本發(fā)明涉及一種用于通過以太網(wǎng)接口進行同步的設備。

背景技術：

從現(xiàn)有技術公知以太網(wǎng)連接。以太網(wǎng)是一種標準，該標準不僅規(guī)定了電纜和插頭類型而且規(guī)定了傳輸格式和傳輸技術。該標準在ieee802.3中予以限定。由于該標準的廣泛流行，能以有利的成本獲得例如用于100mbit/s以太網(wǎng)連接（快速以太網(wǎng)（fastethernet））的具有良好的傳輸率（2×31.25mhz）的硬件（插頭、電纜、插座和傳輸芯片）。圖1示出了以太網(wǎng)幀的標準格式。

在osi層2（mac層（maclayer））中的以太網(wǎng)幀包含：分別具有6個字節(jié)的mac目標地址da和mac源地址sa、具有兩個字節(jié)的以太網(wǎng)類型字段（ethernet-typ-feld）t、具有所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以及最小46個字節(jié)和最大1500個字節(jié)的可變大小的數(shù)據(jù)字段p，以及具有4個字節(jié)的校驗和字段fcs。osi層2的以太網(wǎng)幀因此至少64字節(jié)長。mac地址da和sa導致：接收方知道以太網(wǎng)幀確定是針對該接收方的并且該以太網(wǎng)幀來自哪個發(fā)送方。以太網(wǎng)類型字段t說明了更高的osi層的數(shù)據(jù)格式、例如ipv4，所述數(shù)據(jù)格式已經(jīng)被用于在p中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。視傳輸格式而定，數(shù)據(jù)字段p還包含頭字段（headerfeld）h。校驗和計算出從da到p的以太網(wǎng)幀的32位校驗和，用來檢驗所接收到的數(shù)據(jù)。

在osi層1（物理層phys）中，以太網(wǎng)幀通過前導碼pre和幀開始符sfd被補充成以太網(wǎng)包。因此，一個以太網(wǎng)包具有至少82個字節(jié)。因為在兩個以太網(wǎng)包之間必須插入一個以太網(wǎng)包間隙（ipg），所述以太網(wǎng)包間隙（ipg）在快速以太網(wǎng)的情況下為另外的12字節(jié)，所以附加地增大了以太網(wǎng)包的大小。因此，一個以太網(wǎng)包和隨后的以太網(wǎng)包間隙對于用快速以太網(wǎng)進行傳輸來說需要至少7.5μs。

在很多應用中，對設備的實時同步是很重要的。先前，這已經(jīng)通過總線系統(tǒng)來實現(xiàn)。如今，總是有更多應用通過以太網(wǎng)連接來進行同步。為此存在專門被開發(fā)的實時以太網(wǎng)格式。sercosⅲ是一種這樣的實時以太網(wǎng)格式，該實時以太網(wǎng)格式在圖2中被示出。通信信道被劃分成具有同步周期的長度的通信周期cc。在一個通信周期cc內(nèi)的通信信道包含一個實時信道rtc和一個有效數(shù)據(jù)信道ucc。在實時信道rtc中，傳輸用于不同的同步成員0、1和2的主機報文mdt0、mdt1、mdt2以及對它們的確認at0、at1、at2。在有效數(shù)據(jù)信道ucc中，可以傳輸任意的以太網(wǎng)包。主機報文和確認報文同樣都是以太網(wǎng)包，所述以太網(wǎng)包的以太網(wǎng)類型字段t規(guī)定了實時以太網(wǎng)sercosⅲ格式。在數(shù)據(jù)字段開始時，通信周期的第一主機報文包含標記（marker）mst，因為該標記mst以相等的時間間隔（通信周期的持續(xù)時間）來重復，所以該標記mst被用于對設備進行同步。接著，在所述標記mst之后，出現(xiàn)針對經(jīng)同步的設備的相對應的控制數(shù)據(jù)。不過，利用sercosⅲ只能實現(xiàn)直至31.25μs的周期時間。其它實時以太網(wǎng)格式的周期時間也受限制。

存在具有更快的周期時間的其它同步方法。不過，這些同步方法不再基于以太網(wǎng)，而且由于生產(chǎn)能力小而昂貴并且花費大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標是提供一種簡單的同步連接，所述同步連接實現(xiàn)了非常小的周期時間。

按照本發(fā)明，該目標用一種具有如下特征的設備來實現(xiàn)。該設備具有：以太網(wǎng)接口，其具有100mbit/s或者更快的理論傳輸速度；通信控制裝置，用于通過所述以太網(wǎng)接口使同步信號和控制指令周期性地通信；以及同步裝置，用于基于所述周期性地被通信的同步信號使所述設備與另一設備進行同步。

按照本發(fā)明，該目標同樣用一種具有一個上面所描述的主機設備并且具有至少一個上面所描述的從機設備的主機-從機系統(tǒng)來實現(xiàn)，其中所述從機設備通過所述以太網(wǎng)接口來接收主機設備的同步信號，用于與主機設備進行同步，而且使所述至少一個從機設備同步到所述主機設備上并且操控所述至少一個從機設備與所述主機設備同步。

在一個實施例中，在以太網(wǎng)接口中被用于同步信號和控制指令的周期性的通信的傳輸格式具有如下傳輸包，所述傳輸包小于符合標準的以太網(wǎng)包的82字節(jié)。這種對以太網(wǎng)標準的打破允許使周期時間小于如下必需的時間，所述必需的時間對于傳輸82字節(jié)的最小的符合標準的以太網(wǎng)包來說是必需的。尤其是當傳輸包的所述大小被縮小到小于等于34字節(jié)時，可以顯著縮小周期時間或如果多個設備在相同的電纜中進行同步則可以提高設備的數(shù)目。已經(jīng)得出18字節(jié)的傳輸包大小，作為在所要傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù)與短的周期時間之間的特別有利的折衷。

在一個實施例中，在以太網(wǎng)接口中被用于同步信號和控制指令的周期性的通信的傳輸格式具有如下傳輸包，所述傳輸包不包含mac目標地址和源地址。由此，可以縮小傳輸包并且縮短周期時間。存在如下不同的可能性：可以刪去mac目標地址和源地址，所述mac目標地址和源地址也可以合并。在全雙工通信制模式（full-duplex-modus）下，從主機到所述一個/多個從機的傳輸包和從所述一個/多個從機到所述主機的傳輸包被劃分成物理以太網(wǎng)接口的兩個分開的信道。也就是說，每個信道負責一個方向。但是，可替換地，為了使所述兩個方向分開，時分復用（tdma（時分多址））方法也是可能的。如果必須對多個從機進行同步，那么可以通過時分復用或者星形布置來實現(xiàn)將一個包明確地分配到一個從機。

在一個實施例中，從機設備的時鐘信號在物理層（osi層1）上通過鎖相環(huán)與由主機設備接收到的傳輸包的模擬信號進行同步。優(yōu)選地，在這種情況下涉及數(shù)據(jù)有效信號（data-valid-signal）。在現(xiàn)有技術中，基于在傳輸包中的同步標記在更高的osi層上執(zhí)行所述同步。由此，必須首先對傳輸包進行解碼而然后才能將其用于同步。由于在物理層中基于傳輸信號的模擬信號進行同步，可以在沒有時間延遲的情況下執(zhí)行所述同步。

在一個實施例中，在以太網(wǎng)接口中被用于同步信號和控制指令的周期性的通信的傳輸格式具有如下傳輸包，所述傳輸包具有用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段，其中所述設備具有虛擬數(shù)據(jù)連接接口，用于以uart、spi或者i2c協(xié)議格式來輸入和/或輸出數(shù)據(jù)。通信控制裝置和虛擬數(shù)據(jù)連接接口共同被構造為：根據(jù)uart、spi或i2c協(xié)議格式讀出在虛擬數(shù)據(jù)連接接口上輸入的數(shù)據(jù)并且將所述數(shù)據(jù)寫進后續(xù)的傳輸包的用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段中，和/或讀出在以太網(wǎng)接口上接收到的傳輸包的用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段的數(shù)據(jù)并且將所讀出的數(shù)據(jù)在所述虛擬數(shù)據(jù)連接接口上以uart、spi或i2c協(xié)議格式來輸出。uart、spi或i2c是串行接口，所述串行接口在操控設備時由于非常簡單的處理而廣泛流行。不過，物理連接技術常常是緩慢的。通過使用對更高的osi層起作用的接口（如uart、spi或i2c接口（主控制器））并且將所獲得的數(shù)據(jù)轉換成傳輸包的用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段，uart、spi或者i2c數(shù)據(jù)可以與傳輸包的其它數(shù)據(jù)一起通過快速以太網(wǎng)接口來發(fā)送。因此，即使提供了兩個不同的通信協(xié)議，也只須在進行通信的設備之間建立一個電纜連接。即使在傳輸包中只保證在18字節(jié)的大小的傳輸包中的1個字節(jié)用于虛擬數(shù)據(jù)連接，傳輸速度也高于傳統(tǒng)的uart、spi或者i2c接口的傳輸速度。該實施例尤其對于上面所描述的具有小的傳輸包的同步應用來說是有利的，但是該實施例也可以在沒有上面所描述的同步裝置和控制指令的情況下得到應用。

在一個實施例中，所述主機-從機系統(tǒng)具有至少兩個能量輸出設備，用于輸出電能，其中將所述至少兩個能量輸出設備的電能輸出到共同的輸出端上由主機設備控制得與所述主機設備同步。在此，所述至少兩個能量輸出設備可以通過主機設備和至少一個從機設備或者通過至少兩個從機設備來實現(xiàn)。通過這種布置，例如可以實現(xiàn)用于要補償?shù)母叩母蓴_電流的有源濾波器。這種有源濾波器測量干擾電流并且控制所述至少兩個能量輸出設備的輸出與主機設備同步，使得所述至少兩個能量輸出設備的總輸出補償所測量的干擾電流。對于這種應用來說、尤其是對于高干擾頻率的補償來說，非常短的周期時間對于同步是必需的。因此，所述應用與其它用于降低所述同步的周期時間的實施例相組合是特別有利的。

尤其是這些實施例的組合或不完全組合都是特別有利的。

附圖說明

本發(fā)明依據(jù)隨附的附圖進一步予以闡述，其中：

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的以太網(wǎng)包的數(shù)據(jù)格式的圖示；

圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的實時以太網(wǎng)標準sercosⅲ的數(shù)據(jù)流的圖示；

圖3示出了具有一個從機設備和一個主機設備的主機-從機系統(tǒng)的圖示；

圖4示出了在一個從機設備與一個主機設備之間的數(shù)據(jù)流的圖示；

圖5示出了用于主機-從機系統(tǒng)中的以太網(wǎng)接口的新的傳輸包的示例的圖示；

圖6示出了具有以直線布置的兩個從機設備與一個主機設備的主機-從機系統(tǒng)的圖示；

圖7示出了在以直線或環(huán)形布置的所述兩個從機設備與所述主機設備之間的數(shù)據(jù)流的圖示；

圖8示出了具有以星形布置的四個從機設備與一個主機設備的主機-從機系統(tǒng)的圖示；

圖9示出了在電源與負載之間的主機-從機系統(tǒng)的應用；

圖10示出了通過具有一個主機和一個從機設備的主機-從機系統(tǒng)實現(xiàn)的有源濾波器；

圖11示出了通過具有一個主機和四個從機設備的主機-從機系統(tǒng)實現(xiàn)的有源濾波器。

具體實施方式

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術語“通信”應該或者只包括發(fā)送或者只包括接收，或者包括發(fā)送和接收。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術語“幀”被用作由osi層2預先給定的傳輸單元。在以太網(wǎng)幀的示例中，該以太網(wǎng)幀是在現(xiàn)有技術中所描述的至少64字節(jié)長的幀。而術語“包”被視為由osi層1規(guī)定的傳輸單元，所述傳輸單元利用物理以太網(wǎng)接口來傳輸或接收（通信）。在此，所述“包”含有所述“幀”和對于傳輸所必需的附加的數(shù)據(jù)字段，如在標準以太網(wǎng)包的情況下含有以太網(wǎng)幀、7字節(jié)的前導碼和1字節(jié)的幀開始符（start-of-frame-delimiter，sfd）或者如在隨后的示例中那樣含有流開始符（start-of-stream-delimiter，ssd）。以太網(wǎng)包間隙（inter-packet-gap，igp）或者流結束符（end-of-stream-delimiter，esd）應該不再被限定為屬于“包”。在實時協(xié)議的范圍內(nèi)，“包”也常常被稱作報文。

圖3示出了具有一個主機設備1和一個從機設備2的主機-從機系統(tǒng)的實施例。

主機設備1具有物理以太網(wǎng)接口11、通信控制裝置12、同步裝置14、控制裝置16和虛擬數(shù)據(jù)連接接口18。主機設備1被構造為：以周期性地固定的周期時間間隔將如下同步信號和控制指令發(fā)送給從機設備2，所述同步信號允許從機設備2與主機設備1進行同步，所述控制指令允許控制從機設備2與主機設備1同步。

從機設備2具有物理以太網(wǎng)接口21、通信控制裝置22、同步裝置24、控制裝置26和虛擬數(shù)據(jù)連接接口28。從機設備2被構造為：以周期性地固定的周期時間間隔從主機設備1接口同步信號和控制指令，而且基于周期性地被接收到的同步信號使所述從機設備2與主機設備1進行同步并且根據(jù)周期性地被接收到的控制指令控制所述從機設備2與所述主機設備1同步。

以太網(wǎng)接口11和以太網(wǎng)接口21分別是具有在ieee802.3標準中所限定的傳輸技術的物理標準以太網(wǎng)接口。換句話說，也就是說，以太網(wǎng)接口11和21的硬件被構造為（在按標準操控時）根據(jù)ieee802.3標準來發(fā)送信令。

優(yōu)選地，所述以太網(wǎng)接口11和21具有如下理論傳輸速度，所述理論傳輸速度為100megabit/s（兆比特/s）（快速以太網(wǎng)）或者更快，諸如1000megabit/s（gigabit以太網(wǎng)（吉比特以太網(wǎng)））、10gigabit/s（吉比特/s）（10gbe（10千兆以太網(wǎng)））。由物理以太網(wǎng)接口的標準來說明的傳輸速度，例如用于快速以太網(wǎng)的100megabit/s（mbit/s）、用于gigabit以太網(wǎng)的1000mbit/s等等，被稱作“理論傳輸速度”。在此，真正的傳輸率也可能低于所述根據(jù)標準來說明的傳輸率，或者可以用比理論上可能的比特率更低的比特率來運行所述物理以太網(wǎng)接口。例如，標準快速以太網(wǎng)接口不僅可以用31.25mhz的標準傳輸頻率進行傳輸，而且可以用2mhz或2mhz的整數(shù)倍直至320mhz進行傳輸。在電傳輸?shù)那闆r下，優(yōu)選地，所使用的傳輸頻率為2mhz或者更高、優(yōu)選地為31.25mhz或者更高。

每個物理以太網(wǎng)接口都具有一個連接器，用于接收傳輸電纜。該連接器優(yōu)選地是8p8c連接器。但是也可以涉及另一連接器，例如用于光纜。優(yōu)選地，所述物理以太網(wǎng)接口11和21與電纜、優(yōu)選地與以太網(wǎng)電纜連接。優(yōu)選地，使用銅纜，例如5類線（cat-5）、5e類線、6類線或者更高的類等級線。但是，可替換地，也可以使用其它的以太網(wǎng)電纜、例如以太網(wǎng)光纜。物理以太網(wǎng)接口11和21以及連接它們的電纜提供兩個傳輸信道、優(yōu)選地針對每個方向提供一個傳輸信道。在此，用tx表示以太網(wǎng)接口11和21的發(fā)出的信道，而用rx表示以太網(wǎng)接口11和21的到達的信道，其中一個接口11或21的發(fā)出的信道tx與另一接口11或21的到達的信號rx連接。

通信控制裝置12和22被構造為控制相對應的物理以太網(wǎng)接口11和21。尤其是，通信控制裝置12和22被構造為：通過相對應的以太網(wǎng)接口11或21以稍后被描述的傳輸格式來使具有同步信號和控制指令的傳輸包通信、也就是說發(fā)送和/或接收具有同步信號和控制指令的傳輸包。

主機設備1的同步裝置14預先給定具有固定的周期時間間隔的同步時鐘。該同步時鐘被發(fā)給通信控制裝置12，使得具有同步信號的傳輸包可以根據(jù)該時鐘信號周期性地以固定的周期時間間隔來被發(fā)送給從機設備2。

從機設備2的同步裝置24根據(jù)周期性地被接收到的傳輸包來確定同步信號，并且使從機設備2周期性地與主機設備1進行同步。

主機設備1的控制裝置16產(chǎn)生控制指令，用于控制從機設備2，所述控制指令被發(fā)給通信控制裝置12，使得每個周期的控制指令（也包括控制數(shù)據(jù)）都與在相對應的傳輸包中的同步信號一起被傳輸給從機設備2。如果主機設備1也還必須通過控制和同步來實施其它功能，那么控制裝置16控制這些功能與同步裝置12的時鐘信號同步。

從機設備2的控制裝置26從通信控制裝置22獲得從所述周期性地被接收到的傳輸包中讀出的控制指令。基于這些控制指令，控制裝置26控制從機設備2與主機設備1同步。

可選的虛擬連接接口18被構造為：相對于更高的osi層（如uart、spi和/或i2c）起作用，使得主機設備1可以從虛擬連接接口18讀出uart、spi和/或i2c數(shù)據(jù)，或者可以將uart、spi和/或i2c數(shù)據(jù)輸入到虛擬連接接口18中。被輸入的uart、spi和/或i2c數(shù)據(jù)被發(fā)給通信控制裝置12，用于通過以太網(wǎng)接口11進行傳輸。被輸出的uart、spi和/或i2c數(shù)據(jù)由通信控制裝置12獲得。在從機設備中的虛擬連接接口28類似地進行工作。

通信控制裝置12和22操控相對應的以太網(wǎng)接口11或21，使得在主機設備1與從機設備2之間使用如下傳輸格式或傳輸協(xié)議。

圖4示出了在主機設備1的以太網(wǎng)接口11與從機設備2的以太網(wǎng)接口21之間的兩個數(shù)據(jù)流。所述兩個數(shù)據(jù)流在以太網(wǎng)接口11和21的兩個物理信道中予以傳輸。第一數(shù)據(jù)流被布置在從主機設備到從機設備的以太網(wǎng)接口11和21的第一信道中，而第二數(shù)據(jù)流被布置在從從機設備到主機設備的以太網(wǎng)接口的第二信道中。按照本發(fā)明的在第一信道中由主機設備傳輸給從機設備的傳輸包也叫主機報文mt，而按照本發(fā)明的在第二信道中由從機設備傳輸給主機設備的傳輸包也叫從機報文st。每個主機報文都分別在固定的周期時間間隔tc之后在分別固定的時間點由主機設備1發(fā)給從機設備2。在兩個主機報文mt之間，所述連接在剩余的周期時間tc內(nèi)被切換到待機模式（standbymodus）、即所謂的idle模式。在idle模式下，idle信號附在接口上。類似地，每個從機報文st都分別在固定的周期時間間隔tc之后在分別固定的時間點由從機設備2發(fā)給主機設備1。優(yōu)選地，主機報文mt和從機報文st同時被發(fā)送，使得所述主機報文和所述從機報文以相同的時隙在以太網(wǎng)接口的兩個并行的信道中進行通信。在該上下文中，同時發(fā)送不僅應該指在所述主機設備1和所述一個/多個從機設備2中同時發(fā)出，而且應該指在主機設備1中對主機報文mt的發(fā)送與對所述一個/多個從機報文的接收同時。在一個實施例中，從機設備2可能會根據(jù)在電纜中的報文渡越時間來適配發(fā)出時間，使得在主機設備1中，從機報文st與主機報文mt的發(fā)出時間同時地到達主機設備1。在兩個主機報文mt之間或在兩個從機報文st之間，所述連接在剩余的周期時間tc內(nèi)被切換到待機模式、即所謂的idle模式。在一個可替換的實施例中，主機報文mt和從機報文st只能部分地在時間上重疊或者可以完全在時間上一個接一個地被發(fā)送。

在idle模式期間，如果在必須傳輸下一主機報文之前，idle時間對于傳輸正常的以太網(wǎng)包來說足夠長，那么在理論上也可能會傳輸這種以太網(wǎng)包。

現(xiàn)在，圖5示出了按照本發(fā)明來改變的傳輸格式的傳輸包的一個特別有利的示例。

優(yōu)選地，所述傳輸包小于以太網(wǎng)標準的82字節(jié)的最小傳輸包、優(yōu)選地小于35字節(jié)。圖3示出了在18字節(jié)的傳輸包的傳輸能力與大小之間的特別有利的折衷。優(yōu)選地，在周期性地固定的時間傳輸?shù)闹鳈C和/或從機報文的大小保持相同（恒定或者固定）。

傳輸包的結構非常簡單地被保持住。傳輸包由一個傳輸流開始符和一個幀組成，所述傳輸流開始符也被稱作start-of-stream-delimiter或者ssd。

這樣，一共8字節(jié)大的前導碼和幀開始符（也被稱作start-of-frame-delimiter或者sfd）由傳輸流開始符替代。優(yōu)選地，所述傳輸流開始符只有1字節(jié)大。這通常是j/k符號，所述j/k符號在idle信號之后也以以太網(wǎng)標準在第一傳輸包之前或者在第一傳輸包中予以傳輸。這是一種用于數(shù)據(jù)連接的接通信號。因此，在用ssd將數(shù)據(jù)連接接通之后緊接著傳輸數(shù)據(jù)幀，而且將對于數(shù)據(jù)傳輸所必需的字節(jié)的開銷（overhead）降低到最小值。這是特別有利的，因為傳輸包必須在idle信號之后被發(fā)送并且ssd必須如此這般地被發(fā)送。因此，ssd不僅被用作在idle信號之后的數(shù)據(jù)流開始的標志而且被用作傳輸包開始的標志。

也在根本上（radikal）簡化了幀（或者隨后也被稱作幀字段）。雖然在圖3中的幀同樣具有經(jīng)校驗的字段和校驗字段crc8，所述校驗字段crc8帶有所述經(jīng)校驗的字段的校驗和，但是在圖3中的幀優(yōu)選地是小于標準以太網(wǎng)幀的幀字段、這樣只有17字節(jié)。替代4字節(jié)的校驗字段，只使用1字節(jié)的校驗字段。這可以通過如下方式來實現(xiàn)：替代32比特哈希校驗和，只將所述經(jīng)校驗的字段的8比特哈希校驗和寫進所述校驗字段crc8中。所述經(jīng)校驗的字段這里只有16字節(jié)長。因此，盡管18字節(jié)的傳輸包很小，仍然具有足夠大的為16字節(jié)的經(jīng)校驗的字段，所述經(jīng)校驗的字段可以被用于所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、例如控制指令。

此外，在所述經(jīng)校驗的字段中已經(jīng)刪去了mac目標地址da和源地址sa。這在技術上是可能的，因為或者在以太網(wǎng)接口上只連接有一個其它的設備（主機-從機對或者主機與從機的星形布置）或者通過傳輸包在不同的從機設備之間的時分復用（tdma）中的時間分配來提供在每個傳輸包到從機設備之間的明確的分配，使得mac目標地址da和源地址sa在所述經(jīng)校驗的字段中變得多余。因此，傳輸包可以在沒有技術缺陷的情況下進一步被縮小。在一個特別有利的實施例中，物理以太網(wǎng)接口在全雙工通信制模式下運行，使得可以在兩個方向同時實現(xiàn)傳輸包在從機設備與主機設備之間的通信。

也已經(jīng)在所述經(jīng)校驗的字段中刪去了以太網(wǎng)類型字段，以便進一步縮小傳輸包。

作為替代，所述經(jīng)校驗的字段具有有效數(shù)據(jù)字段data，周期性地被傳送的控制指令在所述有效數(shù)據(jù)字段data中被傳輸。在稍后描述的實施例中，例如，要由從機設備輸出的電功率的大小在主機報文中，或者所測量的被輸出的功率的大小在從機報文中。

此外，優(yōu)選地，所述經(jīng)校驗的字段還具有信息字段info，所述信息字段info具有關于傳輸包的一般信息，例如所述傳輸包、傳輸幀或者數(shù)據(jù)字段的所使用的傳輸格式、所述傳輸包的類型（主機、從機或其它）和/或（數(shù)字）同步信號。但是，所述同步信號也可以在其它字段（如data字段或者隨后被描述的contr字段）中被傳輸。

字段contr包含專用的控制信息。該字段例如可包含一個比特，該比特操控（主機報文）或者說明（從機報文）從機設備的活躍性，例如打開=1而關閉=0。其它的比特可以被用于從機設備的其它功能或者狀態(tài)的活躍性，例如一個比特可以被用于從機設備的故障狀態(tài)。優(yōu)選地，contr字段的另一比特說明：是接通還是關斷虛擬數(shù)據(jù)連接，使得接收方知道他是否必須分析vcl字段。優(yōu)選地，針對這種控制信息使用1比特字段（標志位（flag）），不過在超過兩個狀態(tài)的情況下，也可能會使用更大的字段，如2比特（4個狀態(tài)）、3比特（8個狀態(tài)）、4比特（16個狀態(tài)）。

在另一實施例中，基于在從機設備2中的鎖相環(huán)（pll）依據(jù)以太網(wǎng)接口21的被接收到的模擬同步信號來執(zhí)行從機設備2與主機設備1的同步。優(yōu)選地，基于數(shù)據(jù)有效信號來執(zhí)行所述同步。與同步信號在傳輸包中作為同步數(shù)據(jù)進行數(shù)字傳輸不同，所述解決方案具有如下優(yōu)點。第一，傳輸包的傳輸能力沒有由于同步數(shù)據(jù)而被減小。第二，模擬同步可以在沒有對來自傳輸包的同步數(shù)據(jù)進行解碼的情況下快得多地進行，并且因此提高了同步質量。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)有效信號是根據(jù)ieee802.3-2000標準的用于“carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection(csma/cd)accessmethodandphysicallayerspecifications（載波偵聽多路訪問/沖突檢測方法(csma/cd)和物理層規(guī)范）”的數(shù)據(jù)有效信號。優(yōu)選地，該數(shù)據(jù)有效信號（dv）是是一種接收數(shù)據(jù)有效信號（receive-data-validsignal）（rx_dv）。在一個實施例中，所述dv或者rx_dv信號與載波偵聽信號（crs）復用（crs/dv或者crs/rx_dv）。優(yōu)選地，從機設備2基于在從機設備2中的pll依據(jù)所接收到的模擬crx/rx_dv信號進行同步。

優(yōu)選地，所述經(jīng)校驗的字段附加地具有用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段。在所述用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段中，用虛擬數(shù)據(jù)接口18或28來通信的數(shù)據(jù)在所述兩個以太網(wǎng)接口11與21之間被傳輸。這樣，到達虛擬數(shù)據(jù)接口18或28的uart、spi或者i2c數(shù)據(jù)在通信控制接口12或22中被寫進所述用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段中。在此，所述到達的uart、spi或者i2c數(shù)據(jù)流被分成小的傳輸單元，所述小的傳輸單元匹配成所述用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段，使得所述uart、spi或者i2c數(shù)據(jù)流可以在相繼的傳輸包中被傳輸。另一方面，在以太網(wǎng)接口11或21上被接收到的傳輸包的用于虛擬數(shù)據(jù)連接的字段在通信控制裝置12或22中被讀出，并且被拼合成一個uart、spi或者i2c數(shù)據(jù)流，并且被發(fā)給虛擬數(shù)據(jù)接口18或28?？商鎿Q地，也可以在所述虛擬數(shù)據(jù)接口18或28中實現(xiàn)所述拼合成一個uart、spi或者i2c數(shù)據(jù)流。

優(yōu)選地，info字段是1字節(jié)大，data字段是12字節(jié)大，contr字段是2字節(jié)大而vcl字段是1字節(jié)大。

因此，來自圖5的這樣描述的傳輸包提供了在最大的傳輸能力與小的同步周期之間的最優(yōu)的折衷，而且還附加地允許通過以太網(wǎng)接口來實現(xiàn)虛擬的uart、spi或者i2c數(shù)據(jù)連接。

在不對本發(fā)明進行限制的情況下，在圖3和4中的實施例中，主機-從機系統(tǒng)已經(jīng)由一個主機設備1和只有一個從機設備2組成。不過也可能的是，將主機設備1與至少兩個從機設備2連接?，F(xiàn)在，這里粗略地存在兩種可能的布置：直線或環(huán)形布置，或者是星形布置。

圖6和圖7示出了具有兩個從機設備2和2'的直線布置的實施例。在所述直線布置中，所述從機設備2和2'串行地、也被稱作一個接一個地與主機設備1連接。對此，第一從機設備2在鏈中利用第一以太網(wǎng)接口與主機設備1連接而利用第二以太網(wǎng)接口與第二從機設備2'連接。在此，第一從機設備2的第一和第二以太網(wǎng)接口相互連接，使得第二從機設備2'看到與第一從機設備2相同的信號。所述布置可以被提高到任意數(shù)目個從機設備，只要所述傳輸格式支持所述數(shù)目個以直線布置的從機設備。在該列中的主機設備1和最后的從機設備2'即使有一個以太網(wǎng)接口也會夠用，而被布置在中間的從機設備2需要兩個以太網(wǎng)接口。不過，有利的是，以相同的方式來構造所述主機設備1和所述從機設備2并且通過開關來實現(xiàn)主機和從機特性?，F(xiàn)在，圖7示出了用于將傳輸包明確地分配到相應的從機設備2或2'的傳輸格式的實施例。為此使用時分復用方法，在所述時分復用方法中，每個從機設備2和2'都分配有自己的時隙。因此，主機報文mt1在第一時隙中被傳輸給第一從機設備2，而主機報文mt2在第二時隙中被傳輸給第二從機設備2'。在第二信道內(nèi)，在相對應的第一和第二時隙中，從機報文st1和st2從所述第一和第二從機設備2和2'被發(fā)送給主機設備1。能同時在一列中與主機設備1連接的從機設備2的數(shù)目取決于傳輸包的大小、傳輸速度和同步周期tc的長度。在100mbit/s的傳輸速度和傳輸包的18字節(jié)的大小的情況下，傳輸包的傳輸持續(xù)得小于1.5μs。因此，在同步周期tc為32μs的情況下，直至21個從機設備2可能會與主機設備1連成一列。

環(huán)形布置與直線布置的區(qū)別僅在于，最后的從機設備2'在該列中又與主機設備1連接。

在星形布置中，主機設備1具有大量以太網(wǎng)接口，所述大量以太網(wǎng)接口分別只與一個從機設備2連接。因此，從機設備2的數(shù)目不再由傳輸格式限制，但是由在主機設備1上可支配的以太網(wǎng)接口的數(shù)目或主機設備1的同時處理多個從機設備2的能力限制。同時，所述布置具有如下優(yōu)點：可以同時在主機設備1與每個從機設備2之間交換主機報文和從機報文，這對于同步控制從機設備2來說更簡單并且更好。圖8示出了具有四個從機設備2、2'、2''和2'''的主機-從機系統(tǒng)的一種這樣的實施例，所述四個從機設備2、2'、2''和2'''以星形布置地與主機設備1連接。

現(xiàn)在，圖9示出了這種主機-從機系統(tǒng)7在具有有源濾波器的電系統(tǒng)中的應用。所述電系統(tǒng)具有電流源3、電線5、負載4和有源濾波器。電線5將電流源3與負載4連接。不僅可以涉及一相、三相或四相交變電流系統(tǒng)而且可以涉及直流電壓系統(tǒng)。有源濾波器由測量裝置6和主機-從機系統(tǒng)7形成，其中所述測量裝置6也可以集成在主機-從機系統(tǒng)7中。測量裝置6測量在電線5上的干擾電流，而主機-從機系統(tǒng)7根據(jù)所測量的干擾電流產(chǎn)生相對應的濾波電流，以便補償所述干擾電流。而在所示出的實施例中，測量裝置6被布置在電網(wǎng)側。在一個可替換的實施例中，也可能的是將測量裝置6布置在負載側，使得有源濾波器7的調(diào)節(jié)輸出端被布置在測量裝置6與電網(wǎng)3之間。

圖10示出了在圖9中的主機-從機系統(tǒng)7的一個簡單的示例。所述主機-從機系統(tǒng)7具有主機設備71.1和從機設備71.2，如也曾在圖3中所描述的那樣。主機設備71.1和從機設備71.2的輸出端73與電線5連接。不僅主機設備71.1而且從機設備71.2都具有能量輸出設備的功能，用于產(chǎn)生具有確定的在時間上的信號變化過程和能量變化過程的確定的電流信號。附加地，主機設備71.1具有控制裝置72，所述控制裝置72根據(jù)所測量的干擾電流來操控主機設備71.1和從機設備71.2，使得主機設備71.1和從機設備71.2的輸出的總和消除所測量的干擾電流并且因此形成有源濾波器。因此，也可以用兩個更小的能量輸出設備一起補償高的干擾電流，而不必使用一個具有大的并且昂貴的部件的大的能量輸出設備。

圖11示出了具有四個從機設備71.2和一個主機設備72的第二實施例。優(yōu)選地，所述四個從機設備71.2與所述主機設備72以星形布置來連接。在該實施例中，只有所述四個從機設備71.2具有上面所描述的能量輸出設備的功能，所述四個從機設備71.2的輸出端73與電線5連接。因此，有源濾波器的要產(chǎn)生的反向電流可以被分成四個要產(chǎn)生的分別具有相對應地更低的能量的欠電流。主機設備72滿足上面所描述的控制裝置的功能，所述控制裝置根據(jù)所測量的干擾電流來控制所述四個從機設備71.2的能量輸出的同步輸出。在該實施例中，控制裝置72具有四個以太網(wǎng)連接端子s，用于連接直至四個能量輸出設備71.2。不過，比所提供的以太網(wǎng)接口s更少的能量輸出設備71.2也可以被連接到主機設備72上，而且這樣，所要產(chǎn)生的反向電流可以由更少的從機設備或能量輸出設備71.2分擔。同樣，可以改變可能的要連接在主機設備72上的從機設備71.2的數(shù)目。如果應該使用超過要連接在主機設備72上的從機設備71.2，那么第二主機設備72'可以與第一主機設備72并行地連接，使得可以在所述第二主機設備72'上連接其它能量輸出設備71.2'（在圖11中虛線示出）。在此，使作為從機的第二控制裝置72'與作為主機的第一控制裝置72進行同步。而第二控制裝置72'相對于被連接在所述第二控制裝置72'上的能量輸出設備作為主機來起作用。這種布置也被稱作多柜布置（multi-cabinet-anordnung）。

這里所描述的應用是有源濾波器。但是，這種主機-從機布置也可以實現(xiàn)其它具有高電流的電能量輸出、例如驅動裝置的pwm電源。通過將所要產(chǎn)生的電流分到大量更小的能量輸出設備中，可以縮小所要使用的部件。

不過，對于這種應用來說，高的同步頻率是必需的，使得這些應用對于本發(fā)明是特別有利的。