專利名稱：通信裝置、同步通信系統(tǒng)及同步通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連接于傳輸路徑的所有通信裝置與通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間同 步的同步通信方法，以及使用于該方法的通信裝置及其同步通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常在制造系統(tǒng)中，1臺可編程控制器或計算機(jī)等控制設(shè)備與多臺傳感器、 繼電器及伺服驅(qū)動器等設(shè)備周期地進(jìn)行指令數(shù)據(jù)和響應(yīng)數(shù)據(jù)的交換以進(jìn)行控 制。各設(shè)備連接于傳輸路徑，指令數(shù)據(jù)和響應(yīng)數(shù)據(jù)的交換通過通信以一定的通 信周期來進(jìn)行。其中，在機(jī)床或芯片貼裝機(jī)等的運動控制系統(tǒng)中，運動控制器 通過傳輸路徑與伺服驅(qū)動器構(gòu)成控制環(huán)路。
因此，由于上述設(shè)備與通信周期同步進(jìn)行動作，所以需要能以沒有波動的 通信周期實現(xiàn)指令數(shù)據(jù)和響應(yīng)數(shù)據(jù)交換的同步通信系統(tǒng)。為了這種運動控制的 高性能化，需要使伺服驅(qū)動器等從運動控制器接收的指令數(shù)據(jù)的處理開始時間 同步，使其同步偏差最小化，以及盡量縮短運動控制器和伺服驅(qū)動器進(jìn)行指令 數(shù)據(jù)和響應(yīng)數(shù)據(jù)交換的通信周期。
以往，為使連接于傳輸路徑的所有通信裝置與通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間同步， 采用管理基準(zhǔn)時間的通信裝置針對除其以外的1個以上的通信裝置通知基準(zhǔn)時 間的方法。
例如，3臺通信裝置并聯(lián)連接在傳輸路徑上，其中1臺通信裝置(第1通信 裝置)管理基準(zhǔn)時間時，采用所述第1通信裝置通過同時廣播向剩余的2臺(第 2通信裝置#1及第2通信裝置#2)發(fā)送基準(zhǔn)時間，所述2臺第2通信裝置接收 該基準(zhǔn)時間并校準(zhǔn)裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器的方法。
此時，所述2臺第2通信裝置接收第1通信裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)的時間各自不 同。這是因為由于信號在傳輸路徑上需要傳播的時間(傳播延遲時間)，所以依 賴于傳輸路徑的長度在到達(dá)時間上產(chǎn)生差異。但是，通信裝置間的傳播延遲時間的差是極小的值。在這種通信系統(tǒng)中， 所述第1通信裝置在通信周期開頭同時廣播通信數(shù)據(jù)，接收了該通信數(shù)據(jù)的所
有第2通信裝置即使僅與接收時間同步進(jìn)行動作，也可以實現(xiàn)在通信裝置間同 步偏差小的同步通信系統(tǒng)。
然而在OA領(lǐng)域，作為連接計算機(jī)或打印機(jī)等進(jìn)行高速通信的工具，在物 理層采用100BASE-T或IOOOBASE-T的以太網(wǎng)(Ethernet)(注冊商標(biāo))正在普 及。在基于以太網(wǎng)的通信系統(tǒng)中，通常點對點連接設(shè)備，計算機(jī)或打印機(jī)等設(shè) 備連接于HUB,在通信裝置間交接數(shù)據(jù)時HUB作為中轉(zhuǎn)站進(jìn)行傳送。
對于作為中轉(zhuǎn)站的HUB,通常采用具備圖10-b的專利文獻(xiàn)1所示的交換功 能的交換HUB，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式作為通常的傳送方式而被采用。存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式采 用將通信幀從頭至尾全部存放于緩沖存儲器實施錯誤校驗，將結(jié)果正常的傳送 至連接有發(fā)送目的設(shè)備的端口的步驟。
圖10-a是以太網(wǎng)的通信幀的格式。由前導(dǎo)500 (7個字節(jié))、SFD501 (幀起 始定界符)(Start Frame Delimiter, 1個字節(jié))、發(fā)送目的地址601 (6個字節(jié))、 發(fā)送源地址602 (6個字節(jié))、類型603 (2個字節(jié))、數(shù)據(jù)620 (46-1500個字節(jié)) 及FCS606 (幀檢驗序列)(Flame Check Sequence, 4個字節(jié))構(gòu)成，最小幀長 度從發(fā)送目的地址601至FCS606為64個字節(jié)。
如上所述，由于在存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式中接收通信幀至末端之后進(jìn)行傳送，所以 傳輸速度為100Mbps時，作為通信裝置內(nèi)的傳送延遲時間至少產(chǎn)生接收SFD (1 個字節(jié))和最小幀長度64個字節(jié)所需的5.2ps。
在交換HUB中，作為消減該傳送延遲時間的其它傳送方式，還存在實裝有 直通交換方式的交換HUB。直通交換方式是在接收了發(fā)送目的地址601的時間 開始向連接有發(fā)送目的設(shè)備的端口傳送的傳送方法。但是，在該方法中，作為 通信裝置內(nèi)的傳送延遲時間，也產(chǎn)生接收SFD (l個字節(jié))和發(fā)送目的地址(6 個字節(jié))所需的560ns。
雖然在OA領(lǐng)域的以太網(wǎng)通信系統(tǒng)中，通常采用以HUB為中心并聯(lián)連接通 信裝置的構(gòu)成，但是在生產(chǎn)線等工業(yè)領(lǐng)域中，為實現(xiàn)省配線化多將設(shè)備串聯(lián)連 接于傳輸路徑。近年，雖然因高速傳輸速度的特點，具有在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)的傾向，但是在傳輸路徑上串聯(lián)連接通信裝置時，進(jìn)行中轉(zhuǎn)的通信裝 置的傳送延遲時間影響性能。
圖11 -a是在前述的直通交換方式中串聯(lián)連接進(jìn)行中轉(zhuǎn)的通信裝置的現(xiàn)有系 統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖中，1101是管理基準(zhǔn)時間的第1通信裝置，1102及1103是與所 述通信裝置1101同步進(jìn)行動作的第2通信裝置#1及#2。在制造系統(tǒng)的情況下， 第1通信裝置例如相當(dāng)于可編程控制器或計算機(jī)，第2通信裝置例如相當(dāng)于伺 服驅(qū)動器、傳感器或繼電器等。
這里，第l通信裝置的端口l (1150)與第2通信裝置#1的端口 1 (1151) 以及第2通信裝置#1的端口2 (1152)與第2通信裝置#2的端口 1 (1153)串 聯(lián)連接。第1通信裝置與第2通信裝置#2交換通信數(shù)據(jù)時，第2通信裝置#1進(jìn) 行通信數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)。例如，從第1通信裝置向第2通信裝置#2進(jìn)行發(fā)送時，第 l通信裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)從端口 1 (1151)通過第2通信裝置#1內(nèi)從端口2(1152) 發(fā)出后，經(jīng)由端口l (1153)被第2通信裝置#2接收。
圖ll-b是表示現(xiàn)有系統(tǒng)中的通信與同步動作時間的時間圖的例子。圖中，S 是通信裝置1101為了進(jìn)行系統(tǒng)整體的通信同步而在通信周期的開頭同時廣播的 同步幀，CMD#1是通信裝置1101向通信裝置1102發(fā)送的指令幀，RSP#1是通 信裝置1102向通信裝置1101發(fā)送的響應(yīng)幀。指令幀使用于通知繼電器的開/關(guān) 或伺服驅(qū)動器的目標(biāo)位置，響應(yīng)幀使用于通知傳感器的當(dāng)前值或伺服驅(qū)動器的 位置反饋值。CMD#2及RSP#2是分別針對通信裝置1103的指令幀及響應(yīng)幀， 內(nèi)容與CMD#1及RSP#1 —樣。
下面，對控制的開始時間進(jìn)行說明。使第2通信裝置#11與其前邊的通信裝 置間的傳輸路徑的傳播延遲時間為Ttr_n，使進(jìn)行中轉(zhuǎn)的通信裝置內(nèi)的傳送延遲 時間為Trpt，第2通信裝置#1及#2在接收到第1通信裝置發(fā)送的同步幀S的時 間發(fā)生通信同步中斷并進(jìn)行同步動作時，因傳輸路徑的傳播延遲及傳送延遲， 在第2通信裝置#1與#2中，在發(fā)生通信同步中斷的時間上存在(Trpt+Ttr_2) 的時間差。
這里，如果將通信裝置內(nèi)的傳送延遲時間和傳輸路徑的傳播延遲時間合在 一起稱為傳輸路徑延遲時間，則第2通信裝置^n接收到第1通信裝置發(fā)送的同步幀S的傳輸路徑延遲時間弁n由下式表示。但是，這里假定在所有的通信裝置 中Trpt為相同值。
傳輸路徑延遲時間#11:^//少1)7>7^ + Z！ "r 一 Z
因此，為使多個第2通信裝置或者與第2通信裝置連接的設(shè)備同步進(jìn)行動 作，各第2通信裝置所具備的基準(zhǔn)時間必須是由傳輸路徑延遲時間修正第1通 信裝置所具備的基準(zhǔn)時間后的時間。
作為計測傳輸路徑延遲時間的例子，具有分別測定與管理基準(zhǔn)時間的通信 裝置之間的折返延遲時間(數(shù)據(jù)往返所需的時間)，以去程及回程所需時間相等 為前提計測出至各通信裝置的延遲時間的方法。
圖9是專利文獻(xiàn)2所引用的現(xiàn)有通信系統(tǒng)的例子，在圖9中n臺通信裝置1 001 1005串聯(lián)連接于傳輸路徑1012。在這種構(gòu)成中，為使各通信裝置的時刻 同步，首先第1通信裝置1001對第2通信裝置1002發(fā)送2次測定用數(shù)據(jù)，第2 通信裝置1002通過分別在輸入端及輸出端折返該測定用數(shù)據(jù)，來測定傳播延遲 時間Tab Tba)及裝置內(nèi)傳送延遲時間TBI (—TB2)。
其后，第1通信裝置同樣向第3通信裝置1003發(fā)送測定數(shù)據(jù)，測定延遲時 間Tbc ( —Tcb)及TC1 ( —TC2)。同樣，第1通信裝置1001在測定出至第n 通信裝置1005的延遲時間后，向各通信裝置通知延遲時間，各通信裝置根據(jù)第 1通信裝置1001通知的延遲時間修正其時刻與基準(zhǔn)時間同步。
但是，在圖9所示的通信系統(tǒng)中，由于在通信裝置內(nèi)于去程及回程通過不 同的內(nèi)部存儲器，所以去程的延遲時間與回程的延遲時間的差成為延遲時間的 誤差。
而且，由于前期傳輸路徑延遲時間在第1通信裝置向第2通信裝置#11發(fā)送 指令幀時或第2通信裝置#11向第1通信裝置發(fā)送響應(yīng)幀時都同樣發(fā)生，所以第 1通信裝置與第2通信裝置^n交換指令幀及響應(yīng)幀時的響應(yīng)時間作為無用時間 產(chǎn)生前式2倍的時間。
例如，在連接有10臺第2通信裝置的通信系統(tǒng)的情況下，在第10臺通信 裝置中僅傳送延遲時間就產(chǎn)生無用時間10.08p。因而，如果10臺所有的第2 通信裝置進(jìn)行合計，則僅傳送延遲時間就是50.4ps，在進(jìn)行100ps級的通信周期的情況下，成為占據(jù)通信周期的大多半。結(jié)果，由于無法縮短通信周期，所以 即使利用高速通信也無法提高運動控制的性能。
專利文獻(xiàn)l:日本國特表2000-503828 (第39頁，圖4) 專利文獻(xiàn)2:日本國特開平10-142361號公報(第6頁，圖4)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種通信裝置、同步通信 系統(tǒng)及同步通信方法，即使在通信裝置串聯(lián)連接于傳輸路徑時，也能計測延遲 時間修正各從動裝置的基準(zhǔn)時間以基準(zhǔn)時間為基礎(chǔ)指定控制周期的開始時間并 進(jìn)行同步，并且消減通信裝置的傳送延遲實現(xiàn)通信周期盡可能小的同步通信。
為解決上述問題，本發(fā)明是如下構(gòu)成的。
方案1所述的發(fā)明涉及一種通信裝置，其具備通信控制部，連接于傳輸 路徑控制收發(fā)的數(shù)據(jù)；及主CPU，與所述通信控制部連接，根據(jù)所述通信控制 部接收的數(shù)據(jù)和內(nèi)置的連接裝置信息存儲部的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算處理生成發(fā)送數(shù) 據(jù)，發(fā)送給所述通信控制部，其特征在于，
所述通信控制部具備各自2組將邏輯信號轉(zhuǎn)換為電信號的PHY部、連接 于所述PHY部輸入所述PHY部接收的數(shù)據(jù)的RxFIFO部(接收先入先出部)及 連接于所述PHY部向所述PHY部輸出接收的數(shù)據(jù)的TxFIFO部(發(fā)送先入先出 部)；及LINK部，內(nèi)置有在預(yù)先設(shè)定的時間產(chǎn)生中斷信號的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器,
并且分別通過中轉(zhuǎn)路徑連接2組所述RxFIFO部和所述TxFIFO部，所述2 條中轉(zhuǎn)路徑與所述LINK部分別連接，
所述LINK部發(fā)送同步修正對象指定幀、傳輸路徑延遲計測幀及同步幀。
另外，方案2所述的發(fā)明涉及一種通信裝置，其具備通信控制部，連接 于傳輸路徑控制收發(fā)的數(shù)據(jù)；及主CPU，與所述通信控制部連接，根據(jù)所述通 信控制部接收的數(shù)據(jù)和內(nèi)置的自站信息存儲部的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算處理生成發(fā)送數(shù) 據(jù)，發(fā)送給所述通信控制部，其特征在于，
所述通信控制部具備各自2組將邏輯信號轉(zhuǎn)換為電信號的PHY部、連接 于所述PHY部輸入所述PHY部接收的數(shù)據(jù)的RxFIFO部(接收先入先出部)及連接于所述PHY部向所述PHY部輸出接收的數(shù)據(jù)的TxFIFO部(發(fā)送先入先出 部)；及LINK部，內(nèi)置有在預(yù)先設(shè)定的時間產(chǎn)生中斷信號的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器，
并且分別通過中轉(zhuǎn)路徑連接2組所述RxFIFO部和所述TxFIFO部，所述2 條中轉(zhuǎn)路徑與所述LINK部分別連接，并分別在所述2條中轉(zhuǎn)路徑上插入路徑切 換開關(guān)，同時在中轉(zhuǎn)路徑上分別連接折返路徑的一端，所述路徑切換開關(guān)在切 斷自己的中轉(zhuǎn)路徑時連接于所述折返路徑的另一端，而且2個路徑切換開關(guān)的 所述動作同時進(jìn)行，
所述LINK部通常不使所述路徑切換開關(guān)進(jìn)行切換動作構(gòu)成將由一個PHY 部接收的數(shù)據(jù)傳送給另一個PHY部的中轉(zhuǎn)路徑，但是接收同步修正對象指定幀 后，通過所述路徑切換開關(guān)的切換動作構(gòu)成折返由PHY部接收的數(shù)據(jù)的折返路 徑，
接收同步修正對象指定幀后如果接收到規(guī)定次數(shù)的傳輸路徑延遲計測幀， 則通過所述路徑切換開關(guān)再次構(gòu)成所述中轉(zhuǎn)路徑，
接收方案1所述的通信裝置發(fā)送的同步幀后，進(jìn)行所述裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器 的修正與通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間同步。
另外，方案3所述的發(fā)明的特征為，在方案l所述的通信裝置中，在所述R xFIFO部的前邊具備SFD (幀開始信號)檢測部，所述SFD檢測部檢測出由一 個所述PHY部接收的數(shù)據(jù)中緊接著前導(dǎo)的SFD后，立即從另一個所述PHY部
向傳輸路徑傳送接收的數(shù)據(jù)。
另外，方案4所述的發(fā)明的特征為，在方案2所述的發(fā)明中，在所述RxFI FO部的前邊具備SFD (幀開始信號)檢測部，所述SFD檢測部檢測出由一個 所述PHY部接收的數(shù)據(jù)中緊接著前導(dǎo)的SFD后，立即從另一個所述PHY部向 傳輸路徑傳送接收的數(shù)據(jù)。
另外，方案5所述的發(fā)明涉及一種同步通信系統(tǒng)，其構(gòu)成為具備方案l或 方案3所述的第1通信裝置及1個以上的方案2或方案4所述的第2通信裝置， 所述第1通信裝置及第2通信裝置以規(guī)定的通信周期進(jìn)行通信，其特征在于，
構(gòu)成為使各通信裝置的2個PHY部中的一個PHY部連接于其它通信裝置 的PHY部，使另一個PHY部連接于其它通信裝置的PHY部，所述第1通信裝置個別計測出到所述第2通信裝置的傳輸路徑延遲時間， 向相關(guān)裝置個別通知所述傳輸路徑延遲時間，按通信周期發(fā)送通信系統(tǒng)的基準(zhǔn) 時間的當(dāng)前值，
所述第2通信裝置通過被通知的所述傳輸路徑延遲時間修正已接收的所述 基準(zhǔn)時間的當(dāng)前值并設(shè)定于自己的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器。
另外，方案6所述的發(fā)明的特征為，在方案5所述的同步通信系統(tǒng)中，所 述第1通信裝置將中斷輸出時間存放于所述同步幀并發(fā)送給所述第2通信裝置， 所述第2通信裝置將接收的所述中斷輸出時間設(shè)定于自己的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器， 在該計時器值達(dá)到所述中斷輸出時間時輸出同步中斷信號。
另外，方案7所述的發(fā)明的特征為，在方案5或6所述的同步通信系統(tǒng)中， 所述第1通信裝置在開始包括發(fā)送針對所述第2通信裝置的同步幀及指令幀、 接收來自所述第2通信裝置的響應(yīng)幀的一定通信周期內(nèi)的同步通信后，
所述第1通信裝置在與所述第2通信裝置的同步通信中檢測出新連接到該 同步通信系統(tǒng)的所述第2通信裝置時，在通信周期內(nèi)實施規(guī)定的通信后的剩余 時間內(nèi)，計測所述第1通信裝置至相關(guān)第2通信裝置的傳輸路徑延遲時間，向 相關(guān)第2通信裝置通知所述傳輸路徑延遲時間。
另外，方案8所述的發(fā)明提供一種同步通信方法，是在傳輸路徑上連接有 分別具有控制收發(fā)數(shù)據(jù)的通信控制部和根據(jù)該通信控制部接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算 處理生成發(fā)送數(shù)據(jù)的主CPU部的1個第1通信裝置及1個以上的第2通信裝置 的通信系統(tǒng)內(nèi)所述通信裝置進(jìn)行同步通信的同步通信方法，其特征在于，
所述第l通信裝置，具備依照預(yù)先存放于連接裝置信息存儲部的所述第2 通信裝置的信息指定同步修正對象通信裝置的步驟；在向該同步修正對象通信 裝置發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀的同時儲存發(fā)送時刻的步驟；在接收到來自所述 同步修正對象通信裝置的折返數(shù)據(jù)時儲存接收時刻，在未接收到折返數(shù)據(jù)時在 所述連接裝置信息存儲部追記延遲計測失敗的步驟；根據(jù)所述發(fā)送時刻及所述 接收時刻計算出傳輸路徑延遲時間向所述連接裝置信息存儲部追記的步驟；及 向所述同步修正對象通信裝置通知所述計算出的傳輸路徑延遲時間的步驟，在 針對存放于所述連接裝置信息存儲部的所有第2通信裝置反復(fù)進(jìn)行所述步驟后， 開始同步通信。另外，方案9所述的發(fā)明的特征為，在方案8所述的發(fā)明中，在所述同步 通信中，所述第1通信裝置實施包括發(fā)送針對所述第2通信裝置的同步幀及指 令幀、接收來自所述第2通信裝置的響應(yīng)幀的規(guī)定通信后，
具備檢驗來自在所述連接裝置信息存儲部存放有延遲計測失敗的第2通 信裝置的響應(yīng)的步驟；如果沒有響應(yīng)則等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通 信的步驟；如果有響應(yīng)則計算出傳輸路徑延遲計測時間，檢驗在所述通信周期 的剩余時間內(nèi)能否實現(xiàn)傳輸路徑延遲計測的步驟；如果在剩余時間內(nèi)無法實現(xiàn) 傳輸路徑延遲計測則等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通信的步驟；如果在 剩余時間內(nèi)可實現(xiàn)傳輸路徑延遲計測則指定同步修正對象通信裝置的步驟；在 向該同步修正對象通信裝置發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀的同時儲存發(fā)送時刻的步 驟；在接收到來自所述同步修正對象通信裝置的折返數(shù)據(jù)時儲存接收時刻，在 未接收到折返數(shù)據(jù)時等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通信的步驟；根據(jù)所 述發(fā)送時刻及所述接收時刻計算出傳輸路徑延遲時間向所述連接裝置信息存儲 部追記的步驟；向所述同步修正對象通信裝置通知所述計算出的傳輸路徑延遲 時間的步驟；及等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通信的步驟。
另外，方案10所述的發(fā)明的特征為，在方案9所述的發(fā)明中，所述傳輸路 徑延遲計測時間用存放于所述連接裝置信息存儲部的傳輸路徑延遲時間的最大 值、進(jìn)行所述延遲計測的次數(shù)及由回路構(gòu)成決定的通信裝置內(nèi)的中轉(zhuǎn)時間來計 算。
另外，方案ll所述的發(fā)明的特征為，在方案8或方案9所述的發(fā)明中，所 述第2通信裝置在所述第1通信裝置指定的同步修正對象通信裝置為自站時， 通過將路徑切換開關(guān)設(shè)定為向接收源折返的步驟、從所述第1通信裝置接收所 述傳輸延遲計測幀在被通知了傳輸路徑延遲時間時將所述路徑切換開關(guān)連接于 中轉(zhuǎn)目標(biāo)的步驟、以及根據(jù)所述傳輸路徑延遲時間和所述第1通信裝置發(fā)送的 同步幀中所存放的基準(zhǔn)時間修正裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器的步驟，使基準(zhǔn)時間和裝置 內(nèi)基準(zhǔn)計時器同步。
另外，方案12所述的發(fā)明的特征為，在方案8或方案9所述的同步通信方 法中，所述第2通信裝置儲存所述同步修正對象指定幀中所存放的進(jìn)行延遲計 測的次數(shù)，在接收到該延遲計測次數(shù)+1次傳輸路徑延遲計測幀后將所述路徑切換開關(guān)連接于中轉(zhuǎn)目標(biāo)，接收傳輸路徑延遲計測幀后儲存?zhèn)鬏斅窂窖舆t計測幀 中所存放的傳輸路徑延遲時間，根據(jù)所述傳輸路徑延遲時間和其后接收的同步 幀中所存放的基準(zhǔn)時間的當(dāng)前值修正裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器。
根據(jù)方案l、方案2、方案5、方案8或方案11所述的發(fā)明，在第2通信裝 置的中轉(zhuǎn)路徑上實裝路徑切換開關(guān)，第1通信裝置僅通過控制該切換開關(guān)便能 容易地精度良好地計測針對各第2通信裝置的傳輸路徑延遲時間，能夠向各第2 通信裝置通知該檢測結(jié)果及同步通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間。而且，由于第2通信裝 置通過該傳輸路徑延遲時間和基準(zhǔn)時間來修正自己的基準(zhǔn)時間，所以能夠利用 與第1通信裝置的基準(zhǔn)時間同步的基準(zhǔn)時間。
根據(jù)方案6所述的發(fā)明，由于第2通信裝置可在預(yù)先設(shè)定的時間產(chǎn)生中斷 信號，所以所有連接于第2通信裝置的設(shè)備能夠在同一時間開始處理指令幀所 包含的指令數(shù)據(jù)。
根據(jù)方案7、方案9或方案11所述的發(fā)明，針對通信系統(tǒng)正在以一定的通 信周期進(jìn)行同步通信時新連接的第2通信裝置，第1通信裝置不會擾亂該同步 通信的通信周期，計測傳輸路徑延遲時間并進(jìn)行通知，可以使該第2通信裝置 進(jìn)行同步通信。
另外，根據(jù)方案10所述的發(fā)明，第1通信裝置可針對新連接的第2通信裝 置估算用于計測傳輸路徑延遲時間的時間。
根據(jù)方案12所述的發(fā)明，第1通信裝置針對各個第2通信裝置計測多次傳 輸路徑延遲時間，可獲得精度更高的傳輸路徑延遲時間。
根據(jù)方案3或方案4所述的發(fā)明，由于在各通信裝置所具備的2個RxFIFO 部的前邊具備SFD檢測部，在中轉(zhuǎn)路徑上一律不進(jìn)行緊接在所述接收數(shù)據(jù)的幀 開始信號之后的數(shù)據(jù)的監(jiān)測，所以可僅在檢測出緊接在前導(dǎo)之后的正確的SFD 時，向中轉(zhuǎn)路徑交送數(shù)據(jù)。另外，尤其在需要串聯(lián)連接的系統(tǒng)中與直通交換方 式一樣可消除不需要的錯誤數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)，并且能夠更加高速地僅將所需的數(shù)據(jù) 中轉(zhuǎn)。結(jié)果，例如串聯(lián)連接10臺通信裝置時的傳送延遲時間與現(xiàn)有的直通交換 方式相比，可從50.4jis縮短至7.2(xs。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明方法的通信裝置的構(gòu)成的框圖。 圖2是連接裝置信息存儲部的構(gòu)成例。
圖3是自站信息存儲部的構(gòu)成例。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明的通信系統(tǒng)的例子。
圖5是表示本發(fā)明的第1通信裝置的延遲計測步驟的流程圖。
圖6是表示本發(fā)明的第2通信裝置的延遲計測步驟的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明的第1通信裝置在同步通信中的延遲計測步驟的流程圖。
圖8是本發(fā)明的通信的數(shù)據(jù)格式的例子，(8-a)是同步修正對象指定幀，(8
-b)是傳輸路徑延遲計測幀，(8-c)是同步幀，(8-d)是指令幀，(8-e)是響應(yīng)幀。
圖9是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的構(gòu)成。
圖IO是標(biāo)準(zhǔn)的通信幀及通信裝置的構(gòu)成，(10-a)是標(biāo)準(zhǔn)的通信幀的構(gòu)成， (10-b)是標(biāo)準(zhǔn)的通信裝置的構(gòu)成。
圖11是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的構(gòu)成及時間圖，(ll-a)是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的構(gòu)成， (ll-b)是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的時間圖。
圖12是本發(fā)明的通信同步的時間圖。
符號說明
l-本發(fā)明的第l通信裝置；2-本發(fā)明的第2通信裝置#1; 3-本發(fā)明的第2通 信裝置#2; 4-本發(fā)明的第2通信裝置#3; 5-傳輸路徑；10、 20-主CPU部；100、 200-通信控制部；ll-連接裝置信息存儲部；1110-第2通信裝置的可連接臺數(shù)存 放區(qū)域；1102-第2通信裝置#1; 111-第2通信裝置#1的信息存儲部；1111-第2 通信裝置#1的地址存放區(qū)域；1112-第2通信裝置#1的傳輸路徑延遲計測完成/ 失敗信息存放區(qū)域；1113-第2通信裝置#1的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域；1103-第2通信裝置#2; 112-第2通信裝置#2的信息存儲部；1121-第2通信裝置#2的 地址存放區(qū)域；1122-第2通信裝置#2的傳輸路徑延遲計測完成/失敗信息存放區(qū) 域；1123-第2通信裝置#2的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域；11n-第2通信裝置弁n 的信息存儲部；11nl-第2通信裝置^的地址存放區(qū)域；11n2-第2通信裝置弁n 的傳輸路徑延遲計測完成/失敗信息存放區(qū)域；Un3-第2通信裝置弁n的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域；21-自站信息存儲部；211-延遲計測次數(shù)存放區(qū)域；212-傳 輸路徑延遲時間存放區(qū)域；213-基準(zhǔn)時間存放區(qū)域；110、 210-PHY部；115、 215-SFD檢測部；116、 216-接收信號；117、 217-傳送許可信號；118、 218-中斷 信號；120、 220-TxFIFO部；130、 230-RxFIFO部；140、 240-LINK部；141、 241-裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器；250-路徑切換開關(guān)；160、 260-中轉(zhuǎn)路徑；261-折返路徑； 500-前導(dǎo)；501-SFD (幀開始標(biāo)志)；601-發(fā)送目的地址；602-發(fā)送源地址；603-數(shù)據(jù)類型；604-數(shù)據(jù)長度；605-延遲計測次數(shù)；606-FCS; 615-傳輸路徑延遲時 間；616-基準(zhǔn)時間的當(dāng)前值；617-中斷輸出時間；618-指令數(shù)據(jù)；619-響應(yīng)數(shù)據(jù)； 620-數(shù)據(jù)；1001、 1101-現(xiàn)有的第l通信裝置；1002-現(xiàn)有的第2通信裝置；1003-現(xiàn)有的第3通信裝置；1004-現(xiàn)有的第n-l通信裝置；1005-現(xiàn)有的第n通信裝置； 1012-現(xiàn)有的傳輸路徑;1150、 1151、 1153-端口 1; 1152、 1154-端口 2。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明方法的具體實施例進(jìn)行說明。以下，在不同的圖 中具有相同元件符號的元件表示相同的內(nèi)容。 實施例
圖1是表示本發(fā)明的通信裝置的構(gòu)成的框圖。
圖1中第1通信裝置1和第2通信裝置2通過傳輸路徑5串聯(lián)連接。第1 通信裝置1在LINK部140內(nèi)部具備用于管理通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間的裝置內(nèi)基準(zhǔn) 計時器141，第2通信裝置2在LINK部240內(nèi)部具備用于與通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)時 間同步的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器241。
基準(zhǔn)時間是同步通信系統(tǒng)開始其動作等的基準(zhǔn)，是在各通信周期的開頭存 放于同步幀并從第1通信裝置發(fā)送至各第2通信裝置的信息。
例如，各第2通信裝置使自己的基準(zhǔn)時間遞減，在該值變?yōu)轭A(yù)先設(shè)定的中 斷輸出時間時，輸出中斷信號。同步通信系統(tǒng)通過利用該中斷信號，能夠全部 以相同時間開始處理。本例中雖然在LINK部內(nèi)部實裝有裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器，但 是也可以在LINK部外部作為專用的計時器進(jìn)行實裝。
第l通信裝置l具備通信控制部IOO，控制收發(fā)數(shù)據(jù)；及主CPU部IO， 根據(jù)通信控制部100接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算處理生成發(fā)送數(shù)據(jù)。主CPU部10具備連接裝置信息存儲部11，儲存連接于傳輸路徑的其它通
信裝置的信息。
通信控制部100具備PHY部(別名，也稱為第l層或物理層(Physical Layer)) 110，連接于傳輸路徑，為了向該傳輸路徑送出數(shù)據(jù)將邏輯信號轉(zhuǎn)換為 電信號；LINK部140，與PHY部IIO進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；RxFIFO部130，保持 PHY部110接收的數(shù)據(jù)；及TxFIFO部120，保持來自LINK部140及RxFIFO 部130的發(fā)送數(shù)據(jù)。各自2個PHY部110、 RxFIFO部130及TxFIFO部120如 圖l所示，構(gòu)成將一個PHY部110接收的數(shù)據(jù)傳送給另一個PHY部110的2 個系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)路徑160。
艮口，通過中轉(zhuǎn)路徑160， 一個PHY部110接收的數(shù)據(jù)被直接從另一個PHY 部傳送給其它通信裝置。另夕卜，在PHY部110和RxFIFO部130之間具備SFD 檢測部115，監(jiān)測接收的數(shù)據(jù)的緊接著前導(dǎo)的SFD。 SFD是指如果由十六進(jìn)制來 表示則為"5D"的1個字節(jié)的幀開始標(biāo)志。
如果SFD檢測部115正確地檢測出SFD，則使PHY部110輸出的接收信號 116經(jīng)由RxFIF0130和TxFIF0120，立即作為傳送許可信號117向另一個PHY 部110輸出，同時使接收的數(shù)據(jù)經(jīng)由RxFIFO130傳送給TxFIFO120。
接到該傳送許可信號的PHY部110立即向傳輸路徑5傳送從TxFIF0120傳 送來的接收數(shù)據(jù)。
該傳送許可信號和接收數(shù)據(jù)在結(jié)束相關(guān)幀的傳送時或相關(guān)幀因傳輸出錯等 中斷時，不向RxFIFO130輸出。也就是說，此后直到正確地檢測出下一次SFD， 將一直停止從PHY部110向傳輸路徑5傳送接收的數(shù)據(jù)。
另外，PHY部不限于進(jìn)行邏輯信號與電信號的交換的部件，也可以是進(jìn)行 邏輯信號與光信號的交換的部件，或者也可以是進(jìn)行邏輯信號與電波信號的交 換的部件。
圖2是圖1所示的第1通信裝置1的連接裝置信息存儲部11的構(gòu)成例。 在連接裝置信息存儲部11中具備可連接臺數(shù)存放區(qū)域1110，存放連接于 第1通信裝置1的1個以上的第2通信裝置#1、 #2 #11的可連接臺數(shù)(圖2中 為n臺)；及第2通信裝置的信息存儲部111、 112 11n，存放該可連接臺數(shù)n 這么多數(shù)量的各第2通信裝置的信息。而且，在該各信息存儲部lll、 112 11n中分別具備通信裝置各自的地址 存放區(qū)域llll、 1121 11nl;傳輸路徑延遲計測完成/失敗信息存放區(qū)域1112、 1122 11n2;及可得到傳輸路徑延遲計測的結(jié)果的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域1 113、 1123 11n3。
另外，第2通信裝置的可連接臺數(shù)是實現(xiàn)的應(yīng)用系統(tǒng)所需的臺數(shù)，通過未 圖示的工程工具等預(yù)先寫入可連接臺數(shù)存放區(qū)域1110。同樣，用于特定第2通 信裝置的地址也預(yù)先寫入地址存放區(qū)域1111、 1121 11nl。
接下來，返回圖1，第2通信裝置2具備通信控制部200，控制收發(fā)數(shù)據(jù); 及主CPU部20,根據(jù)通信控制部200接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算處理，生成發(fā)送數(shù)據(jù)。
另外，主CPU部20具備儲存自站信息的自站信息存儲部21，而且，通信 控制部200具備PHY部210，連接于傳輸路徑將邏輯信號轉(zhuǎn)換為實際的電信 號；LINK部240，與PHY部210進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；RxFIFO部230，保持PHY 部210接收的數(shù)據(jù)；及TxFIFO部220，保持來自LINK部240及RxFIFO部23 0的發(fā)送數(shù)據(jù)。各自2個PHY部210、 RxFIFO部230及TxFIFO部220在路徑 切換開關(guān)250連接于中轉(zhuǎn)路徑260時，構(gòu)成將一個PHY部210接收的數(shù)據(jù)傳送 給另一個PHY部210的2個系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)路徑260。
另一方面，在路徑切換開關(guān)250連接于折返路徑261時，構(gòu)成將一個PHY 部210接收的數(shù)據(jù)折返給同一個PHY部210的傳送路徑。折返路徑261如后所 述，在計測第1通信裝置至相關(guān)第2通信裝置的傳輸路徑延遲時間時使用。另 外，路徑切換開關(guān)250在同一時間將接收數(shù)據(jù)的路徑及后述的傳送許可信號的 路徑連接于中轉(zhuǎn)路徑260側(cè)或折返路徑261側(cè)。
當(dāng)路徑切換開關(guān)250連接于通常動作時的中轉(zhuǎn)路徑260時，2個系統(tǒng)的中轉(zhuǎn) 路徑各包括1個RxFIF0230及TxFIF0220。
當(dāng)路徑切換開關(guān)250連接于折返路徑261時也各包括1個RxFIF0230及T xFIF0220。
總之，被傳送的數(shù)據(jù)都必將分別通過1次RxFIFO230及TxFIFO220。另夕卜， 在PHY部210和RxFIFO部230之間具有SFD檢測部215，監(jiān)測接收的數(shù)據(jù)的 緊接在前導(dǎo)之后的SFD。如果SFD檢測部215正確地檢測出SFD，則使PHY部210輸出的接收信號 216經(jīng)由RxFIF0230和TxFIF0220，立即作為傳送許可信號217向另一個PHY 部210輸出，同時使接收的數(shù)據(jù)經(jīng)由RxFIF0230傳送給TxFIF0220。
接到該傳送許可信號的PHY部210立即向傳輸路徑5傳送從TxFIF0220傳
送來的接收數(shù)據(jù)。
該傳送許可信號和接收數(shù)據(jù)在結(jié)束相關(guān)幀的傳送時或相關(guān)幀因傳輸出錯等 中斷時，不向RxFIFO230輸出。也就是說，此后直到正確地檢測出下一次SFD， 一直停止從PHY部210向傳輸路徑5傳送接收的數(shù)據(jù)。
另外，在圖1中，雖然僅第2通信裝置2實裝有路徑切換開關(guān)250，但是不 用說也可以在第1通信裝置1上也實裝路徑切換開關(guān)250，使兩者的回路構(gòu)成相 同。
圖3是圖1的自站信息存儲部21的構(gòu)成例。在自站信息存儲部21中具備: 延遲計測次數(shù)存放區(qū)域211，存放針對自站發(fā)送的同步修正對象指定幀中所存放 的延遲計測次數(shù)605 (圖8-a);傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域212，存放傳輸路徑 延遲計測幀中所存放的傳輸路徑延遲時間615 (圖8-b);及基準(zhǔn)時間存放區(qū)域2 13，是存放同步幀中所存放的基準(zhǔn)時間的當(dāng)前值616 (圖8-c)的區(qū)域。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明的通信系統(tǒng)的例子。
在本例中4臺通信裝置串聯(lián)連接于傳輸路徑。管理基準(zhǔn)時間的是第1通信 裝置l，第2通信裝置#1 #3 (2 4)由與圖1的第2通信裝置2—樣的框圖構(gòu) 成，與第1通信裝置1的基準(zhǔn)時間同步。
雖然在本例中連接為使第1通信裝置1位于傳輸路徑的末端，但是如圖1 中所說明，由于第1通信裝置1也實裝有中轉(zhuǎn)功能，所以也可以連接于傳輸路 徑的中途。
圖5是表示本發(fā)明的傳輸路徑延遲時間的計測步驟的第1通信裝置的流程 圖，是主CPU10執(zhí)行的。該流程圖是固定周期通信開始前的圖，關(guān)于固定周期 通信開始后的流程圖則在后面說明。
第1通信裝置1 (圖1)在步驟S101中，將預(yù)先存放于連接裝置信息存儲 部11的第2通信裝置#1 #11(圖2)中的1臺指定為同步修正對象通信裝置(以下，稱為"對象通信裝置")，向該第2通信裝置發(fā)送存放有延遲計測次數(shù)的同 步修正對象指定幀(圖8-a)。
之后，在步驟S102中，向?qū)ο笸ㄐ叛b置發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀(圖8-b)， 同時儲存其發(fā)送的時刻。
之后，在步驟S103中，當(dāng)接收到由對象通信裝置折返來的傳輸路徑延遲計 測幀時進(jìn)入步驟S104，未接收到時進(jìn)入步驟S105，在連接裝置信息存儲部ll 存放延遲計測失敗并進(jìn)入步驟SllO。
所謂的延遲計測已失敗意味著雖然針對由圖2所示的可連接臺數(shù)存放區(qū)域1 110判斷理應(yīng)存在的第2通信裝置發(fā)送了傳輸路徑延遲計測幀，但是未接收到折 返數(shù)據(jù)等等。未接收到的判斷通過未圖示的計時器的計時已到等來進(jìn)行。
當(dāng)接收到由對象通信裝置折返來的傳輸路徑延遲計測幀時，在步驟S104中 儲存折返接收時刻，之后在步驟S106中根據(jù)傳輸路徑延遲計測幀的發(fā)送時刻和 折返接收時刻計算出傳輸路徑延遲時間，存放在位于連接裝置信息存儲部11的 相關(guān)對象通信裝置的信息存儲部內(nèi)的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域1113 1 ln3中。
這里，對傳輸路徑延遲時間的計算方法進(jìn)行說明。如圖1的第2通信裝置2 的框圖所記載，在路徑切換開關(guān)250設(shè)定于通常動作時的中轉(zhuǎn)路徑260時以及 用于同步延遲計測而設(shè)定于折返路徑261時，由于被傳送的數(shù)據(jù)分別通過1次S FD檢測部、RxFIFO及TxFIFO，并且RxFIFO部立即向TxFIFO部傳送接收的 數(shù)據(jù)，TxFIFO部立即向傳輸路徑發(fā)送數(shù)據(jù)，所以可以認(rèn)為去程、回程的延遲時 間沒有差別。
因而，使發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀的時刻為Ts，使接收折返數(shù)據(jù)的時刻為 Tr時，傳輸路徑的傳輸路徑延遲時間可通過(Tr-Ts) /2來計算。
之后，在步驟S107中檢驗是否按延遲計測次數(shù)發(fā)送了傳輸路徑延遲計測幀， 如果未發(fā)送則反復(fù)進(jìn)行步驟S102至步驟S106。如果已發(fā)送則在步驟S108中， 例如計算出平均值等的最佳傳輸路徑延遲時間，并存放在位于連接裝置信息存 儲部11的相關(guān)對象通信裝置的信息存儲部內(nèi)的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域111 3 11n3中，在步驟S109中，向?qū)ο蟮牡?通信裝置發(fā)送在傳輸路徑延遲時間 615存放有最佳傳輸路徑延遲時間的傳輸路徑延遲計測幀(圖8-b)。在步驟S110中檢驗針對存放于連接裝置信息存儲部11的可連接臺數(shù)數(shù)量的第2通信裝置是否已完成傳輸路徑延遲計測，未完成時在步驟S112中更新對 象通信裝置并進(jìn)入步驟SIOI，以下反復(fù)進(jìn)行步驟SIOI至步驟SllO。完成時在 步驟Slll中針對所有的第2通信裝置發(fā)送同步幀(圖8-c)。圖6是在本發(fā)明的傳輸路徑延遲時間的計測中表示第2通信裝置進(jìn)行的處 理步驟的流程圖，是主CPU20執(zhí)行的。第2通信裝置2 (圖1)在步驟S301中接收發(fā)給自站的同步修正對象指定 幀，在步驟S302中將接收的同步修正對象指定幀中所存放的延遲計測次數(shù)存放 于自站信息存儲部21的延遲計測次數(shù)存放區(qū)域211 (圖3)，在步驟S303中通 過路徑切換開關(guān)250 (圖1)設(shè)定于折返路徑261 (圖1)。在步驟S304中，等待接收傳輸路徑延遲計測幀，接收后在步驟S305中將 傳輸路徑延遲計測幀(圖8-b)中所存放的傳輸路徑延遲時間615存放于自站信 息存儲部21的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域212 (圖3)。由于該傳輸路徑延遲時 間被覆寫，所以最后接收的值為有效。而且，在步驟S306中，檢驗是否已接收延遲計測次數(shù)+1次傳輸路徑延遲計 測幀(圖8-b)，未接收延遲計測次數(shù)+1次時返回步驟S304。已接收延遲計測次 數(shù)+1次時進(jìn)入步驟S307，將路徑切換開關(guān)250 (圖1)連接于中轉(zhuǎn)路徑260 (圖 1)設(shè)定為通常動作時的構(gòu)成。之后在步驟S308中等待接收同步幀(圖8-c)，最后在步驟S309中根據(jù)接 收的同步幀中所存放的基準(zhǔn)時間和傳輸路徑延遲時間修正裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器24 1 (圖1)。該修正例如像圖12所示的實施例那樣，通過將裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器241改寫 為從基準(zhǔn)時間減去傳輸路徑延遲時間的值來進(jìn)行。另外，在使所述裝置內(nèi)基準(zhǔn) 計時器為正數(shù)計時器的情況下，變成改寫為基準(zhǔn)時間加上傳輸路徑延遲時間的 值。圖7表示在未連接有連接信息存儲部11的可連接臺數(shù)1110 (圖2)數(shù)量的 第2通信裝置的狀態(tài)下，在第l通信裝置l (圖l)以一定的通信周期已開始同 步通信時，計測新連接了第2通信裝置2 (圖1)時的傳輸路徑延遲時間的步驟。 基于該步驟的處理是主CPU10執(zhí)行的。同步通信是指第1通信裝置針對各第2通信裝置設(shè)定傳輸路徑延遲時間， 在發(fā)送1次同步幀后，第1通信裝置和第2通信裝置以預(yù)先決定的一定通信周 期所進(jìn)行的通信。在該同步通信中，以一定的通信周期進(jìn)行第1通信裝置針對各第2通信裝 置發(fā)送同步幀、發(fā)送指令幀、接收來自各第2通信裝置的響應(yīng)幀等通信。在同步通信開始的狀態(tài)下，第1通信裝置1在到達(dá)通信周期開始時間時， 便在步驟S201中針對連接裝置信息存儲部ll中所存放的所有第2通信裝置#1 #n (圖2)(可連接臺數(shù)1110中所存放的臺數(shù)數(shù)量)開始同步通信。同步通信完成后，在步驟S202中檢驗是否從在連接裝置信息存儲部11記 錄有延遲計測失敗的第2通信裝置中的任意一個接收到響應(yīng)，如果未接收到則 進(jìn)入步驟S208等待通信周期的結(jié)束，進(jìn)入步驟S201 。如果已接收則進(jìn)入步驟S203,比較通信周期的剩余時間和傳輸路徑延遲計 測所花費的時間，檢驗傳輸路徑延遲計測能否在通信周期剩余時間內(nèi)完成。此時，傳輸路徑延遲時間使用由式1所示的計算公式利用連接裝置信息存 儲部11中所存放的傳輸路徑延遲時間的最大值Tmax—dly(從第1通信裝置至離 其最遠(yuǎn)的第2通信裝置的傳輸路徑延遲時間)、進(jìn)行延遲計測的次數(shù)Ncnt及由 回路構(gòu)成決定的通信裝置內(nèi)的中轉(zhuǎn)時間Trpt求得的值。傳輸路徑延遲計測時間= (<formula>formula see original document page 22</formula>另外，式1是以在已完成傳輸路徑延遲時間計測的第2通信裝置中，新連 接在從第1通信裝置觀察連接于最遠(yuǎn)位置的第2通信裝置上的第2通信裝置為 對象的。另外，(x是在第l通信裝置中圖7所示的流程圖的處理所花費的時間， 與Tmax—dly或Trpt無關(guān)，例如意味著計算出平均值等所花費的時間。通過S203的檢驗判定為不可能時進(jìn)入步驟S208，通過S203的檢驗判定為 可能時進(jìn)入步驟S204。另外，在S208中，也可以在未圖示的顯示器等上顯示無 法計測傳輸路徑延遲時間的意思。在步驟S204中，向已接收響應(yīng)的記錄為延遲計測失敗的第2通信裝置(以 下，稱為"對象通信裝置")發(fā)送存放有延遲計測次數(shù)605的同步修正對象指定 幀(圖8-a)。之后，在步驟S205中向?qū)ο笸ㄐ叛b置對象通信裝置發(fā)送傳輸路徑延遲計測 幀(圖8-b)，同時儲存其發(fā)送的時刻。之后在步驟S206中，當(dāng)接收到由對象通信裝置折返來的傳輸路徑延遲計測 幀時進(jìn)入步驟S207。未接收到時進(jìn)入步驟S208。當(dāng)接收到由對象通信裝置折返來的傳輸路徑延遲計測幀時，在步驟S207中 儲存接收到折返數(shù)據(jù)的時刻，之后在步驟S209中根據(jù)發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀 的時刻和接收折返數(shù)據(jù)的時刻計算出傳輸路徑延遲時間，存放在位于連接裝置 信息存儲部11的相關(guān)對象通信裝置的信息存儲部內(nèi)的傳輸路徑延遲時間存放區(qū) 域1113 11n3。傳輸路徑延遲時間的計算方法與圖5的情況相同。如圖1的第2通信裝置的框圖所記載，在路徑切換開關(guān)250設(shè)定于通常動 作時的中轉(zhuǎn)路徑260時以及用于同步延遲計測而設(shè)定于折返路徑261時，由于 分別通過1次RxFIFO及TxFIFO，并且RxFIFO部立即向TxFIFO部傳送接收 的數(shù)據(jù)，TxFIFO部立即向傳輸路徑發(fā)送數(shù)據(jù)，所以可以認(rèn)為去程、回程的延遲 時間沒有差別。因而，使發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀的時刻為Ts，使接收傳輸路徑延遲計測 幀的時刻為Tr時，該傳輸路徑的傳輸路徑延遲時間可通過(Tr-Ts) /2來計算。之后，在步驟S210中檢驗是否按延遲計測次數(shù)發(fā)送了傳輸路徑延遲計測幀， 如果未發(fā)送則反復(fù)進(jìn)行步驟S205至步驟S209。如果已發(fā)送則在步驟S211中， 例如計算出平均值等的最佳傳輸路徑延遲時間，并存放在位于連接裝置信息存 儲部11的相關(guān)對象通信裝置的信息存儲部內(nèi)的傳輸路徑延遲時間存放區(qū)域111 3 11n3中，在步驟S212中向?qū)ο蟮牡?通信裝置發(fā)送在傳輸路徑延遲時間61 5存放有最佳傳輸路徑延遲時間的傳輸路徑延遲計測幀(圖8-b)，在步驟S213 中等待通信周期結(jié)束，返回步驟S201。反復(fù)進(jìn)行以上的步驟。另外，在步驟S202中，只要檢驗接收的響應(yīng)幀中所包含的響應(yīng)數(shù)據(jù)是否是 來自同步通信出錯連續(xù)發(fā)生的第2通信裝置的響應(yīng)數(shù)據(jù)，則即使針對在同步通信中暫時脫離并再次連接的第2通信裝置，也能夠以與圖7所示的步驟相同的 步驟計測傳輸路徑延遲時間。圖8是第1通信裝置1 (圖1)發(fā)送或接收的同步修正對象指定幀(圖8-a)、 傳輸路徑延遲計測幀(圖8-b)、同步幀(圖8-c)、指令幀(圖8-d)及響應(yīng)幀(圖 8-e)的例子。5個數(shù)據(jù)同樣具有前導(dǎo)500、 SFD (Start Frame Delimiter) 501、發(fā)送目的 地址601、發(fā)送源地址602、數(shù)據(jù)類型603，數(shù)據(jù)長度604以及檢測發(fā)送數(shù)據(jù)的 錯誤的FCS (Flame Check Sequence) 606。在本例中，通過數(shù)據(jù)類型603來識 別5個數(shù)據(jù)。另外，數(shù)據(jù)并不限于上述5個種類，可以適當(dāng)根據(jù)應(yīng)用等的需要追加不同 構(gòu)成的幀。圖8-a是第1通信裝置針對作為計測延遲時間的對象的第2通信裝置(同步 修正對象通信裝置)發(fā)送的同步修正對象指定幀的例子。在發(fā)送目的地址601 存放同步修正對象通信裝置的各自的地址。該地址存放在連接裝置信息存儲部1 l的第2通信裝置l n的信息存儲部lll lln (圖2)中。圖8-b是第1通信裝置針對同步修正對象通信裝置發(fā)送的傳輸路徑延遲計測 幀的例子。第1次發(fā)送時在傳輸路徑延遲時間615中存放0，第m次發(fā)送時存 放第m-l次計測的結(jié)果，并發(fā)送給同步修正對象通信裝置。在進(jìn)行了預(yù)先設(shè)定 的延遲計測次數(shù)次計測后，第1通信裝置計算出上述的計測結(jié)果的最大值、平 均值或在平均值上加上寬余時間的值等的最佳傳輸路徑延遲時間，存放于傳輸 路徑延遲時間615，發(fā)送給同步修正對象通信裝置。圖8-c表示本發(fā)明中使用的同步幀的構(gòu)成例?；鶞?zhǔn)時間的當(dāng)前值616存放同 步幀發(fā)送時的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器141 (圖l)的值。中斷輸出時間617是設(shè)定各 第2通信裝置針對主CPU20 (圖l)輸出中斷信號的時間的項，主CPU10(圖1) 通過LINK140 (圖1)寫入。中斷輸出時間例如設(shè)定為，離第1通信裝置最遠(yuǎn)的第2通信裝置接收指令 幀，開始處理指令幀中所包含的指令數(shù)據(jù)的時間。為，第1通信裝置向所有的第2通信裝置 發(fā)送指令幀，最后接收到該指令幀的第2通信裝置能夠開始處理該指令幀中所 包含的指令數(shù)據(jù)的時間。圖8-d是第1通信裝置針對第2通信裝置發(fā)送的指令幀。通常，第2通信裝 置與在中斷輸出時間輸出的中斷信號同步，開始指令數(shù)據(jù)618的處理。圖8-e是第1通信裝置從第2通信裝置接收的響應(yīng)幀。通常，第2通信裝置 從第l通信裝置接收指令幀后，發(fā)送該響應(yīng)幀。圖12是表示構(gòu)成通信系統(tǒng)的所述第1通信裝置及1個以上的第2通信裝置 分別使內(nèi)置的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器141及241 (圖l)同步的情況的例子。從第l 通信裝置發(fā)送同步幀S后，第2通信裝置#1最先接收該幀。接收了該幀的第2通信裝置#1通過用從同步幀中所存放的基準(zhǔn)時間的當(dāng)前 值616 (圖8-c)減去預(yù)先計測的第1通信裝置至第2通信裝置#1的傳輸路徑延 遲時間Tdly_l后的值來更新裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器241，變?yōu)榕c第1通信裝置內(nèi)的 裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器141的當(dāng)前值相同。接下來接收了該同步幀的第2通信裝置弁 2也同樣根據(jù)預(yù)先計測的第1通信裝置1至第2通信裝置#2的傳輸路徑延遲時 間Tdly—2和基準(zhǔn)時間的當(dāng)前值616來更新裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器241。由此，第1通信裝置內(nèi)的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器141與第2通信裝置#1及#2內(nèi) 的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器241計時為同一時刻。另外，由于在同步幀中所存放的中 斷輸出時間617與第2通信裝置#1及#2內(nèi)的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器241的值一致時 輸出中斷信號，所以各通信裝置可以在同一時刻針對主CPU輸出每個通信同步 的中斷。另外，雖然各通信裝置的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器分別以未圖示的各自的時鐘為 基礎(chǔ)進(jìn)行動作，但是可以忽略時鐘頻率的個體差別。這是因為與每個通信周期 修正的基準(zhǔn)時間相比非常小。如此，根據(jù)本發(fā)明，即使在所有的各通信裝置串聯(lián)連接于傳輸路徑時，也 可以在同一中斷時間開始處理在同一通信周期中所被給予的指令數(shù)據(jù)，同時能 夠縮短該通信周期。因此，能夠有利于提高作為第2通信裝置具備多個伺服放大器、繼電器及 傳感器等的運動控制系統(tǒng)的控制性能。
權(quán)利要求
1.一種通信裝置，其具備通信控制部，連接于傳輸路徑控制收發(fā)的數(shù)據(jù)；及主CPU，與所述通信控制部連接，根據(jù)所述通信控制部接收的數(shù)據(jù)和內(nèi)置的連接裝置信息存儲部的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算處理生成發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送給所述通信控制部，其特征在于，所述通信控制部具備各自2組將邏輯信號轉(zhuǎn)換為電信號的PHY部、連接于所述PHY部輸入所述PHY部接收的數(shù)據(jù)的RxFIFO部(接收先入先出部)及連接于所述PHY部向所述PHY部輸出接收的數(shù)據(jù)的TxFIFO部(發(fā)送先入先出部)；及LINK部，內(nèi)置有在預(yù)先設(shè)定的時間產(chǎn)生中斷信號的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器，并且分別通過中轉(zhuǎn)路徑連接2組所述RxFIFO部和所述TxFIFO部，所述2條中轉(zhuǎn)路徑與所述LINK部分別連接，所述LINK部發(fā)送同步修正對象指定幀、傳輸路徑延遲計測幀及同步幀。
2. —種通信裝置，其具備通信控制部，連接于傳輸路徑控制收發(fā)的數(shù)據(jù)； 及主CPU，與所述通信控制部連接，根據(jù)所述通信控制部接收的數(shù)據(jù)和內(nèi)置的 自站信息存儲部的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算處理生成發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送給所述通信控制部， 其特征在于，所述通信控制部具備各自2組將邏輯信號轉(zhuǎn)換為電信號的PHY部、連接 于所述PHY部輸入所述PHY部接收的數(shù)據(jù)的RxFIFO部(接收先入先出部)及 連接于所述PHY部向所述PHY部輸出接收的數(shù)據(jù)的TxFIFO部(發(fā)送先入先出 部)；及LINK部，內(nèi)置有在預(yù)先設(shè)定的時間產(chǎn)生中斷信號的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器，并且分別通過中轉(zhuǎn)路徑連接2組所述RxFIFO部和所述TxFIFO部，所述2 條中轉(zhuǎn)路徑與所述LINK部分別連接，并分別在所述2條中轉(zhuǎn)路徑上插入路徑切 換開關(guān)，同時在中轉(zhuǎn)路徑上分別連接折返路徑的一端，所述路徑切換開關(guān)在切 斷自己的中轉(zhuǎn)路徑時連接于所述折返路徑的另一端，而且2個路徑切換開關(guān)的 所述動作同時進(jìn)行，所述LINK部通常不使所述路徑切換開關(guān)進(jìn)行切換動作構(gòu)成將由一個PHY 部接收的數(shù)據(jù)傳送給另一個PHY部的中轉(zhuǎn)路徑，但是接收同步修正對象指定幀 后，通過所述路徑切換開關(guān)的切換動作構(gòu)成折返由PHY部接收的數(shù)據(jù)的折返路 徑，接收同步修正對象指定幀后如果接收到規(guī)定次數(shù)的傳輸路徑延遲計測幀， 則通過所述路徑切換開關(guān)再次構(gòu)成所述中轉(zhuǎn)路徑，接收權(quán)利要求1所述的通信裝置發(fā)送的同步幀后，進(jìn)行所述裝置內(nèi)基準(zhǔn)計 時器的修正與通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間同步。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，在所述RxFIFO部的前邊具備SFD (幀開始信號)檢測部，所述SFD檢測 部檢測出由一個所述PHY部接收的數(shù)據(jù)中緊接著前導(dǎo)的SFD后，立即從另一個 所述PHY部向傳輸路徑傳送接收的數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，在所述RxFIFO部的前邊具備SFD (幀開始信號)檢測部，所述SFD檢測 部檢測出由一個所述PHY部接收的數(shù)據(jù)中緊接著前導(dǎo)的SFD后，立即從另一個 所述PHY部向傳輸路徑傳送接收的數(shù)據(jù)。
5. —種同步通信系統(tǒng)，其構(gòu)成為具備權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的第1 通信裝置及1個以上的權(quán)利要求2或權(quán)利要求4所述的第2通信裝置，所述第1 通信裝置及第2通信裝置以規(guī)定的通信周期進(jìn)行通信，其特征在于，構(gòu)成為使各通信裝置的2個PHY部中的一個PHY部連接于其它通信裝置 的PHY部，使另一個PHY部連接于其它通信裝置的PHY部，所述第1通信裝置個別計測出到所述第2通信裝置的傳輸路徑延遲時間， 向相關(guān)裝置個別通知所述傳輸路徑延遲時間，按通信周期發(fā)送通信系統(tǒng)的基準(zhǔn) 時間的當(dāng)前值，所述第2通信裝置通過被通知的所述傳輸路徑延遲時間修正已接收的所述 基準(zhǔn)時間的當(dāng)前值并設(shè)定于自己的裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的同步通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第1通信裝置將中斷輸出時間存放于所述同步幀并發(fā)送給所述第2通 信裝置，所述第2通信裝置將接收的所述中斷輸出時間設(shè)定于自己的裝置內(nèi)基 準(zhǔn)計時器，在該計時器值達(dá)到所述中斷輸出時間時輸出同步中斷信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的同步通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第1通信裝置在開始包括發(fā)送針對所述第2通信裝置的同步幀及指令 幀、接收來自所述第2通信裝置的響應(yīng)幀的一定通信周期內(nèi)的同步通信后，所述第1通信裝置在與所述第2通信裝置的同步通信中檢測出新連接到該 同步通信系統(tǒng)的所述第2通信裝置時，在通信周期內(nèi)實施規(guī)定的通信后的剩余 時間內(nèi)，計測所述第1通信裝置至相關(guān)第2通信裝置的傳輸路徑延遲時間，向 相關(guān)第2通信裝置通知所述傳輸路徑延遲時間。
8. —種同步通信方法，是在傳輸路徑上連接有分別具有控制收發(fā)數(shù)據(jù)的通 信控制部和根據(jù)該通信控制部接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行運算處理生成發(fā)送數(shù)據(jù)的主CPU 部的1個第1通信裝置及1個以上的第2通信裝置的通信系統(tǒng)內(nèi)所述通信裝置 進(jìn)行同步通信的同步通信方法，其特征在于，所述第l通信裝置，具備依照預(yù)先存放于連接裝置信息存儲部的所述第2 通信裝置的信息指定同步修正對象通信裝置的步驟；在向該同步修正對象通信 裝置發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀的同時儲存發(fā)送時刻的步驟；在接收到來自所述 同步修正對象通信裝置的折返數(shù)據(jù)時儲存接收時刻，在未接收到折返數(shù)據(jù)時在 所述連接裝置信息存儲部追記延遲計測失敗的步驟；根據(jù)所述發(fā)送時刻及所述 接收時刻計算出傳輸路徑延遲時間向所述連接裝置信息存儲部追記的步驟；及 向所述同步修正對象通信裝置通知所述計算出的傳輸路徑延遲時間的步驟，在 針對存放于所述連接裝置信息存儲部的所有第2通信裝置反復(fù)進(jìn)行所述步驟后， 開始同步通信。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的同步通信方法，其特征在于， 在所述同步通信中，所述第1通信裝置實施包括發(fā)送針對所述第2通信裝置的同步幀及指令幀、接收來自所述第2通信裝置的響應(yīng)幀的規(guī)定通信后，具備檢驗來自在所述連接裝置信息存儲部存放有延遲計測失敗的第2通 信裝置的響應(yīng)的步驟；如果沒有響應(yīng)則等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通 信的步驟；如果有響應(yīng)則計算出傳輸路徑延遲計測時間，檢驗在所述通信周期 的剩余時間內(nèi)能否實現(xiàn)傳輸路徑延遲計測的步驟；如果在剩余時間內(nèi)無法實現(xiàn) 傳輸路徑延遲計測則等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通信的步驟；如果在 剩余時間內(nèi)可實現(xiàn)傳輸路徑延遲計測則指定同步修正對象通信裝置的步驟；在 向該同步修正對象通信裝置發(fā)送傳輸路徑延遲計測幀的同時儲存發(fā)送時刻的步 驟；在接收到來自所述同步修正對象通信裝置的折返數(shù)據(jù)時儲存接收時刻，在 未接收到折返數(shù)據(jù)時等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通信的步驟；根據(jù)所述發(fā)送時刻及所述接收時刻計算出傳輸路徑延遲時間向所述連接裝置信息存儲 部追記的步驟；向所述同步修正對象通信裝置通知所述計算出的傳輸路徑延遲 時間的步驟；及等待所述通信周期結(jié)束再次進(jìn)行同步通信的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的同步通信方法，其特征在于， 所述傳輸路徑延遲計測時間用存放于所述連接裝置信息存儲部的傳輸路徑延遲時間的最大值、進(jìn)行所述延遲計測的次數(shù)及由回路構(gòu)成決定的通信裝置內(nèi) 的中轉(zhuǎn)時間來計算。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的同步通信方法，其特征在于，所述第2通信裝置在所述第1通信裝置指定的同步修正對象通信裝置為自 站時，通過將路徑切換開關(guān)設(shè)定為向接收源折返的步驟、從所述第1通信裝置 接收所述傳輸延遲計測幀在被通知了傳輸路徑延遲時間時將所述路徑切換開關(guān) 連接于中轉(zhuǎn)目標(biāo)的步驟、以及根據(jù)所述傳輸路徑延遲時間和所述第1通信裝置 發(fā)送的同步幀中所存放的基準(zhǔn)時間修正裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器的步驟，使基準(zhǔn)時間 和裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器同步。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的同步通信方法，其特征在于，所述第2通信裝置儲存所述同步修正對象指定幀中所存放的進(jìn)行延遲計測 的次數(shù)，在接收到該延遲計測次數(shù)+1次傳輸路徑延遲計測幀后將所述路徑切換 開關(guān)連接于中轉(zhuǎn)目標(biāo)，接收傳輸路徑延遲計測幀后儲存?zhèn)鬏斅窂窖舆t計測幀中 所存放的傳輸路徑延遲時間，根據(jù)所述傳輸路徑延遲時間和其后接收的同步幀 中所存放的基準(zhǔn)時間的當(dāng)前值修正裝置內(nèi)基準(zhǔn)計時器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通信裝置·方法，即使在通信裝置串聯(lián)連接于傳輸路徑時，也可以使連接于各通信裝置的設(shè)備同步，縮短通信周期。在第2通信裝置(2)具備不經(jīng)由存儲裝置的中轉(zhuǎn)路徑(260)及折返路徑(261)以及它們的路徑切換開關(guān)(250)，第1通信裝置(1)指示從傳輸路徑(5)至折返路徑(261)的切換，計測傳輸路徑延遲時間并通知給第2通信裝置(2)，在每個通信周期發(fā)送第1通信裝置的基準(zhǔn)時間，第2通信裝置通過該傳輸路徑延遲時間和該基準(zhǔn)時間修正自己的基準(zhǔn)時間。另外，第1通信裝置(1)在同步通信中發(fā)現(xiàn)新的第2通信裝置(2)時，也使用通信周期的剩余時間進(jìn)行傳輸路徑延遲計測。而且，第1通信裝置、第2通信裝置具備檢測幀開始信號縮短傳送延遲的單元。
文檔編號H04L7/00GK101578806SQ20088000222
公開日2009年11月11日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者佐藤辰彥, 古賀英嗣, 福田守 申請人:株式會社安川電機(jī)