时刻同步系统、主控装置、从属装置及程序

文档序号:1895023 发布日期:2021-11-26 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 时刻同步系统、主控装置、从属装置及程序 (Time synchronization system, master control device, slave device, and program ) 是由 日置荣太郎 内山直哉 于 2019-04-22 设计创作,主要内容包括:时刻同步系统(100)具有通过数据总线(4)及发送固定周期信号的专用信号线(3)而连接的主控装置(1)和从属装置(2A、2B、2C)。主控装置(1)经由信号线(3)以固定发送周期发送固定周期信号。主控装置(1)经由数据总线(4)对表示固定周期信号的发送开始时刻的开始时刻信息、表示固定周期信号的发送周期的发送周期信息进行发送。从属装置(2A、2B、2C)对固定周期信号的接收次数进行计数,基于固定周期信号的接收次数、开始时刻信息所示的发送开始时刻、发送周期信息所示的发送周期,计算主控装置(1)中的固定周期信号的发送时刻作为主控装置(1)的当前时刻。从属装置(2A、2B、2C)将自身的时刻校正为计算出的主控装置(1)的当前时刻。(A time synchronization system (100) is provided with a master device (1) and slave devices (2A, 2B, 2C) connected by a data bus (4) and a dedicated signal line (3) for transmitting a fixed-cycle signal. The master control device (1) transmits a fixed cycle signal at a fixed transmission cycle via a signal line (3). The master device (1) transmits start time information indicating the start time of transmission of a fixed cycle signal and transmission cycle information indicating the transmission cycle of the fixed cycle signal via a data bus (4). The slave devices (2A, 2B, 2C) count the number of times of reception of the fixed cycle signal, and calculate the transmission time of the fixed cycle signal in the master device (1) as the current time of the master device (1) based on the number of times of reception of the fixed cycle signal, the transmission start time indicated by the start time information, and the transmission cycle indicated by the transmission cycle information. The slave devices (2A, 2B, 2C) correct their own time to the calculated current time of the master device (1).)

时刻同步系统、主控装置、从属装置及程序

技术领域

本发明涉及时刻同步系统、主控装置、从属装置及程序。

背景技术

例如,存在在诸如PLC(Programmable Logic Controller)这样的内置有时钟的多个装置协作的情况下使各装置的时刻同步的技术。这样的技术中的时刻同步的方法通常为如下方法,即,从多个装置中决定对基准时刻进行管理的主控装置,主控装置基于发送至主控装置之外的从属装置的时刻信息,使从属装置的时刻与主控装置的时刻一致。

在专利文献1中公开了如下技术,即,在带有母时钟的站点和带有子时钟的站点之间新设置专用信号线,带有母时钟的站点以决定好的周期在专用信号线上发送时刻周期脉冲信号,在网络上发送时刻周期脉冲信号的发出时间点的时刻信息,带有子时钟的站点使用时刻周期脉冲信号及时刻信息进行对时。

专利文献1:日本特开平4-294413号公报

发明内容

在专利文献1所记载的技术中,带有母时钟的站点在每次经由专用信号线而发送时刻周期脉冲信号的时候,经由网络的数据用通信线而发送时刻周期脉冲信号的发出时间点的时刻信息,因此时刻信息的向带有子时钟的站点的到达受到数据用通信线的传输延迟时间及抖动的影响,比时刻周期脉冲信号的到达晚。如果针对在数据用通信线上发送的时刻信息的由传输延迟时间及抖动的影响导致的最大延迟时间比时刻周期脉冲信号的发送周期长,则有可能在与此前的时刻周期脉冲信号对应的时刻信息到达之前下一个时刻周期脉冲信号已到达,因此无法使时刻周期脉冲信号的发送周期比数据用通信线的最大延迟时间短。即,存在时刻同步的精度会被数据用通信线的传输延迟时间及抖动限制这样的问题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于在使从属装置的时刻与主控装置的时刻一致的时刻同步中,实现更高精度的时刻同步。

为了达成上述目的,本发明的时刻同步系统具有主控装置和从属装置。主控装置和从属装置由数据用通信线及发送固定周期信号的专用信号线连接。主控装置具有主控计时部、固定周期信号发送部、开始时刻发送部、发送周期存储部、发送周期发送部。主控计时部对时刻进行计时。固定周期信号发送部以固定发送周期生成固定周期信号,经由信号线将固定周期信号发送至从属装置。开始时刻发送部将表示固定周期信号的发送开始时刻的开始时刻信息经由数据用通信线发送至从属装置。发送周期存储部对表示固定周期信号的发送周期的发送周期信息进行存储。发送周期发送部将发送周期存储部所存储的发送周期信息经由数据用通信线发送至从属装置。从属装置具有从属计时部、固定周期信号接收部、开始时刻接收部、开始时刻存储部、发送周期接收部、发送周期存储部、计数部、时刻计算部、时刻校正部。从属计时部对时刻进行计时。固定周期信号接收部从主控装置经由信号线对固定周期信号进行接收。开始时刻接收部从主控装置经由数据用通信线对开始时刻信息进行接收。开始时刻存储部对由开始时刻接收部接收到的开始时刻信息进行存储。发送周期接收部从主控装置经由数据用通信线对发送周期信息进行接收。发送周期存储部对由发送周期接收部接收到的发送周期信息进行存储。计数部对由固定周期信号接收部接收到固定周期信号的次数进行计数。时刻计算部基于开始时刻信息所示的发送开始时刻、发送周期信息所示的发送周期、固定周期信号的接收次数,计算主控装置中的固定周期信号的发送时刻作为主控装置的当前时刻。时刻校正部将从属计时部的时刻校正为由时刻计算部计算出的主控装置的当前时刻。

发明的效果

根据本发明,在使从属装置的时刻与主控装置的时刻一致的时刻同步中,通过从主控装置向从属装置经由专用信号线发送固定周期信号,基于固定周期信号的接收次数、发送周期和发送开始时刻,将从属装置的时刻校正为主控装置的时刻,从而不需要在每次发送固定周期信号的时候经由数据用通信线而发送发出时间点的时刻信息,因此能够与数据用通信线的传输延迟时间及抖动无关地缩短固定周期信号的发送周期,能够实现更高精度的时刻同步。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的时刻同步系统的结构的框图。

图2是表示实施方式1涉及的主控装置的功能结构的框图。

图3是表示实施方式1涉及的从属装置的功能结构的框图。

图4是说明实施方式1涉及的时刻校正的图。

图5是表示实施方式1涉及的时刻发送处理的流程图。

图6是表示实施方式1涉及的时刻接收处理的流程图。

图7是表示本发明的实施方式2涉及的主控装置的功能结构的框图。

图8是表示实施方式2涉及的时刻发送处理的流程图。

图9是表示实施方式2涉及的时刻接收处理的流程图。

图10是表示本发明的实施方式3涉及的从属装置的功能结构的框图。

图11是说明实施方式3涉及的时刻校正的图。

图12是表示实施方式3涉及的时刻接收处理的流程图。

图13是表示本发明的实施方式4涉及的从属装置的功能结构的框图。

图14是说明实施方式4涉及的时刻校正的图。

图15是表示实施方式4涉及的时刻接收处理的流程图。

图16是表示实施方式1至4涉及的主控装置及从属装置的硬件结构的一个例子的图。

具体实施方式

下面,参照附图,对本发明的实施方式涉及的时刻同步系统、主控装置、从属装置及程序进行详细的说明。此外,在附图中,对相同或相当的部分标注相同标号。

(实施方式1)

如图1所示,本实施方式1涉及的时刻同步系统100具有通过信号线3及数据总线4而连接的主控装置1和从属装置2A~2C。时刻同步系统100使从属装置2A~2C的时刻与主控装置1的时刻同步。在对从属装置2A~2C进行总称的情况下,称为从属装置2。

主控装置1经由信号线3以固定的发送周期发送固定周期信号。信号线3是用于发送固定周期信号的专用通信线。主控装置1经由数据总线4对表示固定周期信号的发送开始时刻的开始时刻信息、表示固定周期信号的发送周期的发送周期信息进行发送。数据总线4为主控装置1及从属装置2对数据进行收发的数据用通信线,也可以用于开始时刻信息及发送周期信息之外的信息的收发。数据总线4为数据用通信线的例子。从属装置2对固定周期信号的接收次数进行计数,基于固定周期信号的接收次数、开始时刻信息所示的发送开始时刻、发送周期信息所示的发送周期,对主控装置1的当前时刻进行计算。从属装置2将自身的时刻校正为计算出的主控装置1的当前时刻。

在图1的例子中,记载了3台从属装置2,但从属装置2可以是任意台。另外,将主控装置1及从属装置2A~2C连接的网络并不限于总线型,例如也可以是星型。

接下来,使用图2对主控装置1的功能进行说明。如图2所示,主控装置1作为功能结构具有:主控计时部11,其对时刻进行计时;固定周期信号发送部12,其发送固定周期信号;开始时刻发送部13,其发送表示固定周期信号的发送开始时刻的开始时刻信息;发送周期存储部14,其对表示固定周期信号的发送周期的发送周期信息进行存储;以及发送周期发送部15,其对发送周期信息进行发送。下面,将主控装置1的时刻,即主控计时部11的时刻称为主控时刻。

固定周期信号发送部12基于主控时刻,以由发送周期存储部14存储的发送周期信息所示的发送周期生成固定周期信号,经由信号线3将固定周期信号发送至从属装置2A~2C。固定周期信号例如为1位的脉冲信号。由于与经由数据总线4进行发送的情况相比,经由专用信号线3发送固定周期信号的传输延迟时间及抖动充分小,因此主控装置1中的固定周期信号的发送时刻和从属装置2中的固定周期信号的接收时刻能够视为相同时刻。

开始时刻发送部13进行取得固定周期信号发送部12开始了固定周期信号的发送的主控时刻的时间戳处理。开始时刻发送部13生成表示开始了固定周期信号的发送的主控时刻即发送开始时刻的开始时刻信息。开始时刻发送部13经由数据总线4将开始时刻信息发送至从属装置2A~2C。

发送周期发送部15将由发送周期存储部14存储的发送周期信息经由数据总线4发送至从属装置2A~2C。发送周期发送部15对发送周期信息进行发送的定时(timing)只要在开始时刻发送部13发送开始时刻信息前即可。

接下来,使用图3对从属装置2的功能进行说明。以图3为代表,示出从属装置2A的功能结构,但从属装置2B及2C也是相同的功能结构。如图3所示,从属装置2A作为功能结构具有:从属计时部21,其对时刻进行计时;固定周期信号接收部22,其对固定周期信号进行接收;计数部23,其对固定周期信号的接收次数进行计数;开始时刻接收部24,其对开始时刻信息进行接收;开始时刻存储部25,其对开始时刻信息进行存储;发送周期接收部26,其对发送周期信息进行接收;发送周期存储部27,其对发送周期信息进行存储;时刻计算部28,其对当前的主控时刻进行计算;以及时刻校正部29,其对从属计时部21的时刻进行校正。

固定周期信号接收部22经由信号线3从主控装置1对固定周期信号进行接收。计数部23对固定周期信号接收部22接收到固定周期信号的次数进行计数,将接收次数通知给时刻计算部28。开始时刻接收部24经由数据总线4从主控装置1对开始时刻信息进行接收。开始时刻存储部25对由开始时刻接收部24接收到的开始时刻信息进行存储。发送周期接收部26经由数据总线4从主控装置1对发送周期信息进行接收。发送周期存储部27对由发送周期接收部26接收到的发送周期信息进行存储。

时刻计算部28在每次被从计数部23通知固定周期信号的接收次数的时候,基于由计数部23通知的固定周期信号的接收次数、由开始时刻存储部25存储的开始时刻信息、由发送周期存储部27存储的发送周期信息,计算主控装置1中的固定周期信号的发送时刻作为当前的主控时刻。具体而言,时刻计算部28计算向开始时刻信息所示的发送开始时刻加上如下时间而得到的时刻即主控装置1中的固定周期信号的发送时刻,该时间是向发送周期信息所示的发送周期乘以从固定周期信号的接收次数减去1所得的值而得到的。如上所述,由于主控装置1中的固定周期信号的发送时刻和从属装置2中的固定周期信号的接收时刻能够视为相同时刻,因此时刻计算部28计算主控装置1中的固定周期信号的发送时刻作为当前的主控时刻。时刻校正部29将从属计时部21的时刻校正为由时刻计算部28计算出的当前的主控时刻。下面,将从属装置2的时刻即从属计时部21的时刻称为从属时刻。

这里,使用图4说明由从属装置2进行的时刻校正。如图4所示,从属装置2的固定周期信号接收部22以固定时间间隔来接收固定周期信号。以主控时刻来说,接收固定周期信号的时间间隔为发送周期P。计数部23对固定周期信号的接收次数进行计数,通知给时刻计算部28。开始时刻接收部24接收表示发送开始时刻即主控时刻M1的开始时刻信息,存储于开始时刻存储部25。在图4的例子中,开始时刻接收部24在第1次固定周期信号的接收定时和第2次固定周期信号的接收定时之间对开始时刻信息进行接收。发送周期接收部26在开始时刻接收部24接收开始时刻信息之前接收到表示发送周期P的发送周期信息,存储于发送周期存储部27。

时刻计算部28如果在第2次固定周期信号的接收时被从计数部23通知了固定周期信号的接收次数“2”,则将向开始时刻信息所示的主控时刻M1加上如下时间而得到的时刻计算作为主控时刻M2,该时间是将发送周期信息所示的发送周期P乘以从固定周期信号的接收次数2减去1所得的1而得到的。时刻计算部28如果在第3次固定周期信号的接收时被从计数部23通知了固定周期信号的接收次数“3”,则将向开始时刻信息所示的主控时刻M1加上如下时间而得到的时刻计算作为主控时刻M3,该时间是将发送周期信息所示的发送周期P乘以从固定周期信号的接收次数3减去1所得的2而得到的。这样,时刻计算部28在每次被从计数部23通知了固定周期信号的接收次数的时候,使用主控时刻M1和发送周期P,通过下述(1)式对当前的主控时刻Mn进行计算。n≥2。

Mn=M1+P×(n-1) (1)

时刻校正部29在每次由时刻计算部28对当前的主控时刻Mn进行计算时,将从属时刻校正为当前的主控时刻Mn。这样,从属时刻在每次由从属装置2对固定周期信号进行接收时被校正为当前的主控时刻。此外,在图4的例子中,在第1次固定周期信号的接收定时和第2次固定周期信号的接收定时之间对开始时刻信息进行接收,时刻计算部28对主控时刻M2以后的主控时刻Mn进行计算,但并不限于此。时刻计算部28只要在开始时刻接收部24接收到开始时刻信息而存储于开始时刻存储部25之后,在固定周期信号接收部22接收到固定周期信号后对主控时刻Mn进行计算即可。

这里,使用图5对由主控装置1执行的时刻发送处理的流程进行说明。通过接通主控装置1的电源而开始图5所示的时刻发送处理。主控装置1的发送周期发送部15将由发送周期存储部14存储的发送周期信息经由数据总线4发送至从属装置2(步骤S11)。在图4的例子中,发送周期发送部15将表示发送周期P的发送周期信息发送至从属装置2。

返回到图5,固定周期信号发送部12生成固定周期信号,经由信号线3将固定周期信号发送至从属装置2(步骤S12)。在发送的固定周期信号为初始的固定周期信号的情况下(步骤S13;YES),开始时刻发送部13基于主控时刻,生成表示固定周期信号发送部12开始了固定周期信号的发送的发送开始时刻的开始时刻信息,经由数据总线4将开始时刻信息发送至从属装置2(步骤S14)。在图4的例子中,开始时刻发送部13将表示主控时刻M1的开始时刻信息发送至从属装置2。

返回到图5,在发送的固定周期信号不是初始的固定周期信号的情况下(步骤S13;NO),处理转移至步骤S15。固定周期信号发送部12基于主控时刻,判定从步骤S12中发送了固定周期信号起是否经过了由发送周期存储部14存储的发送周期信息所示的发送周期(步骤S15)。如果尚未经过发送周期(步骤S15;NO),则固定周期信号发送部12重复步骤S15,等待发送周期的经过。在经过了发送周期的情况下(步骤S15;YES),如果主控装置1的电源没有变为OFF(步骤S16;NO),则处理返回到步骤S12,重复步骤S12~步骤S16。由此,以由发送周期存储部14存储的发送周期信息所示的发送周期从主控装置1将固定周期信号发送至从属装置2。在图4的例子中,以发送周期P从主控装置1将固定周期信号发送至从属装置2。

返回到图5,如果主控装置1的电源变为OFF(步骤S16;YES),则处理结束。

接下来,使用图6对由从属装置2执行的时刻接收处理的流程进行说明。通过接通从属装置2的电源而开始图6所示的时刻接收处理。从属装置2的发送周期接收部26经由数据总线4从主控装置1对发送周期信息进行接收(步骤S21)。发送周期存储部27对由发送周期接收部26接收到的发送周期信息进行存储。在图4的例子中,发送周期接收部26从主控装置1接收表示发送周期P的发送周期信息。发送周期存储部27对表示发送周期P的发送周期信息进行存储。

返回到图6,固定周期信号接收部22经由信号线3从主控装置1接收固定周期信号(步骤S22)。计数部23对由固定周期信号接收部22接收到固定周期信号的次数进行计数(步骤S23),将接收次数通知给时刻计算部28。开始时刻接收部24对是否已经由数据总线4从主控装置1接收到开始时刻信息进行判定(步骤S24)。在尚未接收到开始时刻信息的情况下(步骤S24;NO),处理返回到步骤S22,重复步骤S22~步骤S24,等待开始时刻信息的接收。在已接收到开始时刻信息的情况下(步骤S24;YES),在开始时刻存储部25中存储有由开始时刻接收部24接收到的开始时刻信息。在图4的例子中,在开始时刻存储部25中存储有表示由开始时刻接收部24接收到的主控时刻M1的开始时刻信息。

返回到图6,时刻计算部28基于由计数部23通知的固定周期信号的接收次数、由开始时刻存储部25存储的开始时刻信息、由发送周期存储部27存储的发送周期信息,对当前的主控时刻进行计算(步骤S25)。在图4的例子中,时刻计算部28通过上述(1)式对当前的主控时刻Mn进行计算。

返回到图6,时刻校正部29将从属时刻校正为在步骤S25中计算出的当前的主控时刻(步骤S26)。如果从属装置2的电源没有变为OFF(步骤S27;NO),则处理返回到步骤S22,重复步骤S22~步骤S27。由此,在每次由从属装置2接收到固定周期信号时,将从属时刻校正为当前的主控时刻。如果从属装置2的电源变为OFF(步骤S27;YES),则处理结束。

如以上说明所述,在实施方式1涉及的进行使从属装置2的时刻与主控装置1的时刻一致的时刻同步的时刻同步系统100中,从主控装置1经由专用信号线3将固定周期信号发送至从属装置2,基于固定周期信号的接收次数、发送周期和发送开始时刻,将从属装置2的时刻校正为主控装置1的时刻。由此,不需要在每次发送固定周期信号的时候经由数据总线4对发出时间点的时刻信息进行发送,因此能够与数据总线4的传输延迟时间及抖动无关地缩短固定周期信号的发送周期,能够实现更高精度的时刻同步。另外,由于经由数据总线4发送开始时刻信息及发送周期信息的次数仅为1次,因此与在每次发送固定周期信号的时候经由数据总线4对发出时间点的时刻信息进行发送的情况相比,能够减小由时刻同步导致的数据总线4的带宽消耗量。

(实施方式2)

在实施方式2中,固定周期信号的发送开始时刻是预先决定的。实施方式2的时刻同步系统100的结构、从属装置2的功能结构与实施方式1相同。

使用图7对实施方式2的主控装置1的功能进行说明。如图7所示,作为功能结构,除了主控计时部11、固定周期信号发送部12、开始时刻发送部13、发送周期存储部14及发送周期发送部15以外,主控装置1还具有开始时刻存储部16。

开始时刻存储部16存储有表示预先决定的发送开始时刻的开始时刻信息。如果主控时刻变为在开始时刻存储部16存储的开始时刻信息所示的发送开始时刻,则固定周期信号发送部12开始固定周期信号的发送。开始时刻发送部13将由开始时刻存储部16存储的开始时刻信息经由数据总线4发送至从属装置2A~2C。开始时刻发送部13发送开始时刻信息的定时只要在固定周期信号发送部12开始固定周期信号的发送之前即可。主控装置1的其它功能与实施方式1相同。

这里,使用图8对由主控装置1执行的时刻发送处理的流程进行说明。通过接通主控装置1的电源而开始图8所示的时刻发送处理。主控装置1的发送周期发送部15将由发送周期存储部14存储的发送周期信息经由数据总线4发送至从属装置2(步骤S31)。开始时刻发送部13将由开始时刻存储部16存储的开始时刻信息经由数据总线4发送至从属装置2(步骤S32)。

固定周期信号发送部12对主控时刻是否已变为在开始时刻存储部16存储的开始时刻信息所示的发送开始时刻进行判定(步骤S33)。如果主控时刻尚未变为发送开始时刻(步骤S33;NO),则固定周期信号发送部12重复步骤S33,等待至变为发送开始时刻为止。如果主控时刻变为发送开始时刻(步骤S33;YES),则固定周期信号发送部12生成固定周期信号,经由信号线3将固定周期信号发送至从属装置2(步骤S34)。

固定周期信号发送部12基于主控时刻,判定从发送了固定周期信号起是否经过了由发送周期存储部14存储的发送周期信息所示的发送周期(步骤S35)。如果尚未经过发送周期(步骤S35;NO),则固定周期信号发送部12重复步骤S35,等待发送周期的经过。在经过了发送周期的情况下(步骤S35;YES),如果主控装置1的电源没有变为OFF(步骤S36;NO),则处理返回到步骤S34,重复步骤S34~步骤S36。如果主控装置1的电源变为OFF(步骤S36;YES),则处理结束。

接下来,使用图9对由从属装置2执行的时刻接收处理的流程进行说明。通过接通从属装置2的电源而开始图9所示的时刻接收处理。从属装置2的发送周期接收部26经由数据总线4从主控装置1对发送周期信息进行接收(步骤S41)。发送周期存储部27对由发送周期接收部26接收到的发送周期信息进行存储。开始时刻接收部24经由数据总线4从主控装置1对开始时刻信息进行接收(步骤S42)。开始时刻存储部25对由开始时刻接收部24接收到的开始时刻信息进行存储。

固定周期信号接收部22经由信号线3从主控装置1对固定周期信号进行接收(步骤S43)。计数部23对由固定周期信号接收部22接收到固定周期信号的次数进行计数(步骤S44),将接收次数通知给时刻计算部28。时刻计算部28基于由计数部23通知的固定周期信号的接收次数、由开始时刻存储部25存储的开始时刻信息、由发送周期存储部27存储的发送周期信息,对当前的主控时刻进行计算(步骤S45)。

时刻校正部29将从属时刻校正为在步骤S45中计算出的当前的主控时刻(步骤S46)。如果从属装置2的电源没有变为OFF(步骤S47;NO),则处理返回到步骤S43,重复步骤S43~步骤S47。由此,从属时刻在每次由从属装置2对固定周期信号进行接收时被校正为主控时刻。在实施方式2中,由于在从属装置2对固定周期信号进行接收之前已接收到开始时刻信息,因此能够从第1次固定周期信号的接收时起,将从属时刻校正为当前的主控时刻。如果从属装置2的电源变为OFF(步骤S47;YES),则处理结束。

如以上说明所述,在实施方式2涉及的进行使从属装置2的时刻与主控装置1的时刻一致的时刻同步的时刻同步系统100中,从主控装置1经由专用信号线3将固定周期信号发送至从属装置2,基于固定周期信号的接收次数、发送周期和发送开始时刻,将从属装置2的时刻校正为主控装置1的时刻。由此,不需要在每次发送固定周期信号的时候经由数据总线4对发出时间点的时刻信息进行发送,因此能够与数据总线4的传输延迟时间及抖动无关地缩短固定周期信号的发送周期,能够实现更高精度的时刻同步。另外,由于开始时刻存储部16预先存储有开始时刻信息,不需要如实施方式1那样由开始时刻发送部13进行时间戳处理,因此时刻同步的精度不会受到时间戳处理的精度的影响。

(实施方式3)

在实施方式3中,从属装置2在发送周期间的时刻校正定时进行时刻校正。实施方式3的时刻同步系统100的结构、主控装置1的功能结构与实施方式2相同。

使用图10对实施方式3的从属装置2的功能进行说明。以图10为代表,示出从属装置2A的功能结构,但从属装置2B及2C也是相同的功能结构。如图10所示,作为功能结构,除了从属计时部21、固定周期信号接收部22、计数部23、开始时刻接收部24、开始时刻存储部25、发送周期接收部26、发送周期存储部27、时刻计算部28及时刻校正部29以外,从属装置2A还具有未校正计时部30。

未校正计时部30对与时刻校正部29没有进行校正的情况下的从属计时部21的时刻相同的时刻进行计时。下面,将在没有进行校正的情况下的从属装置2的时刻即未校正计时部30的时刻,称为未校正从属时刻。

时刻计算部28在每次被从计数部23通知固定周期信号的接收次数的时候,基于由计数部23通知的固定周期信号的接收次数、由开始时刻存储部25存储的开始时刻信息、由发送周期存储部27存储的发送周期信息,对主控装置1中的固定周期信号的发送时刻进行计算。具体而言,时刻计算部28将向开始时刻信息所示的发送开始时刻加上如下时间而得到的时刻计算作为主控装置1中的固定周期信号的发送时刻,该时间是将发送周期信息所示的发送周期乘以从固定周期信号的接收次数减去1所得的值而得到的。

时刻计算部28在发送周期间的时刻校正定时,基于主控装置1中的固定周期信号的发送时刻、由固定周期信号接收部22接收到固定周期信号时的未校正计时部30的时刻、未校正计时部30的当前时刻,对当前的主控时刻进行计算。具体而言,时刻计算部28将向在接收到前一个固定周期信号的定时计算出的主控装置1中的固定周期信号的发送时刻加上从接收到前一个固定周期信号的定时至当前为止的主控时刻的经过时间所得的时刻计算作为当前的主控时刻。时刻计算部28将从接收到前一个固定周期信号的定时至当前为止的未校正从属时刻的经过时间乘以主控时刻的推进量与未校正从属时刻的推进量之比,对从接收到前一个固定周期信号的定时至当前为止的主控时刻的经过时间进行计算。时刻校正部29将从属计时部21的时刻校正为由时刻计算部28计算出的当前的主控时刻。

这里,使用图11说明由从属装置2进行的时刻校正。如图11所示,从属装置2的固定周期信号接收部22以固定时间间隔对固定周期信号进行接收。以主控时刻来说,接收固定周期信号的时间间隔为发送周期P。计数部23对固定周期信号的接收次数进行计数,通知给时刻计算部28。开始时刻接收部24在主控时刻M1之前,接收到表示发送开始时刻即主控时刻M1的开始时刻信息,存储于开始时刻存储部25。发送周期接收部26在主控时刻M1前,接收到表示发送周期P的发送周期信息,存储于发送周期存储部27。

时刻计算部28在每次被从计数部23通知了固定周期信号的接收次数的时候,通过上述(1)式对主控时刻Mn进行计算。如果达到发送周期间的时刻校正定时,则时刻计算部28向主控时刻Mn加上从接收到之前的固定周期信号的定时至当前为止的主控时刻的经过时间ΔMn’,对当前的主控时刻Mn’进行计算。时刻计算部28使用从接收到之前的固定周期信号的定时至当前为止的未校正从属时刻的经过时间ΔFn’和主控时刻的推进量相对于未校正从属时刻的推进量的比率(Mn-M(n-1)/(Fn-F(n-1)),通过下述(2)式对从接收到前一个固定周期信号的定时至当前为止的主控时刻的经过时间ΔMn’进行计算。n≥2。

ΔMn’=ΔFn’×(Mn-M(n-1)/(Fn-F(n-1)) (2)

也可以替代Mn-M(n-1)而使用发送周期信息所示的发送周期P。时刻校正部29在每次由时刻计算部28对当前的主控时刻Mn’进行计算时,将从属时刻校正为当前的主控时刻Mn’。这样,从属时刻在发送周期间的时刻校正定时被校正为当前的主控时刻。此外,发送周期间的时刻校正定时可以由用户进行设定,也可以由从属装置2的处理能力决定。

这里,使用图12对由从属装置2执行的时刻接收处理的流程进行说明。通过接通从属装置2的电源而开始图12所示的时刻接收处理。由于步骤S51~步骤S54与图9所示的流程图的步骤S41~步骤S44相同,因此省略说明。从属装置2的时刻计算部28基于由计数部23通知的固定周期信号的接收次数、由开始时刻存储部25存储的开始时刻信息、由发送周期存储部27存储的发送周期信息,对主控装置1中的固定周期信号的发送时刻进行计算(步骤S55)。在图11的例子中,时刻计算部28通过上述(1)式对主控装置1中的固定周期信号的发送时刻Mn进行计算。

返回到图12,时刻计算部28对是否达到了时刻校正定时进行判定(步骤S56)。在没有达到时刻校正定时的情况下(步骤S56;NO),时刻计算部28重复步骤S56,等待达到时刻校正定时。在达到了时刻校正定时的情况下(步骤S56;YES),时刻计算部28基于主控装置1中的固定周期信号的发送时刻、由固定周期信号接收部22接收到固定周期信号时的未校正计时部30的时刻、未校正计时部30的当前时刻,对当前的主控时刻进行计算(步骤S57)。在图11的例子中,时刻计算部28向主控时刻Mn加上从接收到前一个固定周期信号的定时至当前为止的主控时刻的经过时间ΔMn’,对当前的主控时刻Mn’进行计算。时刻计算部28通过上述(2)式对从接收到前一个固定周期信号的定时至当前为止的主控时刻的经过时间ΔMn’进行计算。

返回到图12,时刻校正部29将从属时刻校正为在步骤S57中计算出的主控时刻(步骤S58)。如果从属装置2的电源没有变为OFF(步骤S59;NO),则处理返回到步骤S53,重复步骤S53~步骤S59。由此,从属时刻在发送周期间的时刻校正定时被校正为主控时刻。如果从属装置2的电源变为OFF(步骤S59;YES),则处理结束。

如以上说明所述,在实施方式3涉及的进行使从属装置2的时刻与主控装置1的时刻一致的时刻同步的时刻同步系统100中,从主控装置1经由专用信号线3将固定周期信号发送至从属装置2,基于固定周期信号的接收次数、发送周期和发送开始时刻,将从属装置2的时刻校正为主控装置1的时刻。由此,不需要在每次发送固定周期信号的时候经由数据总线4对发出时间点的时刻信息进行发送,因此能够与数据总线4的传输延迟时间及抖动无关地缩短固定周期信号的发送周期,能够实现更高精度的时刻同步。另外,由于能够在发送周期间的时刻校正定时将从属时刻校正为主控时刻,因此不需要在接收到固定周期信号的定时立即将从属时刻校正为主控时刻。由此,在通过软件实现将从属时刻校正为主控时刻的处理的情况下,也能够防止精度的降低。

(实施方式4)

在实施方式4中,进行使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的校正。实施方式4的时刻同步系统100的结构、主控装置1的功能结构与实施方式2相同。

使用图13对实施方式4的从属装置2的功能进行说明。以图13为代表,示出从属装置2A的功能结构,但从属装置2B及2C也是相同的功能结构。如图13所示,作为功能结构,除了从属计时部21、固定周期信号接收部22、计数部23、开始时刻接收部24、开始时刻存储部25、发送周期接收部26、发送周期存储部27、时刻计算部28及时刻校正部29以外,从属装置2A还具有进行使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的校正的时刻推进量校正部31。

时刻计算部28在每次被从计数部23通知固定周期信号的接收次数的时候,基于由计数部23通知的固定周期信号的接收次数、由开始时刻存储部25存储的开始时刻信息、由发送周期存储部27存储的发送周期信息,对当前的主控时刻进行计算。具体而言,时刻计算部28将向开始时刻信息所示的发送开始时刻加上如下时间而得到的时刻即主控装置1中的固定周期信号的发送时刻计算作为当前的主控时刻,该时间是将发送周期信息所示的发送周期乘以从固定周期信号的接收次数减去1所得的值而得到的。

时刻推进量校正部31在每次由固定周期信号接收部22对固定周期信号进行接收的时候,基于主控装置1中的固定周期信号的发送时刻、由固定周期信号接收部22接收到固定周期信号时的从属计时部21的时刻,对主控时刻的推进量及从属时刻的推进量进行计算。时刻推进量校正部31对从属计时部21进行使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的校正。

这里,使用图14说明由从属装置2进行的时刻的推进量的校正。如图14所示,从属装置2的固定周期信号接收部22以固定时间间隔对固定周期信号进行接收。以主控时刻来说,接收固定周期信号的时间间隔为发送周期P。计数部23对固定周期信号的接收次数进行计数,将接收次数通知给时刻计算部28。开始时刻接收部24在主控时刻M1之前,接收到表示发送开始时刻即主控时刻M1的开始时刻信息,存储于开始时刻存储部25。发送周期接收部26在主控时刻M1之前,接收到表示发送周期P的发送周期信息,存储于发送周期存储部27。

时刻计算部28在每次被从计数部23通知了固定周期信号的接收次数的时候,通过上述(1)式对主控时刻Mn进行计算。时刻校正部29在每次由时刻计算部28对当前的主控时刻Mn进行计算时,将从属时刻校正为当前的主控时刻Mn。时刻推进量校正部31在每次由时刻计算部28对主控时刻Mn进行计算的时候,对主控时刻的推进量ΔMn和从属时刻的推进量ΔJn进行计算。主控时刻的推进量ΔMn可以使用从前一次固定周期信号的接收时的主控时刻至此次固定周期信号的接收时的主控时刻为止的主控时刻的经过时间(Mn-M(n-1)),也可以使用发送周期信息所示的发送周期P。从属时刻的推进量ΔJn使用从前一次固定周期信号的接收时的校正后的从属时刻至此次固定周期信号的接收时的校正前的从属时刻为止的主控时刻的经过时间(Jn-M(n-1))。n≥2。时刻推进量校正部31对从属计时部21进行使从属时刻的推进量ΔJn与主控时刻的推进量ΔMn一致的校正。这样,在从属装置2每次对固定周期信号进行接收时,从属时刻被校正为当前的主控时刻,以使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的方式进行校正。

这里,使用图15对由从属装置2执行的时刻接收处理的流程进行说明。通过接通从属装置2的电源而开始图15所示的时刻接收处理。由于步骤S61~步骤S66与图9所示的流程图的步骤S41~步骤S46相同,因此省略说明。从属装置2的时刻推进量校正部31基于主控装置1中的固定周期信号的发送时刻、由固定周期信号接收部22接收到固定周期信号时的从属计时部21的时刻,对主控时刻的推进量及从属时刻的推进量进行计算(步骤S67)。在图14的例子中,时刻推进量校正部31对主控时刻的推进量ΔMn和从属时刻的推进量ΔJn进行计算。主控时刻的推进量ΔMn可以使用从前一次固定周期信号的接收时的主控时刻至此次固定周期信号的接收时的主控时刻为止的主控时刻的经过时间(Mn-M(n-1)),也可以使用发送周期信息所示的发送周期P。从属时刻的推进量ΔJn使用从前一次固定周期信号的接收时的校正后的从属时刻至此次固定周期信号的接收时的校正前的从属时刻为止的主控时刻的经过时间(Jn-M(n-1))。

返回到图15,时刻推进量校正部31对从属计时部21进行使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的校正(步骤S68)。如果从属装置2的电源没有变为OFF(步骤S69;NO),则处理返回到步骤S63,重复步骤S63~步骤S69。由此,在每次由从属装置2对固定周期信号进行接收时,从属时刻被校正为当前的主控时刻,以使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的方式进行校正。如果从属装置2的电源变为OFF(步骤S69;YES),则处理结束。

如以上说明所述,在实施方式4涉及的进行使从属装置2的时刻与主控装置1的时刻一致的时刻同步的时刻同步系统100中,从主控装置1经由专用信号线3将固定周期信号发送至从属装置2,基于固定周期信号的接收次数、发送周期和发送开始时刻,将从属装置2的时刻校正为主控装置1的时刻。由此,不需要在每次发送固定周期信号的时候经由数据总线4对发出时间点的时刻信息进行发送,因此能够与数据总线4的传输延迟时间及抖动无关地缩短固定周期信号的发送周期,能够实现更高精度的时刻同步。另外,由于进行使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的校正,因此从属时刻和主控时刻的差异变小。

在上述实施方式中,将实施方式3及4的从属装置2与实施方式2的主控装置1进行了组合,但并不限于此。也可以将实施方式3及4的从属装置2与实施方式1的主控装置1进行组合。

在上述实施方式中,分别记载了实施方式3及4,但也可以将实施方式3及4组合。在该情况下,从属装置2作为功能结构具有从属计时部21、固定周期信号接收部22、计数部23、开始时刻接收部24、开始时刻存储部25、发送周期接收部26、发送周期存储部27、时刻计算部28、时刻校正部29、未校正计时部30及时刻推进量校正部31。时刻推进量校正部31在每次达到发送周期间的时刻校正定时的时候,对从属计时部21进行使从属时刻的推进量与主控时刻的推进量一致的校正。

在上述实施方式中,从属装置2的时刻计算部28在每次被从计数部23通知固定周期信号的接收次数的时候,基于由计数部23通知的固定周期信号的接收次数、由开始时刻存储部25存储的开始时刻信息、由发送周期存储部27存储的发送周期信息,计算主控装置1中的固定周期信号的发送时刻作为当前的主控时刻,但时刻计算部28计算主控装置1中的固定周期信号的发送时刻作为当前的主控时刻的定时并不限于此。时刻计算部28也可以在每多次(例如2次)被从计数部23通知了固定周期信号的接收次数的时候,计算主控装置1中的固定周期信号的发送时刻作为当前的主控时刻。即,每单位时间的固定周期信号的接收次数也可以比时刻同步的次数多。

接下来,对实施方式1~4涉及的主控装置1及从属装置2的硬件结构进行说明。如图16所示,主控装置1及从属装置2各自具有临时存储部101、存储部102、计算部103、计时器104、操作部105、输入输出部106及显示部107。临时存储部101、存储部102、计时器104、操作部105、输入输出部106及显示部107均经由总线(BUS)连接于计算部103。

计算部103例如是CPU(Central Processing Unit)。计算部103按照在存储部102存储的控制程序,执行主控装置1的固定周期信号发送部12及开始时刻发送部13、从属装置2的计数部23、时刻计算部28、时刻校正部29及时刻推进量校正部31的各处理。

临时存储部101例如为RAM(Random-Access Memory)。临时存储部101将在存储部102存储的控制程序载入,被用作计算部103的工作区域。

存储部102是闪存、硬盘、DVD-RAM(Digital Versatile Disc-Random AccessMemory)、DVD-RW(Digital Versatile Disc-ReWritable)等非易失性存储器。存储部102预先对用于使计算部103进行主控装置1及从属装置2的处理的程序进行存储,另外,按照计算部103的指示,将该程序所存储的数据供给至计算部103,对从计算部103供给来的数据进行存储。主控装置1的发送周期存储部14及开始时刻存储部16、从属装置2的开始时刻存储部25及发送周期存储部27是在存储部102构成的。

计时器104是晶体振荡器、振荡电路、时钟用IC(Integrated Circuit)等。计时器104作为主控装置1的主控计时部11及从属装置2的从属计时部21起作用。

操作部105是将键盘、定点设备等输入装置、键盘、定点设备等输入装置连接至总线的接口装置。例如,在为直接将信息输入至主控装置1及从属装置2的结构的情况下,经由操作部105,将输入进来的信息供给至计算部103。

输入输出部106是与网络连接的网络终端装置或无线通信装置、及与它们连接的串行接口或LAN(Local Area Network)接口。输入输出部106作为主控装置1的固定周期信号发送部12、开始时刻发送部13及发送周期发送部15、从属装置2的固定周期信号接收部22、开始时刻接收部24及发送周期接收部26起作用。

显示部107是CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)等显示装置。例如,在为直接将信息输入至主控装置1及从属装置2的结构的情况下,显示部107对操作画面进行显示。

图2所示的主控装置1的主控计时部11、固定周期信号发送部12、开始时刻发送部13、发送周期存储部14、发送周期发送部15及开始时刻存储部16、图3所示的从属装置2的从属计时部21、固定周期信号接收部22、计数部23、开始时刻接收部24、开始时刻存储部25、发送周期接收部26、发送周期存储部27、时刻计算部28、时刻校正部29及时刻推进量校正部31的处理是由控制程序将临时存储部101、计算部103、存储部102、计时器104、操作部105、输入输出部106及显示部107等用作资源而进行处理来执行的。

此外,上述硬件结构及流程图是一个例子,能够任意地进行变更及修正。

临时存储部101、存储部102、计算部103、计时器104、操作部105、输入输出部106、显示部107等成为进行主控装置1及从属装置2的处理的中心的部分能够使用通常的计算机系统来实现而不依赖于专用的系统。例如,也可以将用于执行上述动作的计算机程序储存于软盘、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc-Read Only Memory)等计算机可读取的记录介质而进行分发,通过将该计算机程序安装于计算机,从而构成执行上述处理的主控装置1及从属装置2。另外,也可以在互联网等通信网络上的服务器装置所具有的存储装置预先储存有该计算机程序,通过由通常的计算机系统对其进行下载等而构成主控装置1及从属装置2。

另外,在通过OS(Operating System)和应用程序的分担、或OS和应用程序的协同动作来实现主控装置1及从属装置2的功能的情况下等,也可以仅将应用程序部分储存于记录介质、存储装置等。

另外,也可以将计算机程序叠加至载波,经由通信网络而进行提供。例如,也可以在通信网络上的布告板(BBS,Bulletin Board System)对上述计算机程序进行公布,经由通信网络来提供上述计算机程序。而且,也可以设为如下结构,即,通过启动该计算机程序,在OS的控制下,与其它应用程序相同地进行执行,从而能够执行上述处理。

本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下,能够设为各种实施方式及变形。另外,上述实施方式用于对本发明进行说明,并不是对本发明的范围进行限定。本发明的范围不是由实施方式,而是由权利要求书表示的。而且,将在权利要求范围内及与其等同的发明意义的范围内施加的各种变形视为本发明的范围内。

标号的说明

1主控装置,2、2A、2B、2C从属装置,3信号线,4数据总线,11主控计时部,12固定周期信号发送部,13开始时刻发送部,14发送周期存储部,15发送周期发送部,16开始时刻存储部,21从属计时部,22固定周期信号接收部,23计数部,24开始时刻接收部,25开始时刻存储部,26发送周期接收部,27发送周期存储部,28时刻计算部,29时刻校正部,30未校正计时部,31时刻推进量校正部,100时刻同步系统,101临时存储部,102存储部,103计算部,104计时器,105操作部,106输入输出部,107显示部。

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