間基準を知らないからである。Therefore, in a distributed data processing configuration, each computing node's Because the local time references are different, the receiving node can, for example, There is a problem in that it is not possible to determine the amount of time it will take from the time the data is sent to the time it is processed. This problem is The computing node that generates the signal is responsible for not only the signal value, but also for the signal generation. This occurs even when transmitting intermediate values. Because the receiving node has the time to be transmitted This is because the time reference of the value is not known.

IEEE Transactions of Computers、 Vol、 C−36、No、 8.1987年8月発行、933〜940ページには、時間 エラーの5つの異なる原因が記載されている。これらの原因は次のとおりである 。IEEE Transactions of Computers, Vol. C-36, No. 8. Published August 1987, pages 933-940 contain the time Five different causes of error are listed. These causes are as follows .

a)送信側ノードで個々のクロックが読み取られてから同期情報が送信されるま での時間経過 b)ノードからバスへのアクセス時間(調停時間)が不確定なことC)送信側ノ ードでの転送時間、バスへの転送時間、および受信側ノードでの転送時間 d)同期情報が受信されてから、受信の瞬間が記録すなわち記憶されるまでの時 間経過 e)グラニュレーション時間。すなわち、ラスタによる時間情報の解決に必要な 時間。a) The individual clocks are read at the sending node before the synchronization information is sent. Time elapsed at b) The access time from the node to the bus (arbitration time) is uncertain.C) The sending side node transfer time on the board, transfer time on the bus, and transfer time on the receiving node. d) the time from when the synchronization information is received until the moment of reception is recorded or stored; lapse of time e) Granulation time. In other words, the time information required to resolve the raster time.

上記論文は、1つのノードからバスを介して他のノードまで同期情報を転送する 方法と、該情報を記録する方法については述べていない。しかし、上述のエラー を想定した場合に大域時間システムが達成できる精度が検討されている。その結 果、計算すべき補正値に基づいて各ノードにおけるローカル時間がただちに補正 でき、あるいは次の同期期間中に連続補正が実行できることが確認されている。The above paper transfers synchronization information from one node to other nodes via a bus. It does not describe the method and how this information is recorded. But the above mentioned error The accuracy that a global time system can achieve when assuming . The result As a result, the local time at each node is immediately corrected based on the correction value to be calculated. It has been confirmed that continuous correction can be performed during the next synchronization period.

すなわち、時間に対するカウント値の依存性を表す線形増加曲線は、計算でめら れるマスク時間を考慮すると、急激に上昇するか、あるいは傾斜部分がよじれて おり、マスク時間とローカル時間の曲線があとになって一致する。In other words, the linear increase curve representing the dependence of count value on time is If you take into account the mask time required, it may rise suddenly or the slope may be twisted. Therefore, the mask time and local time curves coincide later.

すべてのノードに共通の時間基準を確立する方法を考えることができる。第1の 可能な方法は、送信側ノードのクロック読取りを、同期呼出しとすることができ るメツセージと同時に他のノードに伝送することである。この方法は非常に複雑 である。開始パルスの後、まず待機して、伝送が可能かどうか調べる必要がある 。可能な場合でも、得られた時間値を補正しなければならない。第2の可能な方 法は、送信側ノードにおけるクロックをゼロにセットし、このことを他のノード に同時に通知することである。この第2の方法は、送信側ノードの内部クロック を設定する時間にバスが解放されているかどうかが不確かなので問題がある。One can think of ways to establish a common time reference for all nodes. first A possible method is to read the sending node's clock by making it a synchronous call. It is to simultaneously transmit a message to another node. This method is very complicated It is. After the start pulse, we must first wait and check if transmission is possible. . Even if possible, the obtained time values must be corrected. second possibility The method sets the clock at the sending node to zero and transmits this to other nodes. It is necessary to notify at the same time. This second method uses the sending node's internal clock This is problematic because it is uncertain whether the bus will be free at the time set.

この問題を解決するには、タイミング・メツセージに最高の優先順位を与えなけ ればならない。To resolve this issue, you must give timing messages the highest priority. Must be.

一般に、バス上を伝送される共通時間信号によって個々のコンピユーテイング・ ノードを同期化する方法は可能ではない。なぜなら、この方法は、バス上の外乱 をコンピユーテイング・ノードが同期信号とみなす可能性があるという問題を伴 うからである。Typically, a common time signal carried on a bus separates the There is no way to synchronize the nodes. This is because this method is effective against disturbances on the bus. with the problem that the computing node may consider it to be a synchronization signal. It's your body.

したがって、冒頭で述べた種類の分散データ処理構成では、時間同期化機能は提 供されない。たとえば、既知のCAMネットワークにおいて、CANコントロー ラのインプリメンテーションは転送レベルから外に時間情報を転送しない。Therefore, in distributed data processing configurations of the type mentioned at the beginning, time synchronization functionality is not offered. Not provided. For example, in known CAM networks, CAN controllers The controller implementation does not transfer time information out of the transport level.

コンピユーテイング・ノード、すなわち本質的には中央処理装置(CP U)は 、該ノードから送信されるメツセージの場合、オブジェクト・レベルに伝送コマ ンドだけを与える。オブジェクト・レベルは、メツセージに与えられた優先順位 に従って自律的に伝送を実行する。この際、メツセージが伝送されるちょうどそ の瞬間にコンピユーテイング・ユニットに情報か提供されることはない。すなわ ち、コンピユーテイング・ユニットは、メツセージをいつ送出できるかを事前に 知っていない。CANバスからメツセージを受信する際にも同じことが当てはま る。A computing node, essentially a central processing unit (CPU), is , if the message is sent from the node, the transmission frame is set at the object level. give only the command. Object level is the priority given to messages The transmission is performed autonomously according to the following. In this case, the exact moment the message is transmitted is No information is provided to the computing unit at that moment. Sunawa The computing unit determines in advance when the message can be sent. I don't know. The same applies when receiving messages from the CAN bus. Ru.

この場合は、CANコントローラが、提供されたフィルタリングに従って受信プ ロセス全体を自律的に実行し、関連するコンピユーテイング・ノードの中央コン ピユーテイング・ユニットには正確な受信時間に関する情報を与えない。したが って、そのようなコンピユーテイング・ノードの中央処理装置は、時間情報を、 出力信号を介してCANコントローラから直接受信することも、オブジェクト・ レベルを介して受信することもない。In this case, the CAN controller uses the receiving program according to the provided filtering. The entire process is executed autonomously and the central computer of the associated computing nodes The peering unit is not given any information about the exact reception time. However, Therefore, the central processing unit of such a computing node stores time information as It can also be received directly from the CAN controller via the output signal or Nor do you receive through the level.

したがって、本願発明の目的は、データ・バスを介する直列データ転送によって 相互に通信し、各々がそれ自体のクロック生成システムを育し、システム用の正 確な時間基準を生成するためのタイミング情報をデータ・バスを介して交換する 、コンピユーテイング・ユニットを動作させる方法を提供することである。Therefore, it is an object of the present invention to communicate with each other, each growing its own clock generation system and creating a clock generation system for the system. Exchange timing information over a data bus to generate an accurate time reference , a method for operating a computing unit.

この目的は、請求項1に記載の特徴によって達成される。This object is achieved by the features of claim 1.

本願発明は、分散データ処理構成に大域時間基準を導入できるようにするという 利点を育する。本願発明では、オブジェクトの交換用に提供されたプロトコルを 使用し、したがって中央クロック供給機構は不!である。大域時間システムの支 援により、データ信号が生成されてから処理されるまでの時間遅延を考慮に入れ ることが可能となる。したがって、無駄時間を考慮に入れることができ、たとえ ば、制御回路の動的挙動を改善することができる。大域時間基準の支援により、 信号を生成するコンピユーテイング・ノードは、時間値を情報値または信号値と 共に転送することができる。この時間値は、ローカル時間基準から大域時間基準 に変換される。情報信号を処理する受信側コンピユーテイング・ノードは、転送 された時間値を該ノードのローカル時間基準に変換し、それによって、信号が生 成されてから処理されるまでの全遅延を決定することができる。分散データ処理 構成をほぼどんな程度にも拡張できるという利点は、多大な費用を要せずに維持 される。本願発明による方法は、「同報通信」システムと「2地点間」システム の両方に使用できるので好都合である。The present invention purports to enable the introduction of a global time reference into distributed data processing configurations. Cultivate advantages. In the present invention, the protocol provided for object exchange is therefore no central clock supply mechanism is required! It is. Support for the global time system This method takes into account the time delay between when the data signal is generated and when it is processed. It becomes possible to Therefore, wasted time can be taken into account, even if For example, the dynamic behavior of the control circuit can be improved. With the help of a global time reference, A computing node that generates a signal may interpret a time value as an information value or a signal value. can be transferred together. This time value changes from the local time reference to the global time reference. is converted to A receiving computing node that processes the information signal forwards Convert the time value to the local time reference of the node, thereby generating the signal. The total delay from when an item is created to when it is processed can be determined. distributed data processing The advantage of being able to scale your configuration to almost any degree can be maintained without significant expense. be done. The method according to the present invention applies to "broadcast" systems and "point-to-point" systems. It is convenient because it can be used for both.

本願発明の主要な利点は、個々のノードのクロックが、たとえばカウンタ値の調 整によっであるノードのクロックに同期化されることがない点である。しかし、 その代わりに、各ノードは変換によって別のノードにおける時間を計算すること ができる。本願発明では、ローカル時間を連続してまたは不連続に補正する必要 がなくなり、各ノードが、別のノードの実時間を計算できる。したがって、複数 の/−ドがあり、その内部クロックの安定性がそれぞれ異なる場合、時間変化率 が異なるときでも、線形またはほぼ線形の時間変化、広範囲の同期化を有するよ り安定したクロックが提供される。時間変化の違いによって生じるクロック・カ ウンタ値の差は、変換によって簡単に解消することができる。The main advantage of the invention is that the clocks of individual nodes are The point is that it is not synchronized to the clock of a certain node by setting. but, Instead, each node calculates the time at another node by transforming Can be done. In the present invention, it is necessary to correct the local time continuously or discontinuously. is eliminated, and each node can calculate the real time of another node. Therefore, multiple If there are several /- codes whose internal clocks have different stability, the time rate of change is linear or near-linear time variation, with wide range of synchronization even when provides a stable clock. Clock voltage caused by differences in time changes Differences in counter values can be easily resolved by conversion.

本願発明の実施例は、従属請求項で特徴付けられる。Embodiments of the invention are characterized in the dependent claims.

次に、図面を参照して本発明について説明する。Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

図1は、本願発明に従ったデータ処理構成の原理を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing the principle of a data processing configuration according to the present invention.

図2は、タイミング関係を説明する助けとなる図である。FIG. 2 is a diagram that helps explain timing relationships.

図3は、変換方程式を説明する助けとなる図である。FIG. 3 is a diagram that helps explain the conversion equation.

図1に示すように、データ処理構成は、CANユニットCERと、CEIないし CR2を含む。各CANユニットは、例示的構成を表すものにすぎないが、いわ ゆる基本CANユニットとして実施される。すなわち、コンピユーテイング・ノ ードCNRおよびCNIないしCN4と共に、CANコントローラCANRおよ びC,”、N1ないしCAN4が提供されている。CAMコントローラは受入れ フィルタリングおよび入力バッファリングを扱う。オブジェクト管理およびアプ リケ−/ヨンは、コンピユーテイング・ノードによって実行される。個々のCA Nユニットは、データ・バスBによって相互に接続されている。個々のCAMユ ニット間で交換されるメツセージまたはオブジェクトは、コンピユーテイング・ ノードか呟それと関連するオブジェクト・レベルおよび転送レベルを介してデー タ・バスBに到着する。これとは逆に、オブジェクトは、データ・バスから、転 送レベルおよびオブジェクト・レベルを介してコンピユーテイング・ノードに到 着する。CAN構造によれば、転送レベルとデータ・バスBの間に物理レベルも 挿入されている。As shown in FIG. 1, the data processing configuration consists of a CAN unit CER, CEI or Contains CR2. Although each CAN unit represents only an exemplary configuration, It is implemented as a basic CAN unit. In other words, computing Along with the CAN controllers CANR and CNI to CN4, C,”, N1 to CAN4 are provided.The CAM controller accepts Handles filtering and input buffering. Object management and apps Recall/yon is performed by a computing node. individual CA The N units are interconnected by data bus B. Individual CAM Messages or objects exchanged between units are A node sends data through its associated object level and transport level. Arrive at Ta Bus B. Conversely, objects are transferred from the data bus. reach the computing node through the transport level and the object level. wear it. According to the CAN structure, there is also a physical level between the transfer level and data bus B. It has been inserted.

ここで考慮しているCANシステムは、「同報通信」方式に従って動作する。The CAN system considered here operates according to a "broadcast" scheme.

しかし、以下で述べる本願発明は、「2地点間」システムにおいても実施可能で ある。However, the claimed invention described below can also be implemented in a "point-to-point" system. be.

本願発明によれば、各ノードがそれ自体のクロック時間を他のノードのクロック 時間と比較することができる。この目的で、1つのノードがバスに同期メツセー ジを供給する。この同期メツセージは、他のメツセージと同様にビット・フレー ムから構成される。ビットは、そのメツセージが同期メツセージであるという指 示を含む。According to the present invention, each node uses its own clock time to clock other nodes' clocks. It can be compared with time. For this purpose, one node sends a synchronous message to the bus. supply the ji. This synchronous message is a bit frame like any other message. It consists of The bit indicates that the message is a synchronous message. including indications.

優先順位つきでまたはなしでノードから送られた同期メツセージがバスに到着す ると、他のすべてのノードがこの同期メツセージを受信する。他のすべてのノー ドは、このメツセージを受信した時点で、その瞬間カウンタ値を記録する。ノー ドから送られる同期メツセージは、送信側ノードのカウンタ値を含むことができ るが、必ずしもそうする必要はない。このメツセージは、時間の記録をめる要求 であればよい。Synchronous messages sent by a node with or without priority arrive on the bus. All other nodes then receive this synchronization message. All other no When the message is received, the card records the instantaneous counter value. No Synchronous messages sent from a node can include the sending node's counter value. However, it is not necessary to do so. This message is a request to record time. That's fine.

同期メツセージ、すなわち、時間の読取りをめる要求が供給された時点で、送信 側ノードを含む各ノードで、できるだけ同時にかつ確実に時間の読取りを行わな ければならない。Send a synchronous message, i.e., when a request to read the time is provided. Make sure that each node, including side nodes, reads the time as simultaneously and reliably as possible. Must be.

最大限に正確な同時性を確保するための1つの可能な方法は、受信されたメゾセ ージの開始エツジの瞬間におけるそのカウンタ値を記録することである。この瞬 間には、どの受信側ノードも、受信したメツセージが同期化要求であるかどうか 知っていない。そのことは、メツセージ全体が届いたときに初めて決定できる。One possible way to ensure maximum accurate simultaneity is to The first step is to record the counter value at the moment of the starting edge of the page. this moment In between, any receiving node determines whether the received message is a synchronization request or not. I don't know. That can only be determined when the entire message is received.

すなわち、メツセージ全体から、それが同期化要求だったかどうかを確認するこ とができる。受信したメツセージは同期化要求と関係がないことが該メツセージ の評価で示された場合、記録されたカウンタ値は再び削除される。しかし、同期 化要求であることか示された場合は、記録されたカウンタ値は保持され、受信側 ノードが後でこの値をバスに供給することができる。That is, it is possible to check from the entire message whether it was a synchronization request or not. I can do it. The received message is not related to the synchronization request. If the evaluation indicates that the recorded counter value is deleted again. But sync If the request is indicated as a request, the recorded counter value is retained and the receiver A node can later supply this value to the bus.

記憶プロセスの後、個々のノードは、記録されたカウンタ値をバスに伝送し、各 ノードが他のノードの内部クロックについて知っているようになる。After the storage process, the individual nodes transmit the recorded counter values onto the bus and each Nodes become aware of other nodes' internal clocks.

最大限に正確な同時性を得るにあたっては、必ずしもビット・フレームの開始エ ツジで同期化する必要はない。ノードの内部クロックのカウンタ値を記録するこ とができる、フレーム内の他の時点も考えられ、それを使用することも可能であ る。For the most accurate simultaneity, it is not necessary to There is no need to synchronize with Tsuji. Recording the counter value of the node's internal clock Other points in the frame are also possible and can be used. Ru.

長いフレームの場合、CANプロトコルでは、フレームの開始エツジの後、伝送 マスクで、すなわちハードウェア手段によるトリガを通じて同期化を繰り返すこ とができる。すなわち、フレーム内の所定のビットのエツジで、受信側コンピユ ーテイング・ノードの走査ラスタが受信中のフレームのマスクに適合される。For long frames, the CAN protocol requires that after the starting edge of the frame the transmission Repeating the synchronization with a mask, i.e. through triggering by hardware means. I can do it. That is, at the edge of a given bit within a frame, the receiving computer The scanning raster of the scanning node is adapted to the mask of the frame being received.

これを「ハード同期化」と称する。このハード同期化が必要なのは、送信側クロ ックと受信側クロックの動作の違いによって、走査マスクが、受信中のフレーム のマスクから大きく逸脱して、ビットの識別、すなわちフレームの評価が不可能 になるのを避けるためである。したがって、受信側ノードのローカル・ビット時 間カウンタが、受信したメツセージの開始エツジとハード同期化点とで新たにカ ウントを開始する。これとは別に、各ノードの内部クロックは引き続き動作し、 停止しない。ただし、ノードの内部クロックのカウンタ値は、受信したフレーム の開始エツジの瞬間、またはハード同期化の瞬間に記録される。This is called "hard synchronization." This hard synchronization is required because the sender clock Due to differences in the behavior of the clock and receiver clock, the scan mask may deviates so much from the mask that it is impossible to identify the bits, i.e. to evaluate the frame. This is to avoid becoming Therefore, when the receiving node's local bit The interval counter is newly counted between the starting edge of the received message and the hard synchronization point. start counting. Apart from this, each node's internal clock continues to operate and Do not stop. However, the counter value of the node's internal clock is recorded at the moment of the start edge of the synchronization, or at the moment of hard synchronization.

それぞれの場合に、所定の瞬間におけるノードの内部クロックのカウンタ値が記 録される。特に、CANの場合、その後に初めてメツセージ全体が評価され、エ ラーが訂正される。その後に初めて、メツセージが同期化要求であるかどうか確 認することができる。In each case, the counter value of the node's internal clock at a given moment is recorded. will be recorded. In particular, in the case of CAN, only then the entire message is evaluated and the error error is corrected. Only then can you check if the message is a synchronization request. can be approved.

内部クロックの動作が一様であることが保証されるときは、内部クロックの動作 は一様にならないが、単一の時点における時間比較で十分である。個々のノード の内部クロックを表すカウンタのカウンタ速度が異なるが、一様すなわち線形で ある場合は、2つの連続する時点でのカウンタ値の伝送で十分である。カウンタ 値が時間に線形で依存しない場合は、検証に3つ以上の時点が必要となる。When the operation of the internal clock is guaranteed to be uniform, the operation of the internal clock is not uniform, but a time comparison at a single point in time is sufficient. individual nodes The counter speeds of the counters representing the internal clock of In some cases, transmission of the counter value at two consecutive points in time is sufficient. counter If the value does not depend linearly on time, more than two time points are required for validation.

本願発明によれば、各ノードが他のノードの実時間を計算することができる。According to the present invention, each node can calculate the real time of other nodes.

したがって、ローカル時間の連続的補正も不連続的補正も行う必要はない。この ため、複数のノードがあり、その内部クロックの安定性がそれぞれ異なる場合、 線形またはほぼ線形の時間変化を有するより安定したクロックで程度の高い同期 化が提供される。異なる時間変化率が存在するときでも、時間変化の違い、すな わち非線形特性によって生じるクロック・カウンタ値の差は、変換によって簡単 に解消することができる。Therefore, there is no need to perform either continuous or discontinuous correction of local time. this Therefore, if there are multiple nodes with different internal clock stability, Higher degree of synchronization with more stable clocks with linear or near-linear time variations provided. Even when different rates of change exist, the difference in time change, i.e. In other words, differences in clock/counter values caused by nonlinear characteristics can be easily converted. can be resolved.

複数のノードがある場合は、1つまたは少なくとも数個のノードをマスタ・ノー ド、すなわち最も安定したクロックを有するノードとして宣言しようと努める。If you have multiple nodes, make one or at least a few nodes the master node. , the node with the most stable clock.

こうすれば、すべてのノードが同期化要求に応じてバスにカウンタ値を通知する 必要がなくなり、かつバスに情報が過剰にロードされることが避けられる。たと えば、同期化コマンドに応じて1つのノードをマスタ・ノードとして選択した場 合、同期化要求に応じてこのマスク・ノードだけがバスを介して他のノードにこ のカウンタ値を通知すればよく、その後に他のノードはその時間をマスク時間と 関連付けることができる。他のノードは、マスク時間を適切に変換した後、相互 に通信できるようになる。This way, all nodes post their counter values to the bus in response to synchronization requests. This eliminates the need and avoids overloading the bus with information. and For example, if you select one node as the master node in response to a synchronization command, If so, only this mask node can communicate with other nodes across the bus in response to a synchronization request. All you have to do is notify the counter value of can be associated. Other nodes can interact with each other after converting the mask time appropriately. will be able to communicate with

しかし、同期化要求に応じて、すべてのノードが最初にそのカウンタ読取り値を バスに通知し、それによって他のノードに通知すべき場合、この通知は、適切に 提供されたプロトコルを用いて、どのノードが最も安定したクロックを有するか を決定するために行われる。その後、各ノードが、どのノードをマスタ・ノード として選択するかについて合意することができる。その後、本願発明に従ったタ イミング情報の相対化が行える。However, in response to a synchronization request, all nodes first check their counter readings. If the bus should be notified and thereby other nodes, this notification should be properly Which node has the most stable clock using the provided protocol carried out to determine. Each node then determines which node is the master node. We can agree on what to choose. Thereafter, the tag according to the claimed invention Timing information can be relativeized.

本願発明によれば、前述のI EEE刊行物に列挙されたエラーa)、b)、C )を避けることができる。このため、時間を、したがって大域時間基準を測定す る際の精度が大幅に向上する。According to the present invention, errors a), b), C ) can be avoided. This makes it difficult to measure time and therefore the global time reference. This greatly improves the accuracy when

このように、本願発明では、同期化要求の直後に、すなわち同一フレーム内で、 ノードがそれ自体の時間を通知する必要も、ローカル・クロックを停止または調 整する必要もない。本願発明によれば、まず時間の測定をめる要求だけが出され 、その後、その要求が実際に時間の測定をめるものかどうかが判断される。In this way, in the present invention, immediately after a synchronization request, that is, within the same frame, Nodes need to advertise their own time or stop or adjust their local clock. There's no need to adjust it. According to the claimed invention, only a request to measure time is first issued. , then it is determined whether the request actually requires a time measurement.

時間の測定をめるものでなかった場合、測定された時間は再び削除される。測定 をめるものであった場合は、測定された時間がさらに記憶され、後の情報ギャッ プに他のノードに送信される。If the time measurement is not correct, the measured time is deleted again. measurement The measured time is also stored for future information gaps. is sent to other nodes on the fly.

図1に従って共通大域時間基準を生成するには、1つのコンピユーテイング・ノ ードとそのローカル時間基準を、参照コンピユーテイング・ノードCNRおよマ スク・コンピユーテイングCNRは、そのCANコントローラCANRを介して バスにアクセスする。参照コンピユーテイング・ノードから送信された時間同期 化情報は、該タイミング情報が伝送プロトコルに含まれる場合、受信側ノードに よって認識される。伝送プロトコルを識別できるかどうかに基づいて、バスを介 して伝送されるオブジェクトが有効かどうかを認識することができる。受信側ノ ードは、まず転送プレインにおける着信オブジェクトを調べて、オブジェクトが 有効かどうかを決定する。次に、オブジェクト・レベルで、このオブジェクトが タイミング情報を含むかどうかが確認される。To generate a common global time reference according to Figure 1, one computing node node and its local time reference to the reference computing node CNR and its local time reference. The school computing CNR via its CAN controller CANR Access the bus. Time synchronization sent from the reference computing node timing information is transmitted to the receiving node if the timing information is included in the transmission protocol. Therefore, it is recognized. via the bus based on whether the transmission protocol can be identified. can recognize whether the transmitted object is valid or not. Receiving side The code first examines the incoming object in the forwarding plane and determines whether the object is Determine whether it is valid. Then, at the object level, this object It is checked whether timing information is included.

オブジェクトが送信または受信される厳密な瞬間に関する情報は、転送レベル外 から、接続されたコンピユーテイング・ノードに供給されるものとする。インプ リメンテーションはCANコントローラ内で行われる。転送レベルの送信情報ま たは受信情報は、オブジェクト・レベルを介して、またはCANコントローラの 出力信号を介してコンピユーテイング・ノードに供給される。Information about the exact moment an object is sent or received is outside the transport level. , to the connected computing nodes. imp Rementation takes place within the CAN controller. Transmission level transmission information or or received information via the object level or in the CAN controller. A computing node is provided via an output signal.

大域時間基準の生成、すなわちコンピユーテイング・ノードの同期化については 、あるコンピユーテイング・ノードをマスク・コンピユーテイング・ノードまた は参照コンピユーテイング・ノードとして選択した後に、この参照コンピユーテ イング・ノードCNRが同期化オブジェクトを送信し、その同期化オブジェクト が他のすべてのコンピユーテイング・ノードでほぼ同時に受信されるものとする 。すなわち、オブジェクトの受信は、すべてのネットワーク・ノードにおいて十 分な精度で同時であるとみなすことができる。同期化オブジェクトの送信は、参 照コンピユーテイング・ノードの転送レベルで決定され、同期化オブジェクトの 受信は他のコンピユーテイング・ノードの転送レベルで決定される。すべての転 送レベルは、その関連するコンピユーテイング・ノードにメツセージを供給する 。各フンピユーティング・ノードは、転送レベルからメ・クセージを受信すると 、そのローカル時間を記憶する。すなわち、参照コンピユーテイング・ノードも そのローカル時間を記憶する。その後、参照コンピユーテイング・ノードで、同 期化オブジェクトが実際にいつ送信されたかが決定される。他のすべてのコンピ ユーテイング・ノードは、同期化オブジェクトか到着した時間を記録する。参照 コンピユーテイング・ノードは、後で、それか記憶している参照時間を他のコン ピユーテイング・ノードに通知する。この参照時間は、同期化オブジェクトが送 信された時間である。他のコンピユーテイング・ノードは同様に、それが記憶し ている時間を他のノードに通知する。したがって、各コンピユーテイング・ユニ ットは参照時間または他のノードの時間を参照しながら、それ自体の時間を計算 することができる。For generating a global time reference, i.e., synchronizing computing nodes. , a computing node can be masked or This reference computing node is selected after you select it as the reference computing node. ing node CNR sends a synchronization object and the synchronization object is received by all other computing nodes approximately simultaneously. . That is, the reception of the object is sufficient at all network nodes. can be considered to be simultaneous with sufficient accuracy. Sending synchronized objects is Determined by the forwarding level of the target computing node and the synchronization object's Reception is determined by the forwarding level of other computing nodes. all rotations The transmission level delivers messages to its associated computing nodes. . When each floating node receives a message from the forwarding level, , remember its local time. i.e. the reference computing node is also Remember that local time. Then, on the reference computing node, It is determined when the initialized object was actually sent. all other compilations The using node records the time the synchronization object arrived. reference The computing node can later share the reference time it remembers with other computers. Notify peering nodes. This reference time is sent by the synchronization object. It's time to believe. Other computing nodes similarly Notify other nodes of the current time. Therefore, each computing A node calculates its own time while referring to a reference time or the time of other nodes. can do.

オブジェクト・レベルからの情報によって転送レベルからのタイミング情報か修 飾できるものとする。すなわち、転送レベルからのタイミング情報を、同期化オ ブジェクトまたは時間比較メツセージとして特徴付けられる特定のオブジェクト とリンクすることができる。たとえば、タイミング情報が、CANコントローラ の出力信号を介して転送レベルからコンピユーテイング・ノードに直接送信され る場合、CAMコントローラは、バス上を通過する各オブジェクトで修飾されず に生成される同期化信号、またはオブジェクト・レベルからの情報で修飾され、 たとえばヘッダまたは識別子によって特徴付けられた特定のオブジェクトによっ てのみ生成される同期化信号を生成する。CANコントローラのこれらのメツセ ージまたは同期化情報が、関連するコンピユーテイング・ノードに発行される瞬 間は、オブジェクト・フレームの開始ビットに対して所定のタイミング関係を有 する。したがって、参照コンピユーテイング・ノードのオブジェクトまたは同期 化オブジェクトの開始ビットが、プロトコルに従ってオブジェクト・フレームに 含まれるすべてのビットが同期化される基準となるビットであることが考慮に入 れられる。すなわち、開始ビットのビット・エツジがオブジェクト・フレームの 最も正確なエツジである。したがって、オブジェクト・フレームの開始ビットは まず、オブジェクトの内容によってその修飾が可能な、未修飾の時間信号を供給 する。したがって、転送レベルで、メツセージが有効であることが確認され、オ ブジェクト・レベルでは、それが時間オブジェクトであることが確認される。し たがって、受信側コンピユーテイング・ノードは、オブジェクトが到着するたび に、ローカル時間を決定しそれを記憶することができる。Timing information from the transfer level can be modified by information from the object level. It should be something that can be displayed. That is, the timing information from the transfer level is transferred to the synchronization a specific object characterized as an object or a time-comparison message can be linked with. For example, if the timing information is is sent directly from the transport level to the computing node via the output signal of , the CAM controller is unqualified with each object that passes on the bus. or modified with information from the object level, For example, by a specific object characterized by a header or an identifier. generates a synchronization signal that is only generated when These features of CAN controller The moment the page or synchronization information is published to the associated computing node. have a predetermined timing relationship with respect to the start bit of the object frame. do. Therefore, the reference computing node object or synchronization The start bit of the converted object is added to the object frame according to the protocol. It takes into account that all included bits are reference bits to be synchronized. It can be done. That is, the bit edge of the start bit is This is the most accurate edge. Therefore, the start bit of the object frame is First, it provides an unqualified time signal that can be modified by the contents of the object. do. Therefore, at the forwarding level, the message is verified to be valid and At the object level, it is confirmed that it is a time object. death Therefore, each time an object arrives, the receiving computing node can determine the local time and remember it.

オブジェクトの識別後、オブジェクトが参照コンピユーテイング・ノードから供 給されるタイミング情報を含まないことが確認された場合、受信側ノードの記憶 されているローカル時間が削除される。しかし、タイミング情報が含まれている ことが確認された場合は、削除機構は動作せず、ローカル時間を記憶されたまま にすることができる。参照時間または他のノードの時間を通知することにより、 ローカル時間の時間関係が確立される。After the object is identified, the object is If it is determined that the supplied timing information is not included, the memory of the receiving node The current local time will be deleted. But it contains timing information If this is confirmed, the deletion mechanism will not work and the local time will still be remembered. It can be done. By announcing the reference time or the time of other nodes, A local time time relationship is established.

原則的に、クロックが安定している場合、各コンピユーテイング・ノードに必要 なのは、それ自体の時間と、参照時間またはその他の時間を認識することだけで ある。各コンピユーテイング・ノードは、これらの時間に関する知識から、参照 時間に対する将来のローカル時間を外挿することができる。この特徴はどのノー ドにも当てはまる。したがって、各コンピユーテイング・ノードは、バスに伝送 すべきオブジェクトを、参照時間に基づいて計算されたタイミング情報と共に提 供することができる。したがって、送信側ノードも接続された受信側ノードも、 このタイミング情報を同一のイベント、すなわち参照コンピユーテイング・ノー ドの参照時間と関連付けることができる。前提条件は、すべてのメツセージまた はオブジェクトがすべてのネットワーク・ノードでほぼ同時に現れることである 。In principle, if the clock is stable, each computing node requires All it does is recognize its own time and a reference time or any other time. be. From its knowledge of these times, each computing node It is possible to extrapolate future local time relative to time. This feature This also applies to de. Therefore, each computing node transmits to the bus object with timing information calculated based on the reference time. can be provided. Therefore, both the sending node and the connected receiving node This timing information can be used for the same event, i.e. reference computing node. can be associated with the reference time of the code. The prerequisite is that all messages or is that the object appears at all network nodes almost simultaneously .

CANコンピユーテイング・ノードの時間基準は一般に、一定の周波数で発振す る発振器とカウンタとを備える。個々の発振器の周波数は通常互いに異なるので 、コンピュータの時間基準も異なる。同期化オブジェクトとメツセージまたは同 期化信号が転送レベルからコンピユーテイング・ノードに送信された後、同期化 点が確立されると、各コンピユーテイング・ノードは、将来に備えて、他のカウ ンタの周波数に関する知識を使って、参照時間に基づき、それ自体の時間、およ び他のノードのローカル時間との関係を計算する。他のコンピユーテイング・ノ ードの時間基準の周波数が分からない場合、それぞれのコンピユーテイング・ノ ードのローカル時間基準を決定できるようにするために、2つの同期化プロセス を連続して実行しなければならない。それによって、最初の概算で、コンピユー テイング・ノードの時間基準によるカウンタ値が、時間の一次関数を形成すると 想定される。個々のコンピユーテイング・ノードの時間基準の非線形特性は、同 期化プロセスを定期的に繰り返すことによって考慮に入れられる。The time reference of a CAN computing node typically oscillates at a constant frequency. It is equipped with an oscillator and a counter. Since the frequencies of the individual oscillators are usually different from each other , the computer time standards are also different. Message or synchronization object Synchronization occurs after a synchronization signal is sent from the transport level to the computing node. Once a point has been established, each computing node can Using knowledge of the frequency of the and the relationship with the local time of other nodes. Other computing If you do not know the frequency of the time reference for each In order to be able to determine the local time reference for the must be executed consecutively. Thereby, in a first approximation, the computer If the counter value according to the time reference of the tying node forms a linear function of time, then is assumed. The nonlinear characteristics of the time base of individual computing nodes are This is taken into account by periodically repeating the periodization process.

図1に示すコンピユーテイング・ノードの好ましい構成では、各ノードが、クロ ック生成機構TRおよびT1ないしT4と、キャプチャ・レジスタCRRおよび CRIないしCR4を備えている。記号で示したように、CANコントローラは 、バスBからオブジェクトを受信すると、関連するキャプチャ・レジスタCRi に、関連するクロック生成機構Tiの瞬間時間を保持することをめるコマンドを 供給する。保持動作は、受信されたオブジェクト・フレームの開始パルスによっ て行われる。オブジェクト・フレームの評価後、このフレームがタイミング情報 を含んでいると決定された場合、クロック生成機構Tiの決定されたローカル時 間は記憶されたままになり、そうでない場合は、ローカル時間が削除される。In the preferred configuration of computing nodes shown in Figure 1, each node capture registers TR and T1 to T4 and capture registers CRR and Equipped with CRI or CR4. As shown in the symbol, the CAN controller , upon receiving an object from bus B, the associated capture register CRi , a command is given to cause the associated clock generation mechanism Ti to hold the instantaneous time. supply The holding action is triggered by the received object frame start pulse. will be carried out. After evaluating the object frame, this frame contains timing information. , the determined local time of the clock generation mechanism Ti The local time will remain remembered, otherwise the local time will be deleted.

バス稼働時間は何の役割も果たさないとみなされ、すべてのネットワーク・ノー ドでバス上のオブジェクトがほぼ同時に存在するので、各コンピユーテイング・ ノードのCANコントローラによる時間の記録をめるコマンドの発行、または転 送レベルからコンピユーテイング・ノードへの適切なメツセージの送信、および それに続くすべてのコンピユーテイング・ノードでのローカル時間の記憶が、は ぼ同時に発生する。Bus uptime is assumed to play no role and all network nodes Since the objects on the bus exist almost simultaneously in each computing Issuing or transferring a command to record time by the node's CAN controller sending appropriate messages from the transmission level to the computing node, and Subsequent memory of local time on all computing nodes is occur at about the same time.

図2は、コンピユーテイング・ノードCNHの大域時間基準を考慮に入れて、コ ンピユーテイング・ノードCAN1からコンピユーテイング・ノードCAN2に オブジェクトを送信する際の時間関係について説明している。時間基準TRとの 差が△T1である時間基準TIを有するコンピユーテイング・ノードCANIは 、時点Aにセンサの走査信号を生成する。この走査信号は、優先順位を考慮に入 れて、時点Sにバスに供給され、時点EにCANユニツ1−CF2に受信される 。Figure 2 shows the cost-effectiveness of the computing node CNH, taking into account the global time reference. From computing node CAN1 to computing node CAN2 It explains the time relationship when sending objects. With time reference TR A computing node CANI with a time reference TI with a difference of ΔT1 is , generate a sensor scanning signal at time A. This scanning signal takes priority into account. is applied to the bus at time S and received by CAN units 1-CF2 at time E. .

CAMユニットCE2は、参照時間TRとの差が△T2である時間基準T2を有 する。時点Eに受信されたオブジェクトは、時点Vに処理される。したがって、 時点Aにおける信号の生成と、時点Vにおける信号情報の処理との時間差はDに なる。本願発明により、受信側コンピユーテイング・ノードが、共通時間基準に 基づいて、オブジェクトの受信時間とその処理だけでなく、このコンピユーテイ ング・ノードが、共通時間基準に対する送信の時点Aを受信側ノードに通知した 場合には、コンピユーテイング・ノードにおけるオブジェクトの送信の時点も確 認することが可能となる。したがって、たとえば定期的プロセスで、全遅延時間 りを考慮に入れることができる。The CAM unit CE2 has a time reference T2 whose difference from the reference time TR is ΔT2. do. Objects received at time E are processed at time V. therefore, The time difference between the generation of the signal at time A and the processing of the signal information at time V is D. Become. The present invention allows receiving computing nodes to use a common time reference. Based on the reception time of the object and its processing as well as this computer The sending node has informed the receiving node of the point in time A of the transmission relative to a common time reference. In some cases, the point of transmission of the object at the computing node is also It becomes possible to recognize the So, for example, in a periodic process, the total delay time can be taken into account.

図3は、2つのコンピユーテイング・ユニットに2つの線形時間従属クロックが ある場合の変換方程式の例を示している。ノードMおよびノードにのクロック時 間Uをめる。クロック時間は、修正なしの方程式で記述することができる。Figure 3 shows two linear time dependent clocks on two computing units. An example of a conversion equation in a certain case is shown. Node M and the clock time to the node Take a pause. Clock time can be described by an unmodified equation.

ただし、△は傾き、tは時間、0は開始値またはオフセットである。However, Δ is the slope, t is the time, and 0 is the start value or offset.

UM (t) =ΔM −t +OM UK (D =ΔK −t +OK コンピユーテイング・ノードには、仮定した時点t、および1+−一こおける2 つの時間読取り値を選択した後、ノードMの記憶されているクロック値UK(t 。UM (t) = ΔM - t + OM UK (D = ΔK - t + OK The computing node has an assumed time t, and 2 at 1+-1 After selecting one time reading, the stored clock value UK(t .

)およびUK(t+−+ )と伝送されたクロック値UM(t+)およびUM( t、−+)を使って、次の変換方程式を計算することができる。) and UK(t+-+) and the transmitted clock values UM(t+) and UM( t, −+) can be used to calculate the following transformation equation.

UM (t+ ) −UM (t+−+ )OK、M =UK (L−+ )  AK、M (t+−+ −t。)コンピユーテイング・ノードMに、対応する方 程式を適用する。この方程式では、ノードにの記憶されている時点および伝送さ れた時点を使って、次式を計算することができる。UM (t+) -UM (t+-+) OK, M = UK (L-+) AK, M (t+-+-t.) corresponding to computing node M Apply the equation. In this equation, the node has a stored point in time and a transmitted Using the time points given, we can calculate the following equation:

UK (t+ ) UK (t+−+ )OM、K =UM (t、、 )−Δ M、K (t+−+ to)以上の方程式および図3から、各々の関与するコン ピユーテイング・ノードが時間読取り時に時間値を記憶する必要があることは明 白である。UK (t+) UK (t+-+) OM, K = UM (t,,) - Δ M, K (t + - + to) From the above equations and Figure 3, each involved component is It is clear that the computing node needs to remember the time value when reading the time. It is white.

実際に大域時間基準を生成する手順について、修飾付きタイミング情報を参照し ながら説明する。伝送されるオブジェクトにおける参照コンピユーテイング・ノ ードのタイミング情報には、オブジェクト・フレーム内のヘッダ(wXX壬子が ある。ヘッダには所定の番号が割り当てられる。ヘッダは、時間比較メツセージ が含まれていることを受信側ノードに知らせる。メツセージの優先順位付けが可 能である。この構成は、すべてのコンピユーテイング・ノードに共通に適用され る。参照コンピユーテイング・ノードからの第1のオブジェクトによって、接続 されたコンピユーテイング・ノードの同期化機構を起動すると好都合である。各 コンピユーテイング・ノードは、第1の時間オブジェクトを受信した後、その同 期化機構によって、受信されたオブジェクトの各開始パルスに反応する。各コン ピユーテイング・ノードは、第2のオブジェクトを受信すると、開始パルスが同 期化が行われる時点であることを知る。それによって、たとえばキャプチャ・レ ジスタ内の削除機構が動作不能になり、したがって新しいローカル時間値は記録 されない。参照コンピユーテイング・ノードがらの第3のオブジェクトによって 、このノードの送信側参照時間が通信される。Refer to the qualified timing information for instructions on actually generating the global time reference. I will explain. Reference computing information in transmitted objects The timing information for the code includes the header (wXX Miko) in the object frame. be. A predetermined number is assigned to the header. The header is a time comparison message Notify the receiving node that the Messages can be prioritized It is Noh. This configuration applies commonly to all computing nodes. Ru. Connected by the first object from the reference computing node It may be advantageous to activate the synchronization mechanism of the computed node. each After receiving the first time object, the computing node A synchronization mechanism responds to each received object initiation pulse. Each controller When the peering node receives the second object, the starting pulse is Know that it is time for periodization to occur. This allows you to capture, e.g. The deletion mechanism in the register becomes inoperable and therefore new local time values are not recorded. Not done. by a third object from the reference computing node , the sender reference time of this node is communicated.

本願発明の支援により、オブジェクトに関するタイミング情報をすべてのノード に拡張する形で処理するための大域時間基準を、分散データ処理構成に導入する ことが可能となる。そのために必要な同期化機構は、データ転送プロトコルによ って決定される。この種のインプリメンテ−シランにより、利用可能になったタ イミング情報を、中央クロッキング機構を必要とせずに直列データ・バスを介し て直接獲得することができる。分散データ処理構成を問題なく拡張できるという 利点は維持される。With the help of the present invention, timing information about objects can be distributed to all nodes. Introduces a global time reference into distributed data processing configurations for processing in a manner that extends to becomes possible. The synchronization mechanism required for this is provided by the data transfer protocol. It is determined that This type of implementer silane has made it possible to transfer timing information over a serial data bus without the need for a central clocking mechanism. can be obtained directly. Distributed data processing configurations can be scaled up without problems. The benefits are maintained.

SA ’185 フロントページの続き (51) Int、 C1,5識別記号 庁内整理番号HO4L 12/40 ISA '185 Continuation of front page (51) Int, C1,5 identification code Office reference number HO4L 12/40 I

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.データ・バスを介する直列データ転送によって相互に通信し、各々がそれ自 体のクロック生成システムを有し、データ・バスを介してタイミング情報を交換 する、コンピューティング・ユニットを動作させる方法であって、a)時間合せ 開始信号がデータ・バスに供給され、b)各コンピューティング・ユニットが、 時間合せ開始信号を識別した時、それ自体の時間値を記憶し、 c)各コンピューティング・ユニットが次に、後のある時点で、記憶しているそ れ自体の時間値を他のコンピューティング・ユニットに転送し、d)各コンピュ ーティング・ユニットが、他のコンピューティング・ユニットから受信した時間 値を記憶し、 e)各コンピューティング・ユニットが、記憶しているそれ自体の時間値を、記 憶している他のコンピューティング・ユニットの時間値と比較し、それ自体の現 在値を考慮に入れて他のコンピューティング・ユニットの現在時間値を計算する ことを特徴とする方法。1. They communicate with each other by serial data transfer over a data bus, and each has an internal clock generation system and exchanges timing information via a data bus A method of operating a computing unit, comprising: a) time alignment; a) a start signal is provided to the data bus; b) each computing unit: When the time alignment start signal is identified, it stores its own time value; c) Each computing unit then, at some later point in time, d) transfers its own time value to other computing units; and d) time received by a computing unit from other computing units. remember the value, e) Each computing unit records its own time value that it remembers. It compares the time values of other computing units it has stored and Calculate the current time value of other computing units taking into account the current value A method characterized by: 2.a)2つ以上の時間合せ開始信号が、連続した時点にデータ・バスに供給さ れ、 b)各コンピューティング・ユニットが、時間合せ開始信号を識別した時、対応 するそれ自体の時間値を記憶し、 c)各コンピューティング・ユニットが次に、後のある時点で、記憶しているそ れ自体の時間値を他のコンピューティング・ユニットに転送し、d)各コンピュ ーティング・ユニットが、他のコンピューティング・ユニットから受信した時間 値を記憶し、 e)各コンピューティング・ユニットが、記憶しているそれ自体の時間値を、記 憶している他のコンピューティング・ユニットの時間値と比較し、それ自体の現 在時間値を考慮して他のコンピューティング・ユニットの現在時間値を計算する ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。2. a) Two or more timing start signals are applied to the data bus at consecutive times. Re, b) When each computing unit identifies the time alignment start signal, responds remembers its own time value to c) Each computing unit then, at some later point in time, d) transfers its own time value to other computing units; and d) time received by a computing unit from other computing units. remember the value, e) Each computing unit records its own time value that it remembers. It compares the time values of other computing units it has stored and Calculate current time values of other computing units considering time-in-time values A method according to claim 1, characterized in that. 3.1つまたは複数の時間合せ開始信号が1つのコンピューティング・ユニット によってデータ・バスに供給されることを特徴とする、請求項1または請求項2 に記載の方法。3. One or more timing start signals in one computing unit Claim 1 or Claim 2, characterized in that the data bus is supplied by The method described in. 4.データ・シリーズの特性部分を時間合せ開始信号として使用することを特徴 とする、請求項2または請求項3に記載の方法。4. Characterized by using the characteristic part of the data series as a time alignment start signal The method according to claim 2 or claim 3, wherein 5.時間合せ開始信号に関する検証データが、時間合せ開始信号を含むデータ・ シリーズと共に提供されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。5. Verification data regarding the time adjustment start signal is data including the time adjustment start signal. 5. The method according to claim 4, characterized in that it is provided with a series. 6.コンピューティング・ユニットが、時間合せ開始信号に属する検証データを 認識できない場合に、各コンピューティング・ユニットが、データ・バス上に時 間合せ開始信号が出現したときに記憶したそれ自体の時間値を再び削除すること を特徴とする、請求項5に記載の方法。6. The computing unit receives verification data belonging to the timing start signal. If not recognized, each computing unit will have a Delete again its own time value that was stored when the timing start signal appeared. 6. A method according to claim 5, characterized in that: 7.データ・シリーズの第1のパルス・エッジを時間合せ開始信号として使用す ることを特徴とする、請求項4に記載の方法。7. Use the first pulse edge of the data series as the timing start signal. 5. The method according to claim 4, characterized in that: 8.データ・シリーズが長いとき、受信したデータのビット識別用に、データ・ シリーズに含まれる同期化信号を使って受信側コンピューティング・ユニットが 生成するパルス・ラスタのハードウェア同期化が提供されている場合に、同期化 信号を時間合せ開始信号として使用することを特徴とする、請求項4に記載の方 法。8. When the data series is long, the data The receiving computing unit uses the synchronization signals included in the series. Synchronize if hardware synchronization of the pulse raster to be generated is provided. The method according to claim 4, characterized in that the signal is used as a time adjustment start signal. Law. 9.直列データ・バスを介して相互に通信し、それ自体のローカル時間基準を有 し、オブジェクト・レベルおよび転送レベルを介してデータ・バスに到着するオ ブジェクトを、またその逆にデータ・バスから到着するオブジェクトを相互間で 交換する、分散コンピューティング・ユニットを備えたデータ処理構成であって 、オブジェクトの受信後に、転送レベルから、関連するコンピューティング・ノ ードにメッセージを転送するための手段が設けられており、このコンピューティ ング・ノードがローカル時間基準と同期化させるための同期化機構を含むことを 特徴とするデータ処理構成。9. communicate with each other via a serial data bus and have their own local time reference. and the objects arriving on the data bus via the object level and transport level. objects arriving from the data bus and vice versa. a data processing configuration with distributed computing units that replace , after receiving the object, from the transport level, the associated computing node A means is provided to forward the message to the A synchronization mechanism is included to synchronize the local time reference with the local time reference. Characteristic data processing configuration. 10.同期化機構が、ローカル時間(TR、T1ないしT4)を記憶するための 記憶機構(CRR、CR1ないしCR4)を有することを特徴とする、請求項9 に記載のデータ処理構成。10. The synchronization mechanism stores local time (TR, T1 to T4). Claim 9, characterized in that it has a storage mechanism (CRR, CR1 to CR4). Data processing configuration described in . 11.同期化構成がキャブチャ・レジスタ(CRR、CR1ないしCR4)を含 むことを特徴とする、請求項9または請求項10に記載のデータ処理構成。11. If the synchronization configuration includes capture registers (CRR, CR1 through CR4) The data processing arrangement according to claim 9 or 10, characterized in that: 12.各コンピューティング・ノードが、ローカル時間基準としてのカウンタを 備えた発振器を含むことを特徴とする、請求項9ないし請求項11のいずれかに 記載のデータ処理構成。12. Each computing node has a counter as a local time reference. Any one of claims 9 to 11, characterized in that the oscillator comprises an oscillator with Data processing configuration as described. 13.メッセージ転送手段が、転送レベルを、直接にまたはオブジェクト・レベ ルを介して、関連するコンピューティング・ノードに接続することを特徴とする 、請求項9ないし請求項12のいずれかに記載のデータ処理構成。13. The message transport means can change the transport level directly or at the object level. connected to the associated computing node via a , the data processing configuration according to any one of claims 9 to 12.
JP6509838A 1992-10-15 1993-10-15 Continuous carburizing of metal strip Expired - Lifetime JP2944755B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6509838A JP2944755B2 (en) 1992-10-15 1993-10-15 Continuous carburizing of metal strip

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4140017.8 1991-12-04
JP27730592 1992-10-15
JP28752392 1992-10-26
JP28752492 1992-10-26
JP4-344472 1992-12-24
JP4-277305 1992-12-24
JP34447292 1992-12-24
JP4-287524 1992-12-24
JP4-287523 1992-12-24
PCT/JP1993/001486 WO1994009175A1 (en) 1992-10-15 1993-10-15 Method of continuously carburizing metal strip
JP6509838A JP2944755B2 (en) 1992-10-15 1993-10-15 Continuous carburizing of metal strip

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06508460A true JPH06508460A (en) 1994-09-22
JP2944755B2 JP2944755B2 (en) 1999-09-06

Family

ID=27530640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6509838A Expired - Lifetime JP2944755B2 (en) 1992-10-15 1993-10-15 Continuous carburizing of metal strip

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2944755B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004538737A (en) * 2001-08-18 2004-12-24 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Oscillator frequency correction method
JP2020501407A (en) * 2016-11-15 2020-01-16 ヴィオニア ユーエス インコーポレイティド System and method for synchronizing processor operation over a communication network

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5534629B2 (en) * 2012-03-27 2014-07-02 関東冶金工業株式会社 Heat treatment method, heat treatment apparatus, and heat treatment system
EP2871248A4 (en) * 2012-07-04 2015-12-16 Kanto Yakin Kogyo Co Ltd Heat treatment method, heat treatment device, and heat treatment system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02156758A (en) * 1988-12-08 1990-06-15 Nec Corp Time synchronizing system
JPH02212911A (en) * 1989-02-14 1990-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Timing method for digital time unit
JPH0395660A (en) * 1989-09-08 1991-04-22 Nec Corp System time setting method for plural central processing unit method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004538737A (en) * 2001-08-18 2004-12-24 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Oscillator frequency correction method
JP2020501407A (en) * 2016-11-15 2020-01-16 ヴィオニア ユーエス インコーポレイティド System and method for synchronizing processor operation over a communication network

Also Published As

Publication number Publication date
JP2944755B2 (en) 1999-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5402394A (en) Process for generating a common time base for a system with distributed computing units
US7366205B2 (en) Method for synchronizing nodes of a communications system
US7280565B2 (en) Synchronous clocked communication system with decentralized input/output modules and method for linking decentralized input/output modules into such a system
US6535926B1 (en) Time synchronization system for industrial control network using global reference pulses
US6959017B2 (en) Synchronizing system using IEEE 1394 serial bus standard
US7689687B2 (en) Communication controller with automatic time stamping
JP4767178B2 (en) System and method for maintaining a common sense of time on a network segment
CN100550700C (en) The communication system and the method that are used for the synchronous communication cycle
CN111343039B (en) Communication synchronization method and node in distributed acquisition system
JP2006101539A (en) Network transfer arrangement
EP0613271B1 (en) Method and apparatus for time synchronization of bus type local area networks including hierarchical networks
JPH11177554A (en) Control system and actuator node
EP3903454A2 (en) A tsn enabled controller
KR100909296B1 (en) Method and apparatus for synchronizing at least one user of a bus system and a corresponding bus system
JP2007060400A (en) Method and system for controlling communication timing
JP2006148907A (en) Time synchronizing method in periodically operating communication system
CN111343228B (en) Distributed time synchronization protocol for asynchronous communication system
US7496099B2 (en) Communication controller for coordinating transmission of scheduled and unscheduled messages
US20030014680A1 (en) Method and bus system for synchronizing a data exchange between a data source and a control device
JP2008306648A (en) Data relaying apparatus, data relaying method and communication network system
JPH06508460A (en) How to generate a common time reference for systems with distributed computing units
AU2002340733B2 (en) Method and device for producing program interruptions in subscribers to a bus system, and corresponding bus system
Turski A global time system for CAN networks
KR100597436B1 (en) Cycle time synchronization appparatus for wireless 1394 system and method therefor
JP2007243747A (en) Transmission timing setting method of on-vehicle lan and electronic control unit