JPH118639A - クロック信号準備装置および方法 - Google Patents

クロック信号準備装置および方法

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JPH118639A
JPH118639A JP10142869A JP14286998A JPH118639A JP H118639 A JPH118639 A JP H118639A JP 10142869 A JP10142869 A JP 10142869A JP 14286998 A JP14286998 A JP 14286998A JP H118639 A JPH118639 A JP H118639A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワークに接続されている制御装置１０
のプロセッサ１５０に対するクロック信号準備装置を、
低コストでもって、周波数調整に対する精度を高めかつ
周囲の条件が変化しても対応することができるようにす
る。 【解決手段】 プロセッサに供給可能である第１クロッ
ク信号Ｔ１を発生する発振器１３０と、Ｔ１を変える制
御可能なクロック信号変化装置１３５と、ネットワーク
を介して伝送可能な通信信号に依存してクロック信号変
化装置を制御する制御信号ＳＴを発生するための制御回
路１２０とを備えて成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワークに接
続されている制御装置のプロセッサに対するクロック信
号準備装置および対応する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原理的には任意のネットワークに使用可
能であるが、本発明およびそれが基礎としている問題点
を、直列バス構造を有しているＣＡＮシステム（ＣＡＮ
＝Controller Area Network）を介して相互に接続され
ている車両用制御装置に基づいて説明する。ＣＡＮシス
テムに対する詳細は、Etschberger 著“Controller Are
a Network”（Hansa Verlag 1994）に記載されている。
【０００３】例えば機関制御装置、ポンプ制御装置、ブ
レーキ制御装置等のようなこの種の制御装置に使用され
るプロセッサは通例、振動クオーツの形の発振器の外部
クロック信号が供給される。クロック周波数を調整設定
する精度は、当該プロセッサの計算精度に直接作用す
る。
【０００４】この外部の振動クオーツにおいて障害が発
生するかまたはこれが完全に故障すると、所属の制御装
置の機能は多少なりとも障害を受けるかまたはそれ以上
全く維持されなくなる可能性がある。このような障害
が、例えば機関制御装置のような重要な車両用制御装置
において発生すると、このために通例、車両は最も不都
合な場合には動けない状態になる。
【０００５】振動クオーツの障害の確率は予測される作
動寿命に関連して無視できるほど僅かではないので、こ
の種の障害を回避するための相応の防護措置を講ずる必
要がある。
【０００６】本発明が基礎としているこの問題を解決す
るための糸口として一般に、付加的な、冗長的な発振器
ないしバックアップ発振器を用意する。
【０００７】しかし制御装置毎に同じ精度の同一の振動
クオーツを２重に設けることはコストがかかりすぎる。
それ故に、付加的な、しかし非常に簡単化されたバック
アップ発振器を制御装置のプロセッサに設けることが提
案された。しかしバックアップ発振器の簡単化された構
成に基づいて、これにより使用することができるクロッ
ク周波数には非常に高い公差があり、それは＋／−５０
％にまでなることがある。
【０００８】確かに原理的には、この著しく簡単化され
たバックアップ発振器を制御装置の製造期間に測定しか
付くロック信号を測定結果に応じて調整することができ
る。
【０００９】しかしこの手法は、一方において煩雑であ
りかつ他方において現実的には全く満足できるものでは
ない。というのは、この手法では、周囲条件、例えば作
動温度の起こり得る変動が考慮されていないからであ
る。従ってこの手法の場合、付加的に、少なくとも１回
の、バックアップ発振器の温度特性の補償が必要であ
り、このために更に所要コストが高められることにな
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、このような欠点が取り除かれるようにしたクロック
信号準備装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この課
題は本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成
を有するクロック信号準備装置によって解決される。ま
た、請求項１５には請求項１に対応する方法が記載され
ている。
【００１２】このような本発明の、ネットワークに接続
されている制御装置のプロセッサに対するクロック信号
準備装置および対応する方法は。公知の種々の解決手段
に比して、周波数調整に対する高い精度を有しておりか
つ周囲条件に変動があれば自立的に追従調整しながら動
作することができるという利点を有している。
【００１３】本発明の対象ではその上原理的には、制御
装置に高価な標準発振器を使用しないで、その代わりに
大きな公差を有している比較的廉価な発振器を使用する
ことができる。必要とされる同期時間（同調時間）が当
該用途で受け入れられない場合には、 マルチ・マスタ
原理に代わって、制御装置を比較的廉価な発振器によっ
てマスタ・スレーブ原理で作動するようにするとよい。
【００１４】本発明が基礎としている思想は、ネットワ
ークを介して入ってくる通信信号を、クロック信号変化
装置を制御するための制御信号を導出しかつこれにより
当該発振器の公差を補正するために利用することにあ
る。
【００１５】その他の請求項には、請求項１に記載の装
置の有利な実施例および改良例が記載されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】有利な実施例によれば、プロセッ
サに供給可能である第２のクロック信号を発生するため
の第２の発振器と、第１の作動モードにおいて第１のク
ロック信号を制御装置のプロセッサに接続しかつ第２の
作動モードにおいて第２のクロック信号を制御装置のプ
ロセッサに接続するための調整設定可能な接続装置とが
設けられている。この構成は、上述したマルチ・マスタ
原理に適している。
【００１７】別の有利な実施例によれば、第２のクロッ
ク信号の障害の有無を判断するための判断装置が設けら
れている。これにより、プロセッサに接続すべき発振器
を選択するための判断基準を用意することができる。
【００１８】別の有利な実施例によれば、調整設定信号
を用いて、判断装置が第２のクロック信号を障害有りと
判断したとき、第１の作動モードを調整設定しかつ、判
断装置が第２のクロック信号を障害なしと判断したと
き、第２の作動モードを調整設定する制御回路が設けら
れている。
【００１９】別の有利な実施例によれば、クロック信号
変化装置は第１のクロック信号の周波数を変化する。周
波数補正は、周波数がプロセッサの計算精度に直接影響
するから特別に有利である。
【００２０】別の有利な実施例によれば、クロック信号
変化装置は第１の発振器に後置接続されている分周器お
よび／または制御可能な周波数逓倍器を制御可能な有し
ている。１つの分周器および１つの周波数逓倍器を設け
れば、特別有利である。
【００２１】別の有利な実施例によれば、ネットワーク
は、通信信号が、所定の形態を有する、有利には複数の
所定のフィールドから成るデータメッセージを有してい
るように構成されている。
【００２２】別の有利な実施例によれば、ネットワーク
を介して伝送される通信信号からのデータメッセージの
所定のフィールドの受信性能を求めるための調査装置が
設けられている。
【００２３】別の有利な実施例によれば、この調査装置
は、データメッセージの所定のフィールドを記憶するた
めの不揮発性の第１の記憶装置と、ネットワークを介し
て伝送された通信信号を前記データメッセージの所定の
フィールドと比較するための比較装置とを有している。
【００２４】別の有利な実施例によれば、制御回路は、
データメッセージの所定のフィールドが受信可能になる
まで制御信号を変化によって調整するように構成されて
いる。この形式の調整は特別簡単でかつコストの面で有
利に実施可能である。
【００２５】別の有利な実施例によれば、制御回路は、
制御信号の変化によって、データメッセージの所定のフ
ィールドが受信可能である領域を確定し、かつ制御信号
を確定された領域の中間値に調整するように構成されて
いる。これにより。例えば周囲条件の変動に基づいて、
クロック信号が僅かに変動しても、プロセッサの機能性
には作用しないという利点が得られる。それ故にこの場
合、調整は稀に繰り返せばよいだけである。
【００２６】別の有利な実施例によれば、調整された制
御信号を記憶するための有利には不揮発性の第２の記憶
装置が設けられている。これにより、調整の開始の際
に、その前に求められた制御信号によって始めることが
できかつそれ故に調整のために必要とされる時間が僅か
になるという利点が得られる。
【００２７】別の有利な実施例によれば、制御回路はプ
ロセッサを有している。このことは、付加的な構成要素
が必要とされず、既存のプロセッサを作動するために適
したソフトウェアを用意しさえすればよいという利点を
有している。即ちこの場合、プロセッサは、ネットワー
クを介して所定の通信信号が受信可能であるかどうかに
依存してその固有のクロック周波数を変化する。
【００２８】別の有利な実施例によれば、ＣＡＮネット
ワークは直列の、線形バスを有するＣＡＮネットワーク
である。
【００２９】
【実施例】次に本発明を図示の実施例に付き図面を用い
て詳細に説明する。
【００３０】図１には、２つの独立した制御装置の形の
複合制御装置が略示されている。２つの制御装置のうち
１つは本発明のクロック信号調製装置の実施例を有して
いる。
【００３１】図１には、機関制御装置の形の第１の制御
装置１０およびポンプ制御装置の形の第２の制御装置２
０が図示されている。これら制御装置はＣＡＮシステム
（ＣＡＮ＝Contoroller Area Network）の枠内で直
列、線形バス５を介して相互に接続されている。
【００３２】分かり易くするために、それぞれの制御装
置１０，２０に対して、本発明にとって重要な構成部分
しか図示されていない。１００，２００でそれぞれの信
号調製回路が示され、１０５，２０５でそれぞれの内部
バスが示され、１５０，２５０でそれぞれのプロセッサ
が示され、１８０，２８０で所定のクロック信号Ｔ２を
発生するための発振器としてのそれぞれの振動クオーツ
が示されている。
【００３３】参照番号１９０，２９０はそれぞれのバッ
クアップクロック信号準備装置を表している。これらは
制御装置１０ないし２０の当該のプロセッサ１５０ない
し２５０に設けられている。
【００３４】それぞれの発振器１８０ないし２８０と一
緒に、それぞれのバックアップクロック信号準備装置は
本発明のクロック信号準備装置の実施例を形成する。ク
ロック信号準備装置について以下に制御装置１０のみを
例に詳細に説明する。
【００３５】図１に図示の複合制御装置の作動は次のよ
うに経過する。
【００３６】一般に、ＣＡＮシステムは、制御装置１
０，２０が同じ権限を有しているマルチ・マスター原理
に従って動作する。この原理は、制御装置１０，２０の
一方が故障した場合に、他方がバス５に接続されている
別の構成要素が完全に使用可能に留まるという利点を有
している。
【００３７】バス５を介して制御装置１０，２０は相互
に交信しかつこのようにしてこれらのそれぞれの機能の
ために必要な情報を交換する。アドレッシングはＣＡＮ
システムでは所定のフォーマットのデータメッセージの
形において行われる。データメッセージは固定の内容を
有する前以て決められた数のフィールドと任意に使用で
きる内容を有する前以て決められた数のフィールドとを
有している。データメッセージの間に、所定の中間空間
がある。データメッセージには更に固定のメッセージ時
間およびビット時間が定められている。
【００３８】通常作動時、発振器としてのそれぞれの振
動クオーツ１８０，２８０はそれに属する制御層内１０
ないし２０のプロセッサ１５０ないし２５０にクロック
信号Ｔ２を供給する。それぞれのプロセッサ１５０，２
５０はそれぞれの内部場医１０５，２０５を介して相応
の周辺構成要素に接続されており、かつ殊に、インタフ
ェースとして機能するそれぞれの信号調製回路１００，
２００を介して共通のバス５に接続されている。
【００３９】バス５が空いているとき、それぞれの制御
装置１０，２０はデータメッセージを伝送し始める。デ
ータメッセージに含まれている識別子は、データメッセ
ージの内容、例えば機関温度または水圧を特徴付けかつ
送信の際にバスアクセスの優先度を決定する。
【００４０】２つの伝送要求が衝突するとき、比較的低
い優先度を有する伝送要求は後の新たに試行を行わなけ
ればならない。
【００４１】データメッセージは通例、すべての別の制
御装置ないしネットワーク構成要素によって受信されか
つ確認されるが、所定の制御装置によってしか必要とさ
れない。受信したデータメッセージが興味があるかどう
かの決定をそれぞれの制御装置が識別子と識別子の固有
のリストとの比較によって決定する。一致すると、受信
されたデータメッセージは転送されかつ独自のプロセッ
サにおいて使用することができる。
【００４２】従って通常作動時において振動クオーツ１
８０はクロック信号Ｔ２をプロセッサ１５０に供給す
る。その際バックアップクロック信号準備装置１９０は
振動クオーツ１８０のクロック信号Ｔ２に障害がないか
どうか、殊にその周波数安定性を監視する。
【００４３】さて振動クオーツ１８０中に障害が発生す
るとき、このことをバックアップクロック信号準備装置
１９０が検出しかつそこに含まれているバックアップ振
動クオーツ１３０を（図２参照）クロック信号発生器と
して使用し、その際この発生器は、大きな公差を含んで
いる該発生器の周波数をバス５を介して伝送される通信
信号の受信性能に従って調整する。
【００４４】この調整過程を以下に、図２を参照して説
明する。図２には、本発明のクロック信号準備装置の実
施例が拡大して略示されている。
【００４５】図２には、同じかまたは機能の同じ構成部
分には図１と同じ参照番号が付されており、これらにつ
いては繰り返して説明しない。
【００４６】殊に図２には、図１で１９０で示されてい
たバックアップクロック信号準備装置が詳細に示されて
いる。その際１１０は信号調製回路であり、１２０は制
御回路であり、１２５は判断装置であり、１２６は調査
装置であり、１３０はクロック信号Ｔ１を発生するため
のバックアップ振動クオーツであり、１３５は分周器の
形のクロック信号変化装置であり、１４０は制御可能な
スイッチの形の接続装置であり、１４５は別の信号調製
回路でありかつＰＫは略示されているプロセッサコア、
即ち計算ユニットである。更に、ＳＴは制御装置１２０
によって発生される制御信号であり、かつＳＳはこれに
よって発生される切換ないし接続信号である。
【００４７】この装置の作動は次の通りである。
【００４８】通常作動時、判断装置１２５が発振器１８
０のクロック信号Ｔ２に障害があるかどうかを検出す
る。
【００４９】判断の結果に応じて、制御回路１２０は接
続装置１４０に対する接続信号ＳＳを発生する。
【００５０】判断装置１２５がクロック信号Ｔ２を障害
なしと判断するとき、制御回路１２０は接続装置１４０
を、振動クオーツ１８０のクロック信号Ｔ２をプロセッ
サコアＰＫに接続するための上側の位置（実線）に設定
する。
【００５１】判断装置１２５がクロック信号Ｔ２を障害
ありと判断するとき、制御回路１２０は接続装置１４０
を下側の位置（破線）にセットしかつこのようにして振
動クオーツ１８０のクロック信号Ｔ２をプロセッサコア
ＰＫから切り離す。
【００５２】次に調査装置１２６はネットワークから伝
送されかつ内部バス１０５を介して転送される通信信号
からのデータメッセージの所定のフィールドの受信性能
を調べる。
【００５３】このために調査装置１２６は有利には、デ
ータメッセージの所定のフィールドを例えば製造時の初
期プログラミングに従って記憶するための不揮発性の第
１のメモリ（図示されず）を含んでいる。更に、調査装
置１２６はネットワークを介して受信された通信信号を
データメッセージの所定のフィールドと比較するための
比較装置（図示されず）を含んでいる。
【００５４】制御回路１２０は、調査装置１２６の出力
信号に従ってデータメッセージの所定のフィールドが受
信可能になるまで、周波数を変化するためのクロック信
号変化装置１３５を制御するための制御信号ＳＴを変え
る。それから制御回路は制御信号ＳＴの更なる変化によ
って、データメッセージの所定のフィールドが受信可能
である、制御信号ＳＴの領域を確定する。更に、制御回
路は制御信号ＳＴをこのようにして確定された領域の中
心値に調整設定する。この調整過程は、必要の場合、デ
ータメッセージの所定のフィールドの受信の判断基準が
もはや満たされていないとき殊に、繰り返すことができ
る。即ち、中間介挿されたクロック信号変化装置１３５
によるクロック信号Ｔ１の周波数の連続的な追従制御が
可能である。
【００５５】而して殊に２つの障害状況を区別すること
ができる： ａ）振動クオーツ１８０の障害が正常な始動後に生じる ｂ）障害はリセットの際に既に生じたので、全く始動に
こぎ着けない。
【００５６】ａ）の場合、通常作動と並列に既に、バッ
クアップ振動クオーツ１３０の調整を行って、障害が生
じた際にプロセッサ１５０の機能を継ぎ目なく維持する
ことができるようにすることが所望される。その際得ら
れる調整データ、即ち制御信号ＳＴの少なくとも１つの
適当な値をメモリにファイルすることができる。
【００５７】ｂ）の場合、振動クオーツ１８０はそもそ
も振動せず、このことは通例、プロセッサ１５０によっ
て、所謂ロックビットが所定の時間内にセットされない
ことによって検出される。この場合調整は必要に応じて
全く最初から始めなければならず、このためにある程度
の時間遅延が生じる。振動クオーツ１８０がともかく、
例えば出荷時最終テストの際に既に一度は機能した場合
には、ａ）で説明したように調整データに対して設けら
れているメモリを不揮発性書き込み・読み出しメモリと
して設けるようにすれば、対処することができる。
【００５８】この実施例において、制御回路１２０，作
動モード調整設定装置１２５および調査装置１２６は既
存の構成要素、殊にプロセッサ１５０自体の構成要素を
使用することができることを指摘しておく。
【００５９】本発明を有利な実施例に基づいて説明して
きたが、本発明はそれに制限されるものではなく、種々
の変形が可能である。
【００６０】殊に本発明はデータメッセージの所定のフ
ィールドを受信できるかを求めることに制限されていな
い。標準データメッセージ全体を受信できるかを求める
こともできる。
【００６１】同様に、例えば適当な時間測定装置を使用
して、固定されたメッセージ時間およびビット時間に基
づいた同期を実現することができる。
【００６２】更に、周波数に代わってまたはそれに対し
て付加的に、クロック信号Ｔ１の別の信号パラメータに
影響を及ぼすようにすることができる。
【００６３】分周器に代わって、周波数逓倍器、これら
の組み合わせまたは別の形式の周波数制御部、例えば電
圧制御発振器を使用することができる。
【００６４】更に、ネットワークはバスネットワークで
ある必要はなく、光ネットワークまたは無線ネットワー
クであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの独立した制御装置の形の複合制御装置が
略示されており、そのうち１つは本発明の、制御装置の
プロセッサに対するクロック信号調製装置を有している
ブロック回路略図である。
【図２】本発明のクロック信号準備装置の実施例の拡大
略図である。
【符号の説明】
５ バス、 １０，２０ 制御装置、 １００，１４
５，２００ 信号調製回路、 １０５，２０５ 内部バ
ス、 １２０ 制御回路、 １２５ 作動モード調製設
定装置、 １２６ 調査装置、 １３０ バックアップ
発振器、 １３５クロック信号変化装置、 １４０ 接
続装置、 １５０，２５０ プロセッサ、 １８０，２
８０ 発振器、 １９０，２９０ バックアップクロッ
ク信号準備装置、 Ｔ１ 第１クロック信号、 Ｔ２
第２クロック信号、ＳＴ 制御信号、 ＳＳ 接続信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター グロスハンス ドイツ連邦共和国 ホッホドルフ／エンツ シュタインバイスシュトラーセ ６ (72)発明者 カイ−ラルス バルベホーエン ドイツ連邦共和国 ミュンヒェン アルト シュトラーセ 109

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ネットワークに接続されている制御装置
    （１０）のプロセッサ（１５０）に対するクロック信号
    準備装置において、該プロセッサ（１５０）に供給可能
    である第１のクロック信号（Ｔ１）を発生するための第
    １の発振器（１３０）と、該第１の発振器（１３０）に
    よって発生された第１のクロック信号（Ｔ１）を変化す
    るための制御可能なクロック信号変化装置（１３５）
    と、ネットワークに接続されていて、ネットワークを介
    して伝送可能な通信信号に依存して前記クロック信号変
    化装置（１３５）を制御するための制御信号（ＳＴ）を
    発生するための制御回路（１２０）とを備えていること
    を特徴とするクロック信号準備装置。
  2. 【請求項２】 前記プロセッサ（１５０）に供給可能で
    ある第２のクロック信号（Ｔ２）を発生するための第２
    の発振器（１８０）と、第１の作動モードにおいて前記
    第１のクロック信号（Ｔ１）を前記制御装置（１０）の
    プロセッサ（１５０）に供給しかつ第２の作動モードに
    おいて前記第２のクロック信号（Ｔ２）を前記制御装置
    （１０）のプロセッサ（１５０）に供給するための調整
    設定可能な接続装置（１４０）とを備えている請求項１
    記載のクロック信号準備装置。
  3. 【請求項３】 前記第２のクロック信号（Ｔ２）の障害
    の有無を判断するための判断装置（１２５）を備えてい
    る請求項２記載のクロック信号準備装置。
  4. 【請求項４】 前記制御回路（１２０）は、調整設定信
    号（ＳＳ）を用いて、前記判断装置（１２５）が前記第
    ２のクロック信号（Ｔ２）を障害有りと判断したとき、
    前記第１の作動モードに切換えかつ、前記判断装置（１
    ２５）が前記第２のクロック信号（Ｔ２）を障害なしと
    判断したとき、前記第２の作動モードに切換える請求項
    ３記載のクロック信号準備装置。
  5. 【請求項５】 前記クロック信号変化装置（１３５）は
    前記第１のクロック信号（Ｔ１）の周波数を変化する請
    求項１から４までのいずれか１項記載のクロック信号準
    備装置。
  6. 【請求項６】 前記クロック信号変化装置（１３５）は
    前記第１の発振器（１３０）に後置接続されている制御
    可能な分周器および／または制御可能な周波数逓倍器を
    有している請求項５記載のクロック信号準備装置。
  7. 【請求項７】 前記ネットワークは、通信信号が、所定
    の形態を有する、有利には複数の所定のフィールドから
    成るデータメッセージを有しているように構成されてい
    る請求項１から６までのいずれか１項記載のクロック信
    号準備装置。
  8. 【請求項８】 前記ネットワークを介して伝送される通
    信信号からのデータメッセージの所定のフィールドの受
    信性能を求めるための調査装置（１２６）を備えている
    請求項７記載のクロック信号準備装置。
  9. 【請求項９】 前記調査装置（１２６）は、データメッ
    セージの所定のフィールドを記憶するための不揮発性の
    第１の記憶装置と、前記ネットワークを介して伝送され
    た通信信号を前記データメッセージの所定のフィールド
    と比較するための比較装置とを有している請求項８記載
    のクロック信号準備装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御回路（１２０）は、前記デー
    タメッセージの所定のフィールドが受信可能になるまで
    前記制御信号（ＳＴ）を変化によって調整するように構
    成されている請求項８または９記載のクロック信号準備
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御回路（１２０）は、前記制御
    信号（ＳＴ）の変化によって、前記データメッセージの
    所定のフィールドが受信可能である領域を確定し、かつ
    前記制御信号を前記確定された領域の中間値に調整する
    ように構成されている請求項１０記載のクロック信号準
    備装置。
  12. 【請求項１２】 前記調整された制御信号（ＳＴ）を記
    憶するための有利には不揮発性の第２の記憶装置を備え
    ている請求項１から１１までのいずれか１項記載のクロ
    ック信号準備装置。
  13. 【請求項１３】 前記制御回路（１２０）はプロセッサ
    （１５０）を有している請求項１から１２までのいずれ
    か１項記載のクロック信号準備装置。
  14. 【請求項１４】 前記ＣＡＮネットワークは直列の、線
    形バス（５）を有するＣＡＮネットワークである請求項
    １から１３までのいずれか１項記載のクロック信号準備
    装置。
  15. 【請求項１５】 ネットワークに接続されている制御装
    置（１０）のプロセッサ（１５０）に対するクロック信
    号を準備する方法において、第１のクロック信号（Ｔ
    １）を発生し、該第１のクロック信号（Ｔ１）を前記プ
    ロセッサに供給し、ネットワークを介して伝送された通
    信信号を検出しかつ前記検出された通信信号に依存して
    前記第１のクロック信号（Ｔ１）を変化することを特徴
    とするクロック信号準備方法。
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