DE112019006851T5

DE112019006851T5 - Slave-ausrüstung, zeitsynchronisationsprogramm, eingebettetes system und zeitsynchronisationsverfahren

Info

Publication number: DE112019006851T5
Application number: DE112019006851.2T
Authority: DE
Inventors: Akio Idehara; Hirotaka Motai; Yurika TERADA; Bampei KAJI; Toshiyuki OTANI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2021-11-18
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: WO2020183572A1; JP6918268B2; DE112019006851B4; US20210351856A1; JPWO2020183572A1; TW202034100A; US11831402B2

Abstract

Ein Slave-Knoten (300) ist Slave-Ausrüstung, der gemäß einem Steuerframe arbeitet, der von einem Master-Knoten (200) übertragen wird. Der Slave-Knoten berechnet eine Steuerframe-Statistik, die eine Statistik ist von einem oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung übertragen wird/werden, und schätzt einen Master-Umgebungswert auf Grundlage der berechneten Steuerframe-Statistik. Der Slave-Knoten misst einen Slave-Umgebungswert. Der Slave-Knoten schätzt eine Frequenzabweichung einer Master-Uhr auf Grundlage des geschätzten Master-Umgebungswertes und schätzt eine Frequenzabweichung einer Slave-Uhr auf Grundlage des gemessenen Slave-Umgebungswertes. Der Slave-Knoten modifiziert einen Uhr-Wert der Slave-Uhr auf Grundlage einer Differenz zwischen der Frequenzabweichung der Master-Uhr und der Frequenzabweichung der Slave-Uhr.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Zeitsynchronisation zwischen einem Master-Knoten und einem Slave-Knoten.
Stand der Technik
Um die Zeit eines Master-Knotens mit der Zeit eines Slave-Knotens zu synchronisieren, wird ein Synchronisationsframe zwischen dem Master-Knoten und dem Slave-Knoten periodisch übertragen.
In der Patentliteratur 1 wird ein Verfahren zum Korrigieren eines Zeitfehlers in einer einzelnen eingebetteten Einrichtung offenbart.
Die einzelne eingebettete Einrichtung enthält eine RTC und eine Systemuhr. Das in Patentliteratur 1 offenbarte Verfahren ermöglicht Korrektur eines Fehlers zwischen der von einer RTC angezeigten Zeit und der von der Systemuhr angezeigten Zeit. RTC ist eine Abkürzung für Real Time Clock (dt. Echtzeituhr).
Liste der Anführungen
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2017-020852
Kurzfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Damit ein Zustand der Zeitsynchronisation zwischen dem Master-Knoten und dem Slave-Knoten aufrechterhalten werden kann, ist eine Erhöhung einer Frequenz von Kommunikation des Synchronisationsframes erforderlich. Die Erhöhung der Frequenz von Kommunikation des Synchronisationsframes verursacht jedoch eine Erhöhung des Kommunikationsverkehrs des Synchronisationsframes und eine Erhöhung einer Verarbeitungslast für die Kommunikation des Synchronisationsframes. In diesem Fall kann die Kommunikation eines Steuerframes vom Master-Knoten zum Slave-Knoten durch die Kommunikation des Synchronisationsframes beeinflusst werden, so dass der Slave-Knoten möglicherweise nicht korrekt arbeitet.
Das in Patentliteratur 1 offenbarte Verfahren ist ein Verfahren für die einzelne eingebettete Einrichtung und kann daher nicht ohne Modifikation auf die Zeitsynchronisation zwischen Knoten angewendet werden, bei denen verschiedene Typen von Frames kommuniziert werden.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Zeitsynchronisation zwischen Knoten zu ermöglichen und gleichzeitig den Kommunikationsverkehr des Synchronisationsframes zu reduzieren.
Technische Lösung
Slave-Ausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet gemäß einem von Master-Ausrüstung übertragenen Steuerframe.
Die Slave-Ausrüstung umfasst:

eine Slave-Uhr, die eine Uhr-Einrichtung ist;
eine Statistik-Berechnungseinheit, um eine Steuerframe-Statistik, die eine Statistik ist von einem oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung übertragen wird/werden;
eine Master-Umgebungswert-Schätzeinheit, um einen Master-Umgebungswert, darstellend eine Betriebsumgebung der Master-Ausrüstung, zu schätzen auf Grundlage der berechneten Steuerframe-Statistik;
eine Slave-Umgebungswert-Messeinheit, um einen Slave-Umgebungswert, darstellend eine Betriebsumgebung der Slave-Ausrüstung, zu messen;
eine Frequenzabweichung-Schätzeinheit, um eine Frequenzabweichung einer in der Master-Ausrüstung enthaltenen Master-Uhr zu schätzen auf Grundlage des geschätzten Master-Umgebungswertes, und eine Frequenzabweichung der Slave-Uhr zu schätzen auf Grundlage des gemessenen Slave-Umgebungswertes; und
eine Uhr-Korrektureinheit, um einen Uhr-Wert der Slave-Uhr zu modifizieren auf Grundlage einer Differenz zwischen der Frequenzabweichung der Master-Uhr und der Frequenzabweichung der Slave-Uhr.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zeitsynchronisation zwischen der Master-Ausrüstung und der Slave-Ausrüstung auf Grundlage einer Statistik von einem oder mehr Steuerframe(s) erreicht werden, die von der Master-Ausrüstung an die Slave-Ausrüstung übertragen wird/werden. Das heißt, die Zeitsynchronisation zwischen Knoten kann durchgeführt werden, während der Kommunikationsverkehr eines Synchronisationsframes reduziert wird.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines eingebetteten Systems 100 in Ausführungsform 1.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Master-Knotens 200 in Ausführungsform 1.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Betriebseinheit 210 und einer Zeitsynchronisationseinheit 220 in Ausführungsform 1.
4 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Slave-Knotens 300 in Ausführungsform 1.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Betriebseinheit 310 und einer Zeitsynchronisationseinheit 320 in Ausführungsform 1.
6 ist ein Flussdiagramm einer Abstimmphase (Master-Knoten) in Ausführungsform 1.
7 ist ein Diagramm, das eine Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 in Ausführungsform 1 zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm einer Abstimmphase (Slave-Knoten) in Ausführungsform 1.
9 ist ein Diagramm, das eine Master-Umgebungswert-Tabelle 102 in Ausführungsform 1 zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm einer Betriebsphase (Zeitsynchronisation) in Ausführungsform 1.
11 ist ein Flussdiagramm eines Uhr-Korrekturprozesses (S130) in Ausführungsform 1.
12 ist ein erklärendes Diagramm für Probleme in Ausführungsform 1.
13 ist ein erklärendes Diagramm für die Probleme in Ausführungsform 1.
14 ist ein erklärendes Diagramm für die Probleme in Ausführungsform 1.
15 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm des Master-Knotens 200 in Ausführungsform 1.
16 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm des Slave-Knotens 300 in Ausführungsform 1.

Beschreibung der Ausführungsformen
In einer Ausführungsform und in den Zeichnungen sind identische Elemente oder entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen. Eine Beschreibung von Elementen, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie die Bezugszeichen von erläuterten Komponenten, ist gegebenenfalls weggelassen oder vereinfacht. Pfeile in den Zeichnungen veranschaulichen hauptsächlich Datenflüsse oder Verarbeitungsabläufe.
Ausführungsform 1.
Die Zeitsynchronisation zwischen einem Master-Knoten und einem Slave-Knoten wird anhand der 1 bis 16 beschrieben.
*** Beschreibung der Konfiguration ***
Anhand von 1 wird eine Konfiguration eines eingebetteten Systems 100 beschrieben. Das eingebettete System 100 enthält einen Master-Knoten 200 und einen Slave-Knoten 300.
Der Master-Knoten 200 ist eine eingebettete Einrichtung, die in dem eingebetteten System 100 enthalten ist und als „Master-Ausrüstung“ bezeichnet sein kann.
Der Slave-Knoten 300 ist eine eingebettete Einrichtung, die in dem eingebetteten System 100 enthalten ist und als „Slave-Ausrüstung“ bezeichnet sein kann.
Der Master-Knoten 200 und der Slave-Knoten 300 kommunizieren über ein Steuerungsnetzwerk 109.
Das Steuerungsnetzwerk 109 ist ein Kommunikationsnetzwerk in dem eingebetteten System 100.
Der Master-Knoten 200 überträgt einen Steuerframe an den Slave-Knoten 300 und der Slave-Knoten 300 arbeitet gemäß dem Steuerframe. Der Master-Knoten 200 und der Slave-Knoten 300 führen einen Synchronisationsprozess aus.
Zum Beispiel ist der Master-Knoten 200 Ausrüstung, um einen Motor an einem Ende eines Förderbands zu steuern und der Slave-Knoten 300 ist Ausrüstung, um einen Motor am anderen Ende des Förderbands zu steuern. Der Master-Knoten 200 und der Slave-Knoten 300 müssen dafür sorgen, dass die Motoren an beiden Enden des Förderbands synchron arbeiten.
Anhand von 2 wird eine Konfiguration des Master-Knotens 200 beschrieben.
Der Master-Knoten 200 ist ein Computer mit Hardware wie einem Prozessor 201, einem Arbeitsspeicher 202, einer Hilfsspeichereinrichtung 203, einer Uhr-Einrichtung 204, einer Kommunikationseinrichtung 205 und einer Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 206. Die Hardware ist durch Signalleitungen wechselseitig verbunden.
Der Prozessor 201 ist eine IC, um arithmetische Prozesse auszuführen und steuert die anderen Hardware-Einrichtungen. Insbesondere ist der Prozessor 201 zum Beispiel eine CPU, ein DSP oder eine GPU.
IC ist eine Abkürzung für Integrated Circuit (dt. integrierte Schaltung).
CPU ist eine Abkürzung für Central Processing Unit (dt. Zentraleinheit).
DSP ist eine Abkürzung für Digital Signal Processor (dt. Digitaler Signalprozessor).
GPU ist eine Abkürzung für Graphics Processing Unit (dt. Grafik-Verarbeitungseinheit).
Der Arbeitsspeicher 202 ist eine flüchtige Speichereinrichtung. Der Arbeitsspeicher 202 wird auch als eine Hauptspeichereinrichtung oder als ein Hauptspeicher bezeichnet. Der Arbeitsspeicher 202 ist zum Beispiel ein RAM. Daten, die in dem Arbeitsspeicher 202 gespeichert sind, werden nach Bedarf in der Hilfsspeichereinrichtung 203 gesichert.
RAM ist eine Abkürzung für Random Access Memory (dt. Direktzugriffsspeicher).
Die Hilfsspeichereinrichtung 203 ist eine nicht-flüchtige Speichereinrichtung. Insbesondere ist die Hilfsspeichereinrichtung 203 zum Beispiel ein ROM, eine HDD oder ein Flash-Speicher. Daten, die in der Hilfsspeichereinrichtung 203 gespeichert sind, werden nach Bedarf in den Arbeitsspeicher 202 geladen.
ROM ist eine Abkürzung für Read Only Memory (dt. Nur-Lese-Speicher).
HDD ist die Abkürzung für Hard Disk Drive (dt. Festplattenlaufwerk).
Die Uhr-Einrichtung 204 ist eine Einrichtung, um ein Zeit darstellendes Uhr-Signal auszugeben.
Die Uhr-Einrichtung 204 ist ein Quarzoszillator und enthält zum Beispiel einen Quarzresonator.
Die Uhr-Einrichtung 204 kann als „Master-Uhr“ bezeichnet sein.
Die Kommunikationseinrichtung 205 umfasst einen Empfänger und einen Übertrager. Insbesondere ist die Kommunikationseinrichtung 205 zum Beispiel ein Kommunikationschip oder eine NIC.
Die Kommunikation für den Master-Knoten 200 erfolgt unter Verwendung der Kommunikationseinrichtung 205.
NIC ist eine Abkürzung für Network Interface Card (dt. Netzwerkschnittstellenkarte).
Die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 206 umfasst eine Eingabeeinrichtung und eine Ausgabeeinrichtung.
Die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 206 umfasst zum Beispiel einen Sensor, eine LED, einen Motor und dergleichen.
LED ist eine Abkürzung für Light Emitting Diode (dt. lichtemittierende Diode).
Ein Umgebungssensor 207 ist ein Sensor, um eine Betriebsumgebung des Master-Knotens 200 zu messen. Der Umgebungssensor 207 ist zum Beispiel ein Thermometer, ein Kreisel, ein Voltmeter oder dergleichen.
Der Master-Knoten 200 enthält Elemente wie eine Betriebseinheit 210 und eine Zeitsynchronisationseinheit 220. Diese Elemente sind durch Software implementiert.
In der Hilfsspeichereinrichtung 203 sind Master-Programme (ein Betriebsprogramm und ein Zeitsynchronisationsprogramm) gespeichert, die den Computer als die Betriebseinheit 210 und die Zeitsynchronisationseinheit 220 arbeiten lassen. Die Master-Programme werden in den Arbeitsspeicher 202 geladen und durch den Prozessor 201 ausgeführt.
Zudem speichert die Hilfsspeichereinrichtung 203 ein OS. Zumindest ein Teil des OS wird in den Arbeitsspeicher 202 geladen und durch den Prozessor 201 ausgeführt.
Der Prozessor 201 führt die Master-Programme während Ausführung des OS aus.
OS ist eine Abkürzung für Operating System (dt. Betriebssystem).
Die Eingabe-/Ausgabedaten für die Master-Programme werden in einer Speichereinheit 290 gespeichert.
Der Arbeitsspeicher 202 funktioniert als die Speichereinheit 290. Anstelle des Arbeitsspeichers 202 oder in Zusammenarbeit mit diesem können jedoch auch Speichereinrichtungen wie die Hilfsspeichereinrichtung 203, ein Register im Prozessor 201 und ein Cache-Speicher im Prozessor 201 als die Speichereinheit 290 funktionieren.
Der Master-Knoten 200 kann eine Vielzahl von Prozessoren umfassen, die den Prozessor 201 ersetzen. Die Vielzahl von Prozessoren teilen sich die Rollen des Prozessors 201.
Die Master-Programme können in einem nicht-flüchtigen Aufzeichnungsmedium wie einer optischen Platte oder einem Flash-Speicher computerlesbar aufgezeichnet (gespeichert) sein.
Anhand von 3 wird jede der Konfigurationen der Betriebseinheit 210 und der Zeitsynchronisationseinheit 220 beschrieben.
Die Betriebseinheit 210 umfasst eine Frame-Kommunikationseinheit 211 und eine Einrichtung-Steuerungseinheit 212.
Die Zeitsynchronisationseinheit 220 umfasst eine Tabelle-Bereitstellungseinheit 221, eine Pseudo-Kommunikationseinheit 222, eine Master-Umgebungswert-Messeinheit 223 und eine Synchronisationsframe-Kommunikationseinheit 224.
Die Funktionen dieser Elemente werden später beschrieben.
Anhand von 4 wird eine Konfiguration des Master-Knotens 300 beschrieben.
Der Slave-Knoten 300 ist ein Computer mit Hardware wie einem Prozessor 301, einem Arbeitsspeicher 302, einer Hilfsspeichereinrichtung 303, einer Uhr-Einrichtung 304, einer Kommunikationseinrichtung 305 und einer Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 306. Die Hardware ist durch Signalleitungen wechselseitig verbunden.
Der Prozessor 301 ist eine IC, um arithmetische Verarbeitung auszuführen und steuert diese anderen Hardwareeinrichtungen. Insbesondere ist der Prozessor 301 zum Beispiel eine CPU, ein DSP oder eine GPU.
Der Arbeitsspeicher 302 ist eine flüchtige Speichereinrichtung. Der Arbeitsspeicher 302 wird auch als eine Hauptspeichereinrichtung oder als ein Hauptspeicher bezeichnet. Der Arbeitsspeicher 302 ist zum Beispiel ein RAM. Daten, die in dem Arbeitsspeicher 302 gespeichert sind, werden nach Bedarf in der Hilfsspeichereinrichtung 303 gesichert.
Die Hilfsspeichereinrichtung 303 ist eine nicht-flüchtige Speichereinrichtung. Insbesondere ist die Hilfsspeichereinrichtung 303 ein ROM, eine HDD oder ein Flash-Speicher. Daten, die in der Hilfsspeichereinrichtung 303 gespeichert sind, werden nach Bedarf in den Arbeitsspeicher 302 geladen.
Die Uhr-Einrichtung 304 ist eine Einrichtung, um ein Zeit darstellendes Uhr-Signal auszugeben.
Die Uhr-Einrichtung 304 ist ein Quarzoszillator und enthält zum Beispiel einen Quarzresonator.
Die Uhr-Einrichtung 304 kann als „Slave-Uhr“ bezeichnet sein.
Die Kommunikationseinrichtung 305 umfasst einen Empfänger und einen Übertrager. Insbesondere ist die Kommunikationseinrichtung 305 zum Beispiel ein Kommunikationschip oder eine NIC.
Die Kommunikation für den Slave-Knoten 300 wird unter Verwendung der Kommunikationseinrichtung 305 durchgeführt.
Die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 306 umfasst eine Eingabeeinrichtung und eine Ausgabeeinrichtung. Die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 306 umfasst zum Beispiel einen Sensor, eine LED, einen Motor und dergleichen.
Ein Umgebungssensor 307 ist ein Sensor, um eine Betriebsumgebung des Slave-Knotens 300 zu messen. Der Umgebungssensor 307 ist zum Beispiel ein Thermometer, ein Kreisel, ein Voltmeter oder dergleichen.
Der Slave-Knoten 300 enthält Elemente wie eine Betriebseinheit 310 und eine Zeitsynchronisationseinheit 320. Diese Elemente sind durch Software implementiert.
In der Hilfsspeichereinrichtung 303 sind Slave-Programme (ein Betriebsprogramm und ein Zeitsynchronisationsprogramm) gespeichert, die den Computer als die Betriebseinheit 310 und die Zeitsynchronisationseinheit 320 arbeiten lassen. Die Slave-Programme werden in den Arbeitsspeicher 302 geladen und durch den Prozessor 301 ausgeführt.
Zudem speichert die Hilfsspeichereinrichtung 303 ein OS. Zumindest ein Teil des OS wird in den Arbeitsspeicher 302 geladen und durch den Prozessor 301 ausgeführt.
Der Prozessor 301 führt die Slave-Programme während der Ausführung des OS aus.
Die Eingabe-/Ausgabedaten für die Slave-Programme sind in einer Speichereinheit 390 gespeichert.
Der Arbeitsspeicher 302 funktioniert als die Speichereinheit 390. Anstelle des Arbeitsspeichers 302 oder in Zusammenarbeit mit diesem können jedoch auch Speichereinrichtungen wie die Hilfsspeichereinrichtung 303, ein Register im Prozessor 301 und ein Cache-Speicher im Prozessor 301 als die Speichereinheit 390 funktionieren.
Der Slave-Knoten 300 kann eine Vielzahl von Prozessoren enthalten, die den Prozessor 301 ersetzen. Die Vielzahl von Prozessoren teilen sich die Rollen des Prozessors 301.
Die Slave-Programme können in einem nicht-flüchtigen Aufzeichnungsmedium wie zum Beispiel einer optischen Platte oder einem Flash-Speicher computerlesbar aufgezeichnet (gespeichert) sein.
Anhand von 5 wird jede der Konfigurationen der Betriebseinheit 310 und der Zeitsynchronisationseinheit 320 beschrieben.
Die Betriebseinheit 310 umfasst eine Frame-Kommunikationseinheit 311 und eine Einrichtung-Steuerungseinheit 312.
Die Zeitsynchronisationseinheit 320 enthält eine Tabelle-Erwerbungseinheit 321, eine Pseudo-Kommunikationseinheit 322, eine Statistik-Berechnungseinheit 323, eine Tabelle-Generierungseinheit 324, eine Master-Umgebungswert-Schätzeinheit 325, eine Slave-Umgebungswert-Messeinheit 326, eine Frequenzabweichung-Schätzeinheit 327, eine Uhr-Korrektureinheit 328 und eine Synchronisationsframe-Kommunikationseinheit 329.
Die Funktionen dieser Elemente werden später beschrieben.
*** Beschreibung der Betriebsweise ***
Der Betrieb der Zeitsynchronisationseinheit 220 des Master-Knotens 200 und der Betrieb der Zeitsynchronisationseinheit 320 des Slave-Knotens 300 sind äquivalent zu einem Zeitsynchronisationsverfahren. Außerdem ist ein Vorgang des Zeitsynchronisationsverfahrens äquivalent zu einem Vorgang eines Zeitsynchronisationsprogramms.
Das Zeitsynchronisationsverfahren umfasst eine Abstimmphase und eine Betriebsphase.
Die Abstimmphase wird vor der Betriebsphase durchgeführt. In der Abstimmphase wird eine Vorbereitung für die Zeitsynchronisation in der Betriebsphase getroffen. Die Abstimmphase wird zum Beispiel bei Jahreszeitenwechsel, Neuanordnung von Leitungen im eingebetteten System 100 oder dergleichen durchgeführt. Der Zeitpunkt, wann die Abstimmphase durchgeführt wird, wird nach Bedarf von einem Benutzer bestimmt.
Die Betriebsphase wird nach der Abstimmphase durchgeführt. In der Betriebsphase arbeitet der Slave-Knoten 300 gemäß dem Steuerframe und stellt dabei die zeitliche Synchronisation mit dem Master-Knoten 200 sicher.
Anhand von 6 wird der Betrieb des Master-Knotens 200 in der Abstimmphase beschrieben.
In Schritt S101 stellt die Tabelle-Bereitstellungseinheit 221 eine Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 für den Slave-Knoten 300 bereit.
Die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 sind Daten, die die Beziehung zwischen Master-Umgebungswerten und Master-Frequenz-Abweichungen angeben. In der Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 sind ein oder mehr Master-Umgebungswert(e) und eine oder mehr Master-Frequenz-Abweichung(en) wechselseitig zugeordnet.
Die Master-Umgebungswerte sind Werte, die die Betriebsumgebung des Master-Knotens 200 darstellen. Die Master-Umgebungswerte sind zum Beispiel Temperaturen, Beschleunigungen, Spannungen oder dergleichen. Insbesondere enthalten die Master-Umgebungswerte Temperaturen der Master-Uhr.
Die Master-Frequenz-Abweichungen sind Frequenzabweichungen der Master-Uhr.
Die Tabelle-Bereitstellungseinheit 221 stellt die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 wie folgt bereit.
Die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 wurde vorab in der Speichereinheit 390 gespeichert.
Die Tabelle-Bereitstellungseinheit 221 überträgt die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle an den Slave-Knoten 300.
In 7 ist ein konkretes Beispiel für die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 dargestellt.
Die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101 enthält einen oder mehr Eintrag/Einträge. Die Einträge enthalten jeweils eine Spalte „TEMPERATUR“ und eine Spalte „FREQUENZ“ und ordnen jeweils die Spalte „TEMPERATUR“ und die Spalte „FREQUENZABWEICHUNG“ zueinander zu.
Die Spalte „TEMPERATUR“ zeigt eine relative Temperatur der Master-Uhr an. Die relative Temperatur der Master-Uhr ist ein Beispiel für den Master-Umgebungswert.
Die Spalte „FREQUENZABWEICHUNG“ gibt einen relativen Wert der Frequenzabweichung der Master-Uhr an.
In dem Fall, in dem die Temperatur der Master-Uhr zum Beispiel um 10 Grad ansteigt, erhöht sich die Frequenzabweichung der Master-Uhr um 10.
Mit Rückkehr zu 6 wird die Beschreibung ab Schritt S102 fortgesetzt.
In Schritt S102 generiert die Pseudo-Kommunikationseinheit 222 einen oder mehr Steuerframe(s) und überträgt den einen oder mehr generierten Steuerframe(s) an den Slave-Knoten 300.
Außerdem generiert die Pseudo-Kommunikationseinheit 222 einen oder mehr Umgebungswertframe(s) und überträgt den einen oder mehr generierten Umgebungswertframe(s) an den Slave-Knoten 300.
Der Steuerframe ist ein Frame, der einen an den Slave-Knoten 300 gerichteten Steuerinhalt anzeigt.
Der Umgebungswertframe ist ein Frame, der den Master-Umgebungswert angibt.
Insbesondere überträgt die Pseudo-Kommunikationseinheit 222 weiterhin Steuerframes und die Umgebungswertframes an den Slave-Knoten 300, bis der Master-Umgebungswert gesättigt ist. Ein Übertragungsintervall für die Steuerframes und ein Übertragungsintervall für die Umgebungswertframes können gleich oder unterschiedlich sein.
Ein Inhalt des Steuerframes ist ähnlich dem Inhalt in der Betriebsphase.
Die Pseudo-Kommunikationseinheit 222 generiert die Steuerframes durch Simulieren des Betriebs der Frame-Kommunikationseinheit 211 in der Betriebsphase.
Der Umgebungswertframe wird wie folgt generiert.
Die Master-Umgebungswert-Messeinheit 223 misst den Master-Umgebungswert mit Hilfe des Umgebungssensors 207.
Die Pseudo-Kommunikationseinheit 222 generiert einen Frame, der den gemessenen Master-Umgebungswert enthält. Der generierte Frame ist der Umgebungswertframe.
Anhand von 8 wird der Betrieb des Slave-Knotens 300 in der Abstimmphase beschrieben.
In Schritt S111 erwirbt die Tabelle-Erwerbungseinheit 321 die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle vom Master-Knoten 200.
Konkret empfängt die Tabelle-Erwerbungseinheit 321 die vom Master-Knoten 200 übertragene Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle. Anschließend speichert die Tabelle-Erwerbungseinheit 321 die empfangene Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle in der Speichereinheit 290.
In Schritt S112 empfängt die Pseudo-Kommunikationseinheit 322 einen oder mehr Steuerframe(s) und einen oder mehr Umgebungswertframe(s) vom Slave-Knoten 300.
Konkret empfängt die Pseudo-Kommunikationseinheit 322 die Steuerframes, die periodisch vom Slave-Knoten 300 periodisch übertragen werden. Zusätzlich empfängt die Pseudo-Kommunikationseinheit 322 die Umgebungswertframes, die von dem Slave-Knoten 300 periodisch übertragen werden.
In Schritt S113 berechnet die Statistik-Berechnungseinheit 323 eine oder mehr Steuerframe-Statistik(en) auf Grundlage des einen oder mehr empfangenen Steuerframe(s).
Die Steuerframe-Statistiken sind Statistiken der kommunizierten Steuerframes. Die Steuerframe-Statistiken enthalten zum Beispiel die Anzahl von Kommunikation der Steuerframes, eine Gesamtgröße der Steuerframes oder eine Statistik des Steuerinhalts. Die Statistik des Steuerungsinhalts ist zum Beispiel eine Summe der Umdrehungszahlen der Motoren.
Insbesondere berechnet die Statistik-Berechnungseinheit 323 die Steuerframe-Statistik jedes Mal, wenn eine bestimmte Anzahl von Steuerframes empfangen wird.
In Schritt S114 generiert die Tabelle-Generierungseinheit 324 eine Master-Umgebungswert-Tabelle 102 unter Verwendung der einen oder mehr Steuerframe-Statistik(en) und des einen oder mehr Master-Umgebungswertes(en), der/die durch den einen oder mehr Umgebungswertframe(s) angegeben ist/sind.
Anschließend speichert die Tabelle-Generierungseinheit 324 die Master-Umgebungswert-Tabelle 102 in der Speichereinheit 390.
Die Master-Umgebungswert-Tabelle 102 sind Daten, die die Beziehung zwischen den Steuerframe-Statistiken und den Master-Umgebungswerten angeben.
Die Tabelle-Generierungseinheit 324 generiert die Master-Umgebungswert-Tabelle 102 wie folgt.
Die Tabelle-Generierungseinheit 324 erwirbt die Steuerframe-Statistiken von der Statistik-Berechnungseinheit 323 jedes Mal, wenn eine bestimmte Anzahl von Steuerframes empfangen wird.
Jedes Mal, wenn ein Umgebungswertframe, der auf einen Steuerframe an einer Stelle mit einer spezifizierten Anzahl folgt (oder vorausgeht) empfangen wird, erwirbt die Tabelle-Generierungseinheit 324 den Master-Umgebungswert aus dem empfangenen Umgebungswertframe.
Dann generiert die Tabelle-Generierungseinheit 324 einen Eintrag, der die Steuerframe-Statistik und den Master-Umgebungswert enthält, und registriert den generierten Eintrag in der Master-Umgebungswert-Tabelle 102.
In 9 ist ein konkretes Beispiel für die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 102 dargestellt.
Die Master-Umgebungswert-Tabelle 102 enthält einen oder mehr Eintrag/Einträge. Die Einträge enthalten jeweils eine Spalte „ANZAHL VON MALEN VON KOMMUNIKATION“, eine Spalte „TEMPERATUR“ und eine Spalte „ANMERKUNGEN“ und ordnen jeweils die Spalte „ANZAHL VON MALEN VON KOMMUNIKATION“, die Spalte „TEMPERATUR“ und die Spalte „ANMERKUNGEN“ einander zu.
Die Spalte „ANZAHL VON MALEN VON KOMMUNIKATION“ gibt die Anzahl von Malen an, die die Steuerframes kommuniziert wurden (Anzahl von Malen von Kommunikation). Die Anzahl von Malen von Kommunikation ist ein Beispiel für die Steuerframe-Statistik.
Die Spalte „TEMPERATUR“ zeigt eine absolute Temperatur der Master-Uhr an. Die absolute Temperatur der Master-Uhr ist ein Beispiel für den Master-Umgebungswert.
Die Spalte „ANMERKUNGEN“ zeigt an, ob die absolute Temperatur der Master-Uhr gesättigt ist oder nicht. Unter der Bedingung, dass die Steuerframes 100 Mal kommuniziert wurden, beträgt die absolute Temperatur der Master-Uhr 50 Grad. Unter der Bedingung, dass die Steuerframes 105 Mal kommuniziert wurden, beträgt die absolute Temperatur der Master-Uhr 50 Grad. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die absolute Temperatur der Master-Uhr nicht verändert und ist somit gesättigt.
Nachfolgend wird die Betriebsphase beschrieben.
Im Master-Knoten 200 generiert die Frame-Kommunikationseinheit 211 die Steuerframes und überträgt die Steuerframes gemäß einem Betriebsalgorithmus an den Slave-Knoten 300. Außerdem steuert die Einrichtung-Steuerungseinheit 212 die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 206 gemäß dem Betriebsalgorithmus. Der Betriebsalgorithmus ist ein Algorithmus, der im Betriebsprogramm beschrieben ist.
Im Slave-Knoten 300 empfängt die Frame-Kommunikationseinheit 311 die Steuerframes vom Slave-Knoten 300 und erwirbt aus den empfangenen Steuerframes den Steuerinhalt. Anschließend steuert die Einrichtung-Steuerungseinheit 312 die Eingabe-/Ausgabeeinrichtung 306 gemäß dem erworbenen Steuerinhalt.
Die Synchronisationsframe-Kommunikationseinheit 329 des Slave-Knotens 300 kommuniziert periodisch den Synchronisationsframe mit der Synchronisationsframe-Kommunikationseinheit 224 des Master-Knotens 200 und stellt einen Uhr-Wert der Slave-Uhr mit einem Uhr-Wert der Master-Uhr, auf Grundlage des kommunizierten Synchronisationsframes ein. Der Synchronisationsframe ist ein für die Zeitsynchronisation zu kommunizierender Frame. Die Zeitsynchronisation auf Grundlage des Synchronisationsframes ist eine Technik nach dem Stand der Technik.
Der Slave-Knoten 300 führt die Zeitsynchronisation auf Grundlage der Steuerframes durch, um den Kommunikationsverkehr des Synchronisationsframes zu reduzieren, das heißt, um ein Kommunikationsintervall für den Synchronisationsframe zu verlängern.
Anhand von 10 wird die Zeitsynchronisation beschrieben, die der Slave-Knoten 300 durchführt und die auf den Steuerframes basiert.
Die Zeitsynchronisation auf Grundlage der Steuerframes wird periodisch ausgeführt. Die Zeitsynchronisationseinheit 320 führt die Zeitsynchronisation auf Grundlage der Steuerframes zum Beispiel jedes Mal durch, wenn eine bestimmte Anzahl von Steuerframes empfangen wird oder wenn eine bestimmte Zeitspanne verstreicht.
In Schritt S121 führt die Statistik-Berechnungseinheit 323 eine Berechnung der Steuerframe-Statistik durch.
Ein Verfahren der Berechnung ist das gleiche wie ein Verfahren in Schritt S113. Die Statistik-Berechnungseinheit 323 berechnet zum Beispiel die Anzahl von Kommunikation der Steuerframes in der Betriebsphase.
In Schritt S122 schätzt die Master-Umgebungswert-Schätzeinheit 325 den Master-Umgebungswert auf Grundlage der Steuerframe-Statistik.
Insbesondere schätzt die Master-Umgebungswert-Schätzeinheit 325 den Master-Umgebungswert unter Verwendung der Master-Umgebungswert-Tabelle 102.
Anhand von 9 wird das konkrete Beispiel des geschätzten Master-Umgebungswertes beschrieben.
Es wird angenommen, dass die Anzahl von Malen von Kommunikation der Steuerframes (Steuerframe-Statistik) „15“ beträgt.
In diesem Fall erwirbt die Master-Umgebungswert-Schätzeinheit 325 eine Temperatur „33 GRAD“, die der Anzahl von Malen von Kommunikation „15 MAL“ aus der Master-Umgebungswert-Tabelle 102 zugeordnet ist. Die erworbene Temperatur „33 GRAD“ ist der geschätzte Master-Umgebungswert.
Mit Rückkehr zu 10 wird die Beschreibung ab Schritt S123 fortgesetzt.
In Schritt SI23 schätzt die Frequenzabweichung-Schätzeinheit 327 die Frequenzabweichung der Master-Uhr auf Grundlage des geschätzten Werts des Master-Umgebungswertes. Die Frequenzabweichung der Master-Uhr wird als „Master-Frequenz-Abweichung“ bezeichnet.
Insbesondere schätzt die Frequenzabweichung-Schätzeinheit 327 die Master-Frequenz-Abweichung unter Verwendung der Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101.
Anhand von 7 werden nun konkrete Beispiele für die geschätzte Master-Frequenz-Abweichung beschrieben.
Es wird davon ausgegangen, dass der Master-Umgebungswert beim letzten Mal „30 Grad“ war und dass der Master-Umgebungswert diesmal „33 Grad“ ist. Ein Änderungsbetrag des Master-Umgebungswertes ist „3 Grad“.
In diesem Fall erwirbt die Frequenzabweichung-Schätzeinheit 327 eine Frequenzabweichung „-10“, die dem Änderungsbetrag „3 Grad“ im Master-Umgebungswert entspricht, aus der Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101. Die erworbene Frequenzabweichung „-10“ ist die geschätzte Master-Frequenz-Abweichung.
Mit Rückkehr zu 10 wird die Beschreibung ab Schritt S124 fortgesetzt.
In Schritt S124 misst die Slave-Umgebungswert-Messeinheit 326 einen Slave-Umgebungswert unter Verwendung des Umgebungssensors 307.
In Schritt S125 schätzt die Frequenzabweichung-Schätzeinheit 327 die Frequenzabweichung der Slave-Uhr auf Grundlage des gemessenen Slave-Umgebungswertes. Die Frequenzabweichung der Slave-Uhr wird als „Slave-Frequenzabweichung“ bezeichnet.
Die Frequenzabweichung-Schätzeinheit 327 schätzt die Slave-Frequenzabweichung wie folgt.
Eine Slave-Frequenz-Abweichung-Tabelle, die äquivalent ist zu der Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle 101, wurde vorab in der Speichereinheit 390 gespeichert.
Die Slave-Frequenzabweichungstabelle sind Daten, die die Beziehung zwischen den Slave-Umgebungswerten und den Slave-Frequenz-Abweichungen angeben. In der Slave-Frequenz-Abweichung-Tabelle sind ein oder mehr Slave-Umgebungswert(e) und ein oder mehr Slave-Frequenz-Abweichungen wechselseitig zugeordnet.
Insbesondere schätzt die Frequenzabweichung-Schätzeinheit 327 die Slave-Frequenz-Abweichung unter Verwendung der Slave-Frequenz-Abweichung-Tabelle. Ein Verfahren für eine solche Schätzung ist ähnlich wie ein Verfahren in Schritt S123.
In Schritt S130 modifiziert die Uhr-Korrektureinheit 328 den Uhr-Wert der Slave-Uhr auf Grundlage einer Differenz zwischen der geschätzten Master-Frequenz-Abweichung und der geschätzten Slave-Frequenz-Abweichung.
Anhand von 11 wird ein Ablauf eines Uhr-Korrekturprozesses (S130) beschrieben.
In Schritt S131 berechnet die Uhr-Korrektureinheit 328 die Differenz zwischen der Master-Frequenz-Abweichung und der Slave-Frequenz-Abweichung. Die berechnete Differenz wird als „Frequenzdifferenz“ bezeichnet.
Die Frequenzdifferenz ist äquivalent zu einer Differenz zwischen einer Frequenz der Master-Uhr und einer Frequenz der Slave-Uhr.
In Schritt S132 berechnet die Uhr-Korrektureinheit 328 eine Uhr-Wert-Differenz auf Grundlage der Frequenzdifferenz.
Die Uhr-Wert-Differenz ist eine Differenz zwischen dem Uhr-Wert der Master-Uhr und dem Uhr-Wert der Slave-Uhr.
Die Uhr-Korrektureinheit 328 berechnet die Uhr-Wert-Differenz wie folgt.
Jedes Mal, wenn der Uhr-Korrekturprozess (S130) ausgeführt wird, misst die Uhr-Korrektureinheit 328 die Ablaufzeit ab dem letzten Ausführungszeitpunkt.
Dann multipliziert die Uhr-Korrektureinheit 328 die Frequenzdifferenz mit der Ablaufzeit. Ein resultierender Wert ist die Uhr-Wert-Differenz.
In Schritt S133 modifiziert die Uhr-Korrektureinheit 328 den Uhr-Wert der Slave-Uhr auf Grundlage der Uhr-Wert-Differenz.
Das heißt, die Uhr-Korrektureinheit 328 korrigiert den Uhr-Wert der Slave-Uhr auf einen Wert, der sich aus einer Änderung um die Uhr-Wert-Differenz ergibt.
Die Uhr-Korrektureinheit 328 modifiziert den Uhr-Wert der Slave-Uhr mehrfach in gesplitteter Weise, zum Beispiel durch den nächsten Uhr-Korrekturprozess (S130). Die Uhr-Korrektureinheit 328 kann jedoch den Uhr-Wert der Slave-Uhr auf einmal ändern.
*** Wirkung der Ausführungsform 1 ***
Anhand der 12 bis 14 werden Probleme beschrieben, die durch Ausführungsform 1 gelöst werden.
Ein Master-Uhr-Wert ist der Uhr-Wert der Master-Uhr.
Ein Slave-Uhr-Wert ist der Uhr-Wert der Slave-Uhr.
Wie in 12 dargestellt, ist unter der Voraussetzung, dass sowohl die Frequenz der Master-Uhr als auch die Frequenz der Slave-Uhr konstant sind, die Uhr-Wert-Differenz D in Synchronisationszyklen T konstant. In diesem Fall können die Master-Uhr und die Slave-Uhr synchronisiert werden, vorausgesetzt, dass der Slave-Uhr-Wert nach jedem Ablauf des Synchronisationszyklus T um die Uhr-Wert-Differenz D verändert wird.
In der Regel wird jedoch eine Uhr-Einrichtung, enthaltend einen Quarzoszillator als die Slave-Uhr, eingesetzt. Daher ändert sich die Frequenz der Slave-Uhr gemäß einer Änderung einer äußeren Umgebung (vor allem der Temperatur).
Wie in 13 dargestellt, kommt es unter der Bedingung, dass die Frequenz der Slave-Uhr nicht konstant ist, obwohl die Frequenz der Master-Uhr konstant ist, zu einer Änderung der Uhr-Wert-Differenz (D1, D2) in den Synchronisationszyklen T. Dabei ist eine Frequenz-Temperatur-Charakteristik allgemein als eine Charakteristik eines Quarzoszillators bekannt. Im Slave-Knoten ermöglicht daher die Messung einer Temperatur des Quarzoszillators der Slave-Uhr eine Schätzung der Frequenzabweichung der Slave-Uhr auf Grundlage der gemessenen Temperatur und der Frequenz-Temperatur-Charakteristik des Quarzoszillators der Slave-Uhr.
Daher schätzt der Slave-Knoten die Frequenzabweichung der Slave-Uhr jedes Mal, wenn der Synchronisationszyklus T abläuft, schätzt die Uhr-Wert-Differenz (D1, D2) auf Grundlage der geschätzten Frequenzabweichung und ändert den Slave-Uhr-Wert um die geschätzte Uhr-Wert-Differenz (D1, D2). So kann die Slave-Uhr mit der Master-Uhr synchronisiert werden.
Im Gegensatz zu einem künstlichen Satelliten, bei dem eine Atomuhr als eine Uhr-Einrichtung verwendet wird, wird jedoch in der Regel eine Uhr-Einrichtung, aufweisend einen Quarzoszillator, als die Master-Uhr eingesetzt. Daher ändert sich die Frequenz der Master-Uhr gemäß einer Änderung der äußeren Umgebung (hauptsächlich der Temperatur).
Wie in 14 dargestellt, ändert sich die Frequenz der Master-Uhr gemäß der äußeren Umgebung des Master-Knotens und die Frequenz der Slave-Uhr ändert sich in gemäß der äußeren Umgebung (Temperatur) des Slave-Knotens. Daher kommt es in den Synchronisationszyklen T zu einer Änderung der Uhr-Wert-Differenz (D1, D2).
Der Slave-Knoten ist in der Lage, die Frequenz der Slave-Uhr auf Grundlage der Temperatur des Quarzoszillators der Slave-Uhr zu schätzen.
Der Slave-Knoten ist jedoch nicht in der Lage, die Frequenz der Master-Uhr zu schätzen, da der Slave-Knoten die Temperatur des Quarzoszillators der Master-Uhr nicht kennt. Um eine Beeinflussung der Kommunikation der Steuerframes in der Betriebsphase zu vermeiden, ist es wünschenswert, die Umgebungswertframes, die zur Meldung der Temperatur des Quarzoszillators der Master-Uhr dienen, nicht zu kommunizieren.
Solche Effekte wie die Folgenden können durch Ausführungsform 1 generiert werden.
In der Abstimmphase empfängt der Slave-Knoten 300 einen oder mehr Steuerframe(s) und einen oder mehr Umgebungswertframe(s) vom Master-Knoten 200. Dann generiert der Slave-Knoten 300 die Master-Umgebungswert-Tabelle 102, die die Beziehung zwischen der Steuerframe-Statistik und den Master-Umgebungswerten angibt.
In der Betriebsphase berechnet der Slave-Knoten 300 die Steuerframe-Statistik auf Grundlage des einen oder mehr Steuerframe(s), die vom Master-Knoten 200 empfangen sind. Dann schätzt der Slave-Knoten 300 den Master-Umgebungswert auf Grundlage der berechneten Steuerframe-Statistik und der Master-Umgebungswert-Tabelle 102.
Das heißt, der Slave-Knoten 300 ist in der Lage, den Master-Umgebungswert auf Grundlage der Kommunikation der Steuerframes zu schätzen. Des Weiteren ist der Slave-Knoten 300 in der Lage, die Frequenzabweichung der Master-Uhr auf Grundlage des geschätzten Master-Umgebungswertes zu schätzen. Darüber hinaus ist der Slave-Knoten 300 in der Lage, den Uhr-Wert der Slave-Uhr auf Grundlage der Differenz zwischen der Frequenzabweichung der Slave-Uhr und der Frequenzabweichung der Master-Uhr zu verändern und dadurch die Slave-Uhr mit der Master-Uhr zu synchronisieren.
Dadurch kann der Kommunikationsverkehr der Synchronisationsframes reduziert werden, das heißt die Kommunikationsintervalle für die Synchronisationsframes können verlängert werden.
*** Ergänzung zur Ausführungsform ***
Anhand von 15 wird eine Hardware-Konfiguration des Master-Knotens 200 beschrieben.
Der Master-Knoten 200 umfasst einen Verarbeitungsschaltkreis 209.
Der Verarbeitungsschaltkreis 209 ist Hardware, die die Betriebseinheit 210 und die Zeitsynchronisationseinheit 220 implementiert.
Der Verarbeitungsschaltkreis 209 kann dedizierte Hardware sein oder kann der Prozessor 201 sein, der das in dem Arbeitsspeicher 202 gespeicherte Programm ausführt.
Wenn der Verarbeitungsschaltkreis 209 die dedizierte Hardware ist, ist der Verarbeitungsschaltkreis 209 beispielsweise ein Einzelschaltkreis, ein Verbundschaltkreis, ein programmierter Prozessor, ein parallelprogrammierter Prozessor, eine ASIC oder ein FPGA, oder eine Kombination daraus.
ASIC ist eine Abkürzung für Application Specific Integrated Circuit (dt. Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung).
FPGA ist eine Abkürzung für Field Programmable Gate Array (dt. im Feld programmierbare Gatteranordnung).
Der Master-Knoten 200 kann eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen umfassen, die den Verarbeitungsschaltkries 209 ersetzen. Die Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen teilen sich die Rollen des Verarbeitungsschaltkreises 209.
Einige der Funktionen des Master-Knotens 200 können durch dedizierte Hardware implementiert sein, und die übrigen Funktionen können durch Software Firmware implementiert sein.
Der Verarbeitungsschaltkreis 209 kann somit durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination aus diesen realisiert sein.
Anhand von 16 wird eine Hardware-Konfiguration des Slave-Knotens 300 beschrieben.
Die Slave-Knoten 300 weist einen Verarbeitungsschaltkreis 309 auf.
Der Verarbeitungsschaltkreis 309 ist Hardware, die die Betriebseinheit 310 und die Zeitsynchronisationseinheit 320 implementiert.
Der Verarbeitungsschaltkreis 309 kann dedizierte Hardware sein oder kann der Prozessor 301 sein, der ein in dem Arbeitsspeicher 302 gespeichertes Programm ausführt.
Wenn der Verarbeitungsschaltkreis 309 die dedizierte Hardware ist, ist der Verarbeitungsschaltkreis 309 beispielsweise eine Einzelschaltung, eine Verbundschaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallelprogrammierter Prozessor, eine ASIC oder ein FPGA, oder eine Kombination daraus.
Der Slave-Knoten 300 kann eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen umfassen, die den Verarbeitungsschaltkreis 309 ersetzen. Die Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen teilen sich die Rollen der Verarbeitungsschaltung 309.
Einige der Funktionen des Slave-Knotens 300 können durch dedizierte Hardware implementiert sein, und die übrigen Funktionen können durch Software oder Firmware implementiert sein.
Der Verarbeitungsschaltkreis 309 kann somit durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination aus diesen realisiert sein.
Eine Ausführungsform stellt beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform dar und soll den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Die Ausführungsform kann teilweise implementiert sein oder in Kombination mit anderen Ausführungsformen implementiert sein. Vorgänge, die anhand von Flussdiagrammen oder dergleichen beschrieben sind, können gegebenenfalls modifiziert werden.
Die „Einheit“, die sich auf jedes Element des Master-Knotens 200 und des Slave-Knotens 300 bezieht, kann als „Prozess“ oder „Schritt“ gelesen sein.
Bezugszeichenliste

100: eingebettetes System;
101: Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle
102: Master-Umgebungswert-Tabelle;
109: Steuernetzwerk;
200: Master-Knoten;
201: Prozessor;
202: Arbeitsspeicher;
203: Hilfsspeichereinrichtung;
204: Uhr-Einrichtung;
205: Kommunikationseinrichtung;
206: Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung;
207: Umgebungssensor;
209: Verarbeitungsschaltkreis;
210: Betriebseinheit;
211: Frame-Kommunikationseinheit;
212: Einrichtung-Steuerungseinheit;
220: Zeitsynchronisationseinheit;
221: Tabelle-Bereitstellungseinheit;
222: Pseudo-Kommunikationseinheit;
223: Master-Umgebungswert-Messeinheit;
224: Synchronisationsframe-Kommunikationseinheit;
290: Speichereinheit;
300: Slave-Knoten;
301: Prozessor;
302: Arbeitsspeicher;
303: Hilfsspeichereinrichtung;
304: Uhr-Einrichtung;
305: Kommunikationseinrichtung;
306: Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung;
307: Umgebungssensor;
309: Verarbeitungsschaltkreis;
310: Betriebseinheit;
311: Frame-Kommunikationseinheit;
312: Einrichtung-Steuerungseinheit;
320: Zeitsynchronisationseinheit;
321: Tabelle-Erwerbungseinheit;
322: Pseudo-Kommunikationseinheit;
323: Statistik-Berechnungseinheit;
324: Tabelle-Generierungseinheit;
325: Master-Umgebungswert-Schätzeinheit;
326: Slave-Umgebungswert-Messeinheit;
327: Frequenzabweichung-Schätzeinheit;
328: Uhr-Korrektureinheit;
329: Synchronisationsframe-Kommunikationseinheit;
390: Speichereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017020852 [0005]

Claims

Slave-Ausrüstung, um gemäß einem von Master-Ausrüstung übertragenen Steuerframe zu arbeiten, wobei die Slave-Ausrüstung umfasst: eine Slave-Uhr, die eine Uhr-Einrichtung ist; eine Statistik-Berechnungseinheit, um eine Steuerframe-Statistik, die eine Statistik ist von einem oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung übertragen wird/werden, zu berechnen; eine Master-Umgebungswert-Schätzeinheit, um einen Master-Umgebungswert, darstellend eine Betriebsumgebung der Master-Ausrüstung, zu schätzen auf Grundlage der berechneten Steuerframe-Statistik; eine Slave-Umgebungswert-Messeinheit, um einen Slave-Umgebungswert, darstellend eine Betriebsumgebung der Slave-Ausrüstung, zu messen; eine Frequenzabweichung-Schätzeinheit, um eine Frequenzabweichung einer in der Master-Ausrüstung enthaltenen Master-Uhr zu schätzen auf Grundlage des geschätzten Master-Umgebungswertes, und eine Frequenzabweichung der Slave-Uhr zu schätzen auf Grundlage des gemessenen Slave-Umgebungswertes; und eine Uhr-Korrektureinheit, um einen Uhr-Wert der Slave-Uhr zu modifizieren auf Grundlage einer Differenz zwischen der Frequenzabweichung der Master-Uhr und der Frequenzabweichung der Slave-Uhr.
Slave-Ausrüstung nach Anspruch 1, wobei die Master-Umgebungswert-Schätzeinheit den Master-Umgebungswert schätzt unter Verwendung einer Master-Umgebungswert-Tabelle, angebend eine Beziehung zwischen der Steuerframe-Statistik und dem Master-Umgebungswert.
Slave-Ausrüstung nach Anspruch 2, wobei die Master-Ausrüstung einen oder mehr Steuerframe(s) und einen oder mehr Umgebungswertframe(s), angebend einen oder mehr Master-Umgebungswert(e), in einer Abstimmphase vor einer Betriebsphase, in der die Slave-Ausrüstung gemäß den Steuerframes arbeitet, überträgt, die Slave-Ausrüstung eine Tabelle-Generierungseinheit enthält, um die Master-Umgebungswert-Tabelle zu generieren, die Statistik-Berechnungseinheit eine oder mehr Steuerframe-Statistik(en) in der Abstimmphase berechnet auf Grundlage des einen oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung in der Abstimmphase übertragen wird/werden, und die Tabelle-Generierungseinheit die Master-Umgebungswert-Tabelle generiert unter Verwendung der einen oder mehr Steuerframe-Statistik(en) in der Abstimmphase und des einen oder mehr Master-Umgebungswertes(en), der/die durch den einen oder mehr Umgebungswertframe(s) angegeben ist/sind, der/die von der Master-Ausrüstung in der Abstimmphase übertragen wird/werden.
Slave-Ausrüstung nach Anspruch 3, wobei die Frequenzabweichung-Schätzeinheit die Frequenzabweichung der Master-Uhr schätzt unter Verwendung einer Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle, angebend eine Beziehung zwischen dem Master-Umgebungswert und der Frequenzabweichung.
Slave-Ausrüstung nach Anspruch 4, wobei die Master-Frequenz-Abweichung-Tabelle von der Master-Ausrüstung in der Abstimmphase erworben wird.
Slave-Ausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Master-Umgebungswert-Schätzeinheit eine Temperatur der Master-Uhr als den Master-Umgebungswert schätzt, und die Slave-Umgebungswert-Messeinheit eine Temperatur der Slave-Uhr als den Slave-Umgebungswert misst.
Zeitsynchronisationsprogramm, für Slave-Ausrüstung, um gemäß einem von Master-Ausrüstung übertragenen Steuerframe zu arbeiten, um einen Computer zu veranlassen, auszuführen: einen Statistik-Berechnungsprozess des Berechnens einer Steuerframe-Statistik, die eine Statistik ist von einem oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung übertragen wird/werden; einen Master-Umgebungswert-Schätzprozess des Schätzens eines Master-Umgebungswertes, darstellend eine Betriebsumgebung der Master-Ausrüstung, auf Grundlage der berechneten Steuerframe-Statistik; einen Slave-Umgebungswert-Messprozess des Messens eines Slave-Umgebungswertes, darstellend eine Betriebsumgebung der Slave-Ausrüstung; einen Frequenzabweichung-Schätzprozess des Schätzens einer Frequenzabweichung einer in der Master-Ausrüstung enthaltenen Master-Uhr, auf Grundlage des geschätzten Master-Umgebungswertes, und Schätzens einer Frequenzabweichung einer in der Slave-Ausrüstung enthaltenen Slave-Uhr, auf Grundlage des gemessenen Slave-Umgebungswertes; und einen Uhr-Korrekturprozess des Modifizierens eines Uhr-Wertes der Slave-Uhr auf Grundlage einer Differenz zwischen der Frequenzabweichung der Master-Uhr und der Frequenzabweichung der Slave-Uhr.
Eingebettetes System, umfassend: Master-Ausrüstung, um einen oder mehr Steuerframe(s) zu übertragen; und Slave-Ausrüstung, um gemäß dem einen oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung übertragenen wird/werden, zu arbeiten, wobei die Slave-Ausrüstung aufweist: eine Slave-Uhr, die eine Uhr-Einrichtung ist, eine Statistik-Berechnungseinheit, um eine Steuerframe-Statistik, die eine Statistik ist des einen oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung übertragen wird/werden, zu berechnen, eine Master-Umgebungswert-Schätzeinheit, um einen Master-Umgebungswert, darstellend eine Betriebsumgebung der Master-Ausrüstung, zu berechnen auf Grundlage der berechneten Steuerframe-Statistik, eine Slave-Umgebungswert-Messeinheit, um einen Slave-Umgebungswert, darstellend eine Betriebsumgebung der Slave-Ausrüstung, zu messen, eine Frequenzabweichung-Schätzeinheit, um eine Frequenzabweichung einer in der Master-Ausrüstung enthaltenen Master-Uhr zu schätzen auf Grundlage des geschätzten Master-Umgebungswertes, und eine Frequenzabweichung der Slave-Uhr auf Grundlage des gemessenen Slave-Umgebungswertes zu schätzen, und eine Uhr-Korrektureinheit, um einen Uhr-Wert der Slave-Uhr zu modifizieren auf Grundlage einer Differenz zwischen der Frequenzabweichung der Master-Uhr und der Frequenzabweichung der Slave-Uhr.
Zeitsynchronisationsverfahren für ein eingebettetes System, enthaltend Master-Ausrüstung, um einen Steuerframe zu übertragen, und Slave-Ausrüstung, um gemäß dem von der Master-Ausrüstung übertragenen Steuerframe zu arbeiten, wobei das Zeitsynchronisationsverfahren umfasst: Übertragen, durch die Master-Ausrüstung, eines oder mehr Steuerframe(s); Berechnen, durch die Slave-Ausrüstung, einer Steuerframe-Statistik, die eine Statistik ist des einen oder mehr Steuerframe(s), der/die von der Master-Ausrüstung übertragen wird/werden; Schätzen, durch die Slave-Ausrüstung, eines Master-Umgebungswertes, darstellend eine Betriebsumgebung der Master-Ausrüstung, auf Grundlage der berechneten Steuerframe-Statistik; Messen, durch die Slave-Ausrüstung, eines Slave-Umgebungswertes, darstellend eine Betriebsumgebung der Slave-Ausrüstung; Schätzen, durch die Slave-Ausrüstung, einer Frequenzabweichung einer in der Master-Ausrüstung enthaltenen Master-Uhr auf Grundlage des geschätzten Master-Umgebungswertes, und Schätzen einer Frequenzabweichung einer in der Slave-Ausrüstung enthaltenen Slave-Uhr auf Grundlage des gemessenen Slave-Umgebungswertes; und Modifizieren, durch die Slave-Ausrüstung, eines Uhr-Werts der Slave-Uhr auf Grundlage einer Differenz zwischen der Frequenzabweichung der Master-Uhr und der Frequenzabweichung der Slave-Uhr.