DE69931218T2

DE69931218T2 - Verfahren zur synchronisierung von netzwerkknoten

Info

Publication number: DE69931218T2
Application number: DE69931218T
Authority: DE
Inventors: Takashi Sato
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: US6128318A; EP0972371A1; WO1999038287A1; EP0972371B1; JP4355370B2; KR20010005650A; DE69931218D1; JP2001516549A; KR100614424B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Technologie der Synchronisation eines Zyklusmasterknotens zu einem Sklavenknoten in einem oder mehreren Netzwerken oder Subnetzwerken, und insbesondere auf eine Technik zur Synchronisation eines Zyklusmasterknotens zu einem Zyklussklavenknoten, wobei Synchronisationsinformation von einem externen Netzwerk oder Subnetzwerk verwendet wird, die dem Zyklussklavenknoten zugeführt wird.
In herkömmlichen Netzwerken werden mehrere elektronische Komponenten (beispielsweise Computer, Geräte der Konsumentenelektronik, Haushaltsgeräte, Büroautomatisierungsapparatur usw.) durch einen lokalen Bus (typischerweise einen seriellen Bus, wie den durch den IEEE 1394 Standard definierten seriellen Bus, der kurz als "IEEE 1394 Bus" bezeichnet wird) miteinander verbunden. Jede der durch den lokalen Bus miteinander verbundenen Komponenten wird als "Knoten" an diesem Bus bezeichnet. Typischerweise dient einer dieser Knoten an dem lokalen Bus (der üblicherweise als der "lokale Zyklusmaster" bezeichnet wird) zum Erzeugen und Verteilen eines üblichen Zyklustaktes zu allen anderen Knoten (die üblicherweise als "Zyklussklavenknoten" bezeichnet werden) an diesem Bus. Im Allgemeinen hat jeder der Zyklussklavenknoten einen zyklischen Zeitgeber, der von dem lokalen Zyklusmaster aktualisiert wird.
Einige Netzwerke bestehen aus eine Anzahl einzelner Netzwerke (die je ihren eigenen lokalen Bus haben). Diese einzelnen Netzwerke innerhalb des gesamten Netzwerkes werden üblicherweise als "Subnetzwerke" bezeichnet. Die Subnetzwerke werden durch eine oder mehrere "Brücken" mit einander gekoppelt oder verbunden.
Einige Netzwerke benutzen netzwerkweite Zyklustaktsynchronisation. Wenn das Netzwerk in Subnetzwerke aufgeteilt ist, muss der lokale Zyklusmaster jedes Subnetzwerk zu dem netzwerkweiten ("globalen") Zyklusmaster synchronisiert werden, damit die netzwerkweite Taktsynchronisation gewährleistet wird. In derartigen Netzwerken befinden sich alle lokalen Zyklusmaster in einer einzigen Brücke oder in mehreren der Brücken innerhalb des Netzwerkes. Typischerweise befindet sich jeder lokale Master in einem "Brückenportal".
So befindet sich beispielsweise bei einem bekannten Netzwerk mit zwei Subnetzwerken, die durch eine Brücke miteinander verbunden sind, wobei diese Brücke ein erstes Brückenportal hat, das mit dem lokalen Bus eines ersten Subnetzwerkes der zwei Subnetzwerke verbunden ist, und ein zweites Brückenportal, das mit dem lokalen Bus eines zweiten Subnetzwerkes der zwei Subnetzwerke verbunden ist, der lokale Zyklusmaster für das erste Subnetzwerk in dem ersten Brückenportal, und der lokale Zyklusmaster für das zweite Subnetzwerk befindet sich in dem zweiten Brückenportal. Die netzwerkweite Taktsynchronisation wird dadurch erzielt, dass die Taktsynchronisationsinformation zwischen den lokalen Zyklusmastern (d.h. zwischen dem ersten und dem zweiten Brückenportal) weitergeleitet wird. Es ist aber nicht immer erwünscht, oder sogar möglich, die lokalen Zyklusmaster in den Brücken unterzubringen. Was folglich erforderlich ist, ist eine Technologie, die es ermöglicht, dass ein Nicht-Brückenknoten der lokale Zyklusmaster ist, während die netzwerkweite Taktsynchronisation über eine oder mehrere Brücken innerhalb des Netzwerkes gewährleistet wird. Breiter gesehen, was nun in diesem Bereich erforderlich ist, ist ein Mechanismus zum Synchronisieren eines Zyklusmasterknotens zu dem einen der Zyklussklavenknoten innerhalb eines Netzwerkes, das ein oder mehrere Subnetzwerke umfasst. Die vorliegende Erfindung erfüllt dieses Bedürfnis.
Das Dokument US-A-5.689.688 ("International Business Machines Corporation", 18. November 1997) beschreibt ein Verfahren zum Synchronisieren der Lokalzeit, beibehalten an den Knoten innerhalb einer Netzwerkarchitektur, zu einer Bezugszeit. Die Lokalzeit eines Knotens kann mit Hilfe eines "Handshake-Protokolls" zwischen dem Bezugzeithalter und dem lokalen Knoten zu der Bezugszeit synchronisiert werden, oder dadurch, dass der lokale Knoten von dem Bezugszeithalter ausgesendete Zeitangaben horcht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst in einem der Aspekte ein Verfahren zum Synchronisieren eines Zyklusmasterknotens zu einem Zyklussklavenknoten, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Benutzen einer logischen Schaltung in dem Zyklussklavenknoten zum Ermitteln eines Zeitgeberoffsetwertes, und zwar in Reaktion auf die die Tatsache, dass der Zyklussklavenknoten Synchronisationsinformation empfängt, das Übertragen des Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknotens und das Benutzen der logischen Schaltung in dem Zyklusmasterknoten zum Einstellen eines Wertes des Zykluszeitgebers des Zyklusmasterknotens auf Basis des Zeitgeberoffsetwertes. Die Synchronisationsinformation ist vorzugsweise ein Zyklusrückstellsignal, das mit einer vorgeschriebenen Rate aufrecht erhalten wird, die ein Vielfaches eines einzigen Zyklus des Zykluszeitgebers des Zyklussklavenknotens ist. In der beschriebenen Ausführungsform umfasst der Zyklussklavenknoten weiterhin ein Zeitgeberoffsetregister, und der Zyklusmasterknoten umfasst weiterhin ein Zeitgebereinstellregister.
Der Verfahrensschritt der Benutzung der logischen Schaltung in dem Zyklussklavenknoten zum Ermitteln des Zeitgeberoffsetwertes umfasst vorzugsweise die nachfolgenden Subschritte:

– das Detektieren des Zyklusrückstellsignals,
– das Auslesen eines Wertes des Zykluszeitgebers des Zyklussklavenknotens,
– das Herleiten des Zeitgeberoffsetwertes von dem aus dem Zykluszeitgeber des Zyklussklavenknotens ausgelesenen Wert, und
– das Laden des Zeitgeberoffsetwertes in das Zeitgeberoffsetregister.

Der Schritt der Übertragung des Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknoten umfasst vorzugsweise die nachfolgenden Subschritte:

– das Auslesen des Zeitgeberoffsetwertes von dem Zeitgeberoffsetregister, und
– das Senden des Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknoten, und zwar unter Anwendung eines asynchronen Datenübertragungsprotokolls.

Der Verfahrensschritt der Benutzung der logischen Schaltung in dem Zyklusmasterknoten zum Einstellen eines Wertes des Zykluszeitgebers des Zyklusmasterknotens umfasst die nachfolgenden Subschritte:

– das Laden des von dem Zyklussklavenknoten empfangenen Zeitgeberoffsetwertes in das Zeitgebereinstellregister,
– das Auslesen eines Wertes des Zykluszeitgebers des Zyklusmasterknotens,
– das Subtrahieren des Zeitgeberoffsetwertes von dem aus dem Zykluszeitgeber des Zyklusmasterknotens ausgelesenen Wert zum Erzeugen eines eingestellten Wertes des Zykluszeitgebers,
– das Herleiten eines schlussendlich eingestellten Zykluszeitgeberwertes von dem eingestellten Zykluszeitgeberwert, und
– das Laden des schlussendlich eingestellten Zykluszeitgeberwertes in den Zykluszeitgeber des Zyklusmasterknotens.

Der Subschritt der Herleitung des Zeitgeberoffsetwertes von dem aus dem Zykluszeitgeber des Zyklussklavenknotens ausgelesenen Wert umfasst vorzugsweise die nachfolgenden Subschritte:

– das Berechnen einer Anzahl Taktzyklen, die zwischen einem ersten Mal, wo das Zyklusrückstellsignal detektiert wurde, und einem zweiten Mal, wo der Wert aus dem Zykluszeitgeber des Zyklussklavenknoten ausgelesen wurde, vergangen sind, und
– das Subtrahieren des Ergebnisses des oben berechneten Schrittes von dem aus dem Zykluszeitgeber des Zyklussklavenknotens ausgelesenen Wert, wobei das Ergebnis des Subtrahierschrittes den Zeitgeberoffsetwert bildet.

Der Subschritt der Herleitung des schlussendlich eingestellten Zykluszeitgeberwertes umfasst vorzugsweise die nachfolgenden Subschritte:

– das Berechnen einer Anzahl Taktzyklen, die zum Durchführen der notwendigen Verarbeitung erforderlich sind, ausgehend von einem ersten Mal, wo der Wert aus dem Zykluszeitgeber des Zyklusmasterknoten ausgelesen wurde, und endend mit einem zweiten Mal, wo der schlussendlich eingestellte Zykluszeitgeberwert in den Zykluszeitgeber des Zyklusmasterknoten geladen wurde, und
– das Hinzufügen des Ergebnisses des oben stehenden Berechnungssubschrittes zu dem eingestellten Zykluszeitgeberwert, wobei das Ergebnis des Hinzufügungsschrittes der schlussendlich eingestellte Zykluszeitgeberwert ist.

In einer beschriebenen Ausführungsform sind der Zyklusmasterknoten und der Zyklussklavenknoten Teil eines ersten Netzwerkes oder Subnetzwerkes, und die Synchronisationsinformation wird von einem zweiten Netzwerk oder Subnetzwerk, das extern ist, dem ersten Netzwerk oder Subnetzwerk zugeführt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weiterhin den Verfahrensschritt der regelmäßigen Verteilung des Wertes des Zykluszeitgebers des Zyklusmasterknotens über alle Zyklussklavenknoten in dem ersten Netzwerk oder Subnetzwerk, wobei alle Zyklussklavenknoten in dem ersten Netzwerk oder Subnetzwerk zu dem Zyklusrückstellsignal synchronisiert werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst in einem anderen Aspekt ein System, das das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung implementiert. Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Netzwerk, das Folgendes umfasst:

– ein erstes Subnetzwerk, das eine Anzahl erster Knoten aufweist, die mit einem ersten lo kalen Bus verbunden sind,
– ein zweites Subnetzwerk, das eine Anzahl zweiter Knoten aufweist, die mit einem zweiten lokalen Bus verbunden sind,
– eine Brücke, die das erste und zweite Subnetzwerk miteinander verbindet, wobei die Brücke Folgendes umfasst:
– ein erstes Brückenportal, das mit dem ersten lokalen Bus gekoppelt ist,
– ein zweites Brückenportal, das mit dem zweiten lokalen Bus gekoppelt ist, und
– ein Koppelsystem, das das erste und das zweite Brückenportal miteinander koppelt, und wobei ein selektierter Knoten der ersten Knoten, der als lokaler Zyklusmaster des ersten Subnetzwerk wirksam ist, ein Nicht-Brückenknoten ist, und wobei ein selektierter Knoten der zweiten Knoten, der als lokaler Zyklusmaster des zweiten Subnetzwerkes wirksam ist, ein Nicht-Brückenknoten ist.

In einer beschriebenen Ausführungsform enthalten das erste und das zweite Brückenportal je einen Zyklussklavenknoten, der nach der vorliegenden Erfindung konstruiert worden ist, und die lokalen Zyklusmaster für das erste und zweite Subnetzwerk enthalten je einen Zyklusmasterknoten, konstruiert nach der vorliegenden Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Systems, das das Verfahren einer bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung implementiert,
2 ein Blockschaltbild eines Netzwerkes, konstruiert nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
3 ein Blockschaltbild eines Netzwerkes, konstruiert nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 ist ein Blockschaltbild eines Systems dargestellt, das das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung implementiert, wovon nun eine Beschreibung folgt. Insbesondere ist ein Zyklussklavenknoten 20 und ein Zyklusmasterknoten 22 sichtbar. Der Zyklussklavenknoten umfasst einen Mikrocontroller 24, ein Zeitgeberoffsetregister 26, und ein Zyklustaktsubsystem 27, das einen Zykluszeitgeber 30 aufweist, der von einem Kristall 28 getaktet wird, das mit einem vorgeschriebenen Takt läuft. Der Zyklusmasterknoten 22 umfasst einen Mikrocontroller 32, ein Zeitgebereinstellregister 34 und ein Zyklustaktsubsystem 35, das einen Zykluszeitgeber 38 aufweist, der von einem Kristall 36 getaktet wird, das mit der vorgeschriebenen Taktrate läuft. Jeder der Zykluszeitgeber 30 und 38 umfasst vorzugsweise einzelne Register oder Datenfelder, die ein Feld zum Speichern eines Bruchwertes, der denjenigen Teil des aktuellen Zyklus angibt, der den aktuellen Zeitgeberwert (d.h. den aktuellen Zählwert) darstellt, und ein anderes Feld zum Speichern eines gesamten Zykluszählwertes, der die gesamte Anzahl (laufend/kumulativ) Zyklen angibt, die der Zykluszeitgeber durchlaufen hat.
Wie bei herkömmlichen Netzwerken verteilt der Zyklusmasterknoten 22 den Zykluszeitgeberwert über alle anderen Knoten (d.h. alle Zyklussklavenknoten) in dem Netzwerk oder lokalen Subnetzwerk, von dem er ein Teil ist, wobei die Zykluszeitgeber in allen Zyklussklavenknoten (einschließlich des Zykluszeitgebers 30 in dem Zyklussklavenknoten 20) innerhalb dieses Netzwerkes oder Subnetzwerkes je zu dem Zykluszeitgeber 38 in dem Zyklusmasterknoten 22 synchronisiert sind.
Aber nach der vorliegenden Erfindung empfängt einer der Zyklussklavenknoten in dem Netzwerk oder Subnetzwerk, dargestellt als Zyklussklavenknoten 20 in 1, ein synchrones Zeitgeberrückstellsignal von einem externen Netzwerk oder Subnetzwerk, und zwar über die Rückstellleitung 40. Dieses Rückstellsignal wird den Regeln nach auf einer vorgeschriebenen Rate aufrechterhalten, die vorzugsweise ein Vielfaches eines Zyklus ist.
Ein "Zyklus" als hier verwendeter Term bezieht sich auf die Zeitperiode, erforderlich für einen Zykluszeitgeber um von einem Anfangswert zu einem Endwert zu zählen, wonach das Zeitgeberregister umgreift und zu dem Anfangswert zurückgeht. Wenn beispielsweise der Zykluszeitgeber als Modulo-N-Zähler implementiert wird, dann ist der "Zyklus" die Zeitperiode, erforderlich für den Zähler um von dem Anfangswert (A) bis (A) + N-1 zu zählen, bevor er zu dem Anfangswert (A) zurückgeht. Der Anfangswert ist typischerweise Null (0).
Nach der vorliegenden Erfindung wird der Mikrocontroller 24 des Zyklussklavenknotens 20 derart programmiert, dass er einen Steueralgorithmus durchführt, der die nachfolgenden Schritte umfasst:

(1) das Detektieren des externen synchronen Zyklusrückstellsignals,
(2) das Auslesen des Teilwertes (weniger als ein einziger Zyklus) des Zykluszeitgebers 30. Vorzugsweise wird der Teilwert als eine ganze Zahl ausgedrückt, die positiv ist, wenn der aktuelle Zykluszeitgeberwert (d.h. der aktuelle Zählwert) kleiner ist als N/2 oder diesem Wert entspricht, und der negativ ist, wenn der aktuelle Zykluszeitgeberwert größer ist als N/2, obschon dieses Schema nicht auf die vorliegende Erfindung begrenzt ist (d.h. die Schwelle für einen positiven negativen Übergang kann auf jeden beliebigen geeigneten Wert zwischen dem Anfangswert und dem maximalen Wert des Zykluszeitgebers 30 gesetzt werden). Wenn beispielsweise vorausgesetzt wird, dass der Zykluszeitgeber 30 ein Modul (N) von 8000 hat, dann kann der Teilwert (I) als ein positiver ganzzahliger Wert gleich dem aktuellen Zählwert (X) des Zykluszeitgebers 30 ausgedrückt werden, wenn der aktuelle Zählwert ≤ 4000 ist, und kann als ein negativer ganzzahliger Wert gleich der Differenz zwischen dem aktuellen Zählwert (X) und dem Modul (N) des Zykluszeitgebers 30 ausgedrückt werden, wenn der aktuelle Zählwert (X) > 4000 ist, d.h. wenn X ≤ N/2 ist, dann ist I = X, was ein positiver ganzzahliger Wert ist, und wenn X > N/2 ist, dann ist I = (X-N), was ein negativer ganzzahliger Wert ist;
(3) das Berechnen, wie viele Taktzyklen zwischen dem Zeitpunkt, wo das externe synchrone Zyklusrückstellsignal detektiert wurde, und dem Zeitpunkt, wo der Teilwert des Zykluszeitgebers ausgelesen wurde, vergangen sind;
(4) das Subtrahieren des Ergebnisses des Schrittes (3) von dem in dem Schritt (2) ausgelesenen Teilwert des Zykluszeitgebers;
(5) das Laden des Ergebnisses des Schrittes (4) als ein Zeitgeberoffsetwert in das Zeitgeberoffsetregister 26; und
(6) das Auslesen des Zeitgeberoffsetwertes aus dem Zeitgeberoffsetregister 26 und das zusenden dieses Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknoten 22 zu einem bequemen Zeitpunkt, beispielsweise unter Verwendung eines asynchronen Datenübertragungsmechanismus. Wenn aber der Zeitgeberoffsetwert Null ist, braucht dieser Wert nicht dem Zyklusmasterknoten 22 zugeführt zu werden (da in dem Fall keine Einstellung des Wertes des Zykluszeitgebers 38 in dem Zyklusmasterknoten 22 erforderlich ist).

Es dürfte einleuchten, dass die Schritte (3) und (4) fortfallen können, wenn die vorliegende Erfindung völlig in Hardware implementiert wird (statt der Verwendung eines programmierten Mikrocontrollers), oder auf eine andere bequeme Art und Weise, die diese Verarbeitungsverzögerung eliminiert oder die zu einer festen Verarbeitungsverzögerung führt, die an sich bei der Herleitung des Zeitgeberoffsetwertes berücksichtigt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Mikrocontroller 32 des Zyklusmasterknotens 22 derart programmiert, dass er einen Steueralgorithmus durchführt, der die nachfolgenden Schritte umfasst:

(1) das Laden des von dem Zyklussklavenknoten 20 empfangenen Zeitgeberoffsetwertes in das Zeitgebereinstellregister 34;
(2) das Auslesen des Teilwertes (weniger als ein einziger Zyklus) des Zykluszeitgebers 38.
(3) das Subtrahieren des in dem Schritt (1) aus dem Zeitgebereinstellregister 34 ausgelesenen Zeitgeberoffsetwertes von dem aus dem Zykluszeitgeber 38 in dem Schritt (2) ausgelesenen Zykluszeitgeberteilwert;
(4) das Berechnen, wie viel Taktzyklen erforderlich sind zum Durchführen der ganzen notwendigen Verarbeitung, ausgehend von dem Zeitpunkt, wo der Zykluszeitgeberteilwert aus dem Zykluszeitgeber 38 in dem Schritt (2) ausgelesen wurde, und endend zu dem Zeitpunkt, wo der (Eingestellten) Zykluszeitgeberendwert in den Zykluszeitgeber 38 geladen wird (d.h. in dem untenstehenden Schritt (6));
(5) das Hinzufügen des Ergebnisses des Schrittes (3) zu dem Ergebnis des Schrittes (4) und das Durchführen der erforderlichen Umbruchverarbeitung des Zykluszeitgebers 38. In dem Fall beispielsweise, dass die Summe größer ist als der maximale Wert (d.h. in dem Fall, dass eine Überflusssituation aufgetreten ist) muss das Modul (N) des Zykluszeitgebers 38 von der Summe subtrahiert werden, damit man an einen resultierenden Wert gelangt, und der gesamte Zykluszählwert muss danach um Eins erhöht werden; und in dem Fall, dass die Summe kleiner ist als der Anfangswert (d.h. in dem Fall, dass eine Überflusssituation aufgetreten ist). muss das Modul (N) des Zykluszeitgebers 38 zu der Summe hinzuaddiert werden, damit man an einen resultierenden Wert gelangt, und der gesamte Zykluszählwert muss dann um Eins verringert werden; und
(6) das Laden des resultierenden Wertes des Schrittes (5), der einen eingestellten Zykluszeitgeberwert bildet, in den Zykluszeitgeber 38.

Es dürfte einleuchten, dass auf den Schritt (4) verzichtet werden kann, wenn die vorliegende Erfindung völlig in Hardware ausgebildet wird (statt der Verwendung eines programmierten Mikrocontrollers), oder auf eine andere Art und Weise, die diese Verarbeitungsverzögerung eliminiert oder die zu einer festen Verarbeitungsverzögerung führt, die an sich bei der Herleitung des Zeitgeberoffsetwertes berücksichtigt werden kann.
Kraft des oben beschriebenen Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist der Zykluszeitgeberwert des Zyklusmasterknotens 22 zu dem externen synchronen Zyklusrückstellsignal synchronisiert, wodurch auf diese Weise die Zykluszeitgeber in allen Zyklussklavenknoten (einschließlich des Zykluszeitgebers 30 in dem Zyklussklavenknoten 20) innerhalb des Netzwerkes oder Subnetzwerkes zu dem externen synchronen Zyklusrückstellsignal synchron gehalten wird. Es dürfte dem Fachmann einleuchten, dass das Verfahren (und das System) nach der vorliegenden Erfindung einfach, zuverlässig und relativ immun für Datenverlust (Paketverlust) oder nicht frequente Rückkopplung von dem Zyklussklavenknoten ist.
In 2 ist ein Netzwerk 50 ersichtlich, das nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert worden ist. Das Netzwerk 50 umfasst eine Anzahl Knoten Na, die mit einem lokalen Bus A eines Subnetzwerkes A verbunden sind und eine Anzahl Knoten Nb, die mit einem lokalen Bus B eines Subnetzwerkes B verbunden sind. Die Subnetzwerke A und B sind durch eine Brücke 56 miteinander verbunden, die ein Brückenportal A aufweist, das mit dem lokalen Bus A gekoppelt ist, und ein Brückenportal A, das mit dem lokalen Bus B gekoppelt ist. Die Brückenportale A und B sind durch ein verdrahtetes oder drahtloses Verbindungssystem 55 (manchmal als "internes Gewebe" bezeichnet) miteinander verbunden.
Das Brückenportal A enthält einen Zyklussklavenknoten 60, konstruiert nach der vorliegenden Erfindung (beispielsweise wie der Zyklussklavenknoten 20 in 1), und das Brückenportal B enthält einen Zyklussklavenknoten 62, konstruiert nach der vorliegenden Erfindung (beispielsweise wie der Zyklussklavenknoten 20 in 1).
Der lokale Zyklusmaster für das Subnetzwerk A (der wie der Zyklusmasterknoten aus 1 ist) kann auf vorteilhafte Weise jeder selektierte Knoten der Knoten Na sein, die mit dem lokalen Bus A des Subnetzwerkes verbunden sind, und der lokale Zyklusmaster für das Subnetzwerk B (das dem Zyklusmasterknoten 22 aus 1 ähnlich ist) kann auf vorteilhafte Weise jeder selektierte Knoten der Knoten Nb sein, die mit dem lokalen Bus B des Subnetzwerkes B verbunden sind.
Auf diese Weise werden mit diesem Ausführungsbeispiel alle Knoten Na des Subnetzwerkes A, ausgenommen der eine, der der lokale Master sein soll, auf geeignete Weise wie herkömmliche Sklavenknoten implementiert, und alle Knoten Nb des Subnetzwerkes B, ausgenommen der eine, der der lokale Zyklusmaster sein soll) werden auch auf geeignete Weise wie herkömmliche Sklavenknoten implementiert. Auf diese Weise ist jeder der lokalen Zyklusmaster ein Nicht-Brückenknoten. Selbstverständlich dürfte es einleuchten, dass auf alternative Weise beide Brückenportale A oder B den Zyklusmasterknoten enthalten kann, statt des Zyklussklavenknotens, wobei in diesem Fall nur einer der lokalen Zyklusmaster ein Nicht-Brückenknoten ist.
In 3 ist ein Netzwerk ersichtlich, das nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert worden ist. Das Netzwerk umfasst eine Anzahl lokaler Busse, einschließlich der lokalen Busse A, B und C, und eine Anzahl Brücken, einschließlich der Brücken A und B. Es dürfte einleuchten, dass die Anzahl Brücken und Busse in dem Netzwerk, die verkettet sein können, virtuell unbegrenzt ist.
Mit der heutigen Technologie muss eine feste Brücke der Brücken A oder B den lokalen Zyklusmaster für den lokalen Bus A enthalten. Aber mit der vorliegenden Erfindung ist es für jede selektierte Brücke der zwei Brücken A oder B möglich, dass diese einen Zyklusmasterknoten, konstruiert nach der vorliegenden Erfindung enthält, und für die andere Brücke der zwei Brücken B oder A, dass diese den Zyklussklavenknoten, konstruiert nach der vorliegenden Erfindung enthält. Auf diese Weise wird dem Entwerfer des Netzwerkes mehr Flexibilität in der Konfiguration oder Rekonfiguration des Netzwerkes geboten, da er/sie nicht an eine feste Brücke der Brücken A oder B, die den lokalen Zyklusmaster für den lokalen Bus enthalten soll, gebunden ist.
Obschon die vorliegende Erfindung oben detailliert beschrieben worden ist, dürfte es einleuchten, dass dem Fachmann viele Abwandlungen und/oder Modifikationen der darin erläuterten erfinderischen Basiskonzepte einfallen dürften, die dennoch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, wie in den beiliegenden Patentansprüchen definiert.
So dürfte es beispielsweise, obschon die oben beschriebenen Steueralgorithmen durch auf geeignete Weise programmierte Mikrocontroller 24 und 32 durchgeführt werden, dem Fachmann einleuchten dass jede beliebige geeignete verdrahtete oder pro grammierbare digitale Signalverarbeitung oder logische Schaltung auf alternative Weise eingesetzt werden könnte.
Weiterhin dürfte es, obschon das Zeitgeberoffsetregister 26 und das Zeitgebereinstellregister 34 als einzelne Register beschrieben worden sind, einleuchten, dass sie in Termen von Adressierung als ein einziges Register implementiert werden können, wenn die vorliegende Erfindung in Hardware implementiert ist, da in dem Fall das Zeitgeberoffsetregister 26 nur lesen kann, während das Zeitgebereinstellregister 34 nur schreiben kann.
Die Register und die logische Schaltung, verwendet zum Implementieren des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung, können in Software implementiert werden, und zwar unter Verwendung bestehender Koppelschichtchips (beispielsweise eines IEEE 1394 Koppelschichtchips), und können auf vorteilhafte Weise in Hardware in künftigen Koppelschichtchips, die zur Zeit in der Entwicklung begriffen sind, implementiert werden.
Es dürfte ebenfalls einleuchten, dass jeder Knoten (oder selektierte Knoten) in einem bestimmten Netzwerk derart hergestellt werden kann, dass er die Fähigkeit hat, entweder als Zyklusmasterknoten oder als Zyklussklavenknoten nach der vorliegenden Erfindung wirksam zu sein, beispielsweise einfach dadurch, dass darin alle erforderliche Hardware und/oder Software einverleibt wird, einschließlich des Zeitgeberoffsetregisters 26 und des Zeitgebereinstellregisters 34 (oder Äquivalenten davon).

Claims

Verfahren zum Synchronisieren eines zyklischen Masterknotens (22) zu einem Sklavenknoten (20) in einem Netzwerk, wobei ein Zykluszeitgeber (30) in dem Zyklussklavenknoten zu einem Zykluszeitgeber (38) in dem Zyklusmasterknoten synchronisiert wird, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Benutzen einer logischen Schaltung (24) in dem Zyklussklavenknoten (20) zum Ermitteln eines Zeitgeberoffsetwertes, und zwar in Reaktion auf den Empfang von Synchronisationsinformation von einem externen Netzwerk oder einem Subnetzwerk in dem Zyklussklavenknoten (20); – das Übertragen des Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknoten (22); und – das Benutzen der logischen Schaltung (32) in dem Zyklusmasterknoten (22) zum Einstellen eines Wertes des Zykluszeitgebers (38) des Zyklusmasterknotens auf Basis des Zeitgeberoffsetwertes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Synchronisationsinformation ein Zykluszeitgeberrückstellsignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei: der Zykluszeitgeber (30) in dem Zyklussklavenknoten (20) während eines Zyklus von einem Ausgangswert bis einen Endwert zählt; und das Zykluszeitgeberrückstellsignal mit einer vorgeschriebenen Rate aufrechterhalten wird, die ein Vielfaches eines einzigen Zyklus des Zyklussklavenzykluszeitgebers (30) ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei: der Zyklussklavenknoten (20) weiterhin ein Zeitgeberoffsetregister (26) aufweist; der Zyklusmasterknoten (22) weiterhin ein Zeitgebereinstellregister (34) aufweist; der Schritt der Benutzung der logischen Schaltung (24) in dem Zyklussklavenknoten (20) zum Ermitteln des Zeitgeberoffsetwertes die nachfolgenden Subschritte umfasst: das Detektieren des Zykluszeitgeberrückstellsignals; das Auslesen eines Wertes des Zykluszeitgebers (30) des Zyklussklavenknotens; das Herleiten des Zeitgeberoffsetwertes von dem aus dem Zykluszeitgeber (30) des Sklavenknotens ausgelesenen Wert; und das Laden des Zeitgeberoffsetwertes in das Zeitgeberoffsetregister (26).
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt der Übertragung des Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknoten (22) die nachfolgenden Subschritte umfasst: das Auslesen des Zeitgeberoffsetwertes aus dem Zeitgeberoffsetregister (20); und das Senden des Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknoten (22), und zwar unter Anwendung eines asynchronen Datenübertragungsprotokolls.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt der Benutzung der logischen Schaltung (32) in dem Zyklusmasterknoten (22) zum Einstellen eines Wertes des Zykluszeitgebers (38) des Zyklusmasterknotens die nachfolgenden Subschritte umfasst: das Laden des von dem Zyklussklavenknoten (20) empfangenen Zeitgeberoffsetwertes in das Zeitgebereinstellregister (34); das Auslesen eines Wertes des Zykluszeitgebers (38) des Zyklusmasterknotens; das Subtrahieren des Zeitgeberoffsetwertes von dem aus dem Zykluszeitgeber (38) des Zyklusmasterknotens ausgelesenen Wert zum Erzeugen eines eingestellten Zykluszeitgeberwertes; das Herleiten eines schlussendlichen eingestellten Zykluszeitgeberwertes von dem eingestellten Zykluszeitgeberwert; und, das Laden des schlussendlichen eingestellten Zykluszeitgeberwertes in den Zykluszeitgeber (38) des Zyklusmasterknotens.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Subschritt der Herleitung des Zeitgeberoffsetwertes von dem aus dem Zykluszeitgeber (30) des Zyklussklavenknotens die nachfolgenden Subschritte umfasst: das Berechnen einer Anzahl Taktzyklen, die zwischen einem ersten Mal, wo das Zykluszeitgeberrückstellsignal detektiert wurde, und einem zweiten Mal, wo der Wert aus dem Zykluszeitgeber (30) des Zyklussklavenknotens ausgelesen wurde, vergangen sind; und das Subtrahieren des Ergebnisses des oben stehenden Berechnungsschrittes von dem aus dem Zykluszeitgeber (30) des Zyklussklavenknotens, wobei das Ergebnis des Subtrahierschrittes den Zeitgeberoffsetwert bildet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Subschritt der Herleitung des schlussendlichen eingestellten Zykluszeitgeberwertes die nachfolgenden Subschritte umfasst: das Berechnen einer Anzahl Taktzyklen, erforderlich zum Durchführen der ganzen erforderlichen Verarbeitung, ausgehend von einem ersten Mal, wo der Wert aus dem Zykluszeitgeber (38) des Zyklusmasterknotens ausgelesen worden ist, und endend mit einem zweiten Mal, wo der schlussendliche eingestellte Zykluszeitgeberwert in den Zykluszeitgeber (38) des Zyklusmasterknotens geladen worden ist; und das Addieren des Ergebnisses des oben genannten Berechnungssubschrittes zu dem eingestellten Zykluszeitgeberwert, wobei das Ergebnis des Addierschrittes der schlussendliche eingestellte Zykluszeitgeberwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Zyklusmasterknoten (22) und der Zyklussklavenknoten (20) ein Teil eines ersten Netzwerkes sind; und die Synchronisationsinformation von einem zweiten Netzwerk geliefert wird, das gegenüber dem ersten Netzwerk extern ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Zyklusmasterknoten (22) und der Zyklussklavenknoten (20) ein Teil eines ersten Subnetzwerkes sind; und die Synchronisationsinformation von einem zweiten Subnetzwerk geliefert wird, das gegenüber dem ersten Subnetzwerk extern ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei: der Zyklusmasterknoten (22) und der Zyklussklavenknoten (20) ein Teil eines ersten Subnetzwerkes sind, das auch eine Anzahl zusätzlicher Zyklussklavennetzwerke umfasst; und das Zykluszeitgeberrückstellsignal synchron von einem zweiten Subnetzwerk geliefert wird, das gegenüber dem ersten Subnetzwerk extern ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin den Schritt einer regelmäßigen Verteilung des Wertes des Zykluszeitgebers (38) des Zyklusmasterknotens über alle Zyklussklavenknoten in dem ersten Subnetzwerk umfasst, wobei alle Zyklussklavenknoten in dem ersten Subnetzwerk zu dem Zykluszeitgeberrückstellsignal synchronisiert sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei: der Zyklusmasterknoten (22) und der Zyklussklavenknoten (20) ein Teil eines ersten Netzwerkes sind, das auch eine Anzahl zusätzlicher Zyklussklavenknoten umfasst; und das Zykluszeitgeberrückstellsignal synchron von einem zweiten Subnetzwerk geliefert wird, das gegenüber dem ersten Netzwerk extern ist.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin den Schritt einer regelmäßigen Verteilung des Wertes des Zykluszeitgebers (38) des Zyklusmasterknotens über alle Zyklussklavenknoten in dem ersten Netzwerk umfasst, wobei die Zykluszeitgeber aller Zyklussklavenknoten in dem ersten Netzwerk zu dem Zykluszeitgeberrückstellsignal synchronisiert sind.
Netzwerk (50), das Folgendes umfasst: einen Zyklusmasterknoten (22), der einen Zykluszeitgeber (38) des Masterknotens umfasst; und eine logischen Schaltung (32) des Zyklusmasterknotens; und einen Zyklussklavenknoten (20, 60), der einen Zykluszeitgeber (30) des Zyklussklavenknotens umfasst, synchronisiert zu dem Zykluszeitgeber (38) des Zyklusmasterknotens; und eine logische Schaltung (24) des Zyklussklavenknotens; wobei die logische Schaltung (24) des Zyklussklavenknotens auf Synchronisationsinformation von einem externen Netzwerk oder einem Subnetzwerk reagiert, und zwar zum Ermitteln eines Zeitgeberoffsetwertes und zum Übertragen des Zeitgeberoffsetwertes zu dem Zyklusmasterknoten (22); und wobei die logische Schaltung (32) des Zyklusmasterknotens einen Wert des Zykluszeitgebers (38) des Zyklusmasterknotens einstellt, und zwar auf Basis des Zeitgeberoffsetwertes.
Netzwerk (50) nach Anspruch 15, das Folgendes umfasst: ein erstes Subnetzwerk, das eine Anzahl erster Knoten (Na) aufweist, die mit einem ersten lokalen Bus verbunden sind; ein zweites Subnetzwerk, das eine Anzahl zweiter Knoten (Nb) aufweist, die mit einem zweiten lokalen Bus verbunden sind; eine Brücke, die das erste und das zweite Subnetzwerk miteinander verbindet, wobei die Brücke Folgendes umfasst: ein erstes Brückenportal, das mit dem ersten lokalen Bus verbunden ist und den Zyklussklavenknoten (20, 60) enthält; ein zweites Brückenportal, das mit dem zweiten lokalen Bus verbunden ist und den Zyklusmasterknoten (22) enthält; und ein Verbindungssystem (55), das das erste und das zweite Brückenportal miteinander verbindet; und wobei ein selektierter Knoten der ersten Knoten (Na), der als lokaler Zyklusmaster des ersten Subnetzwerkes wirksam ist, ein Nicht-Brückenknoten ist.