信號(hào)同步系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)、信號(hào)同步方法以及節(jié)點(diǎn)同步方法
【專利說(shuō)明】信號(hào)同步系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)、信號(hào)同步方法以及節(jié)點(diǎn)同步方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于使規(guī)定的信號(hào)同步的信號(hào)同步系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)、信號(hào)同步方法以及節(jié)點(diǎn)同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在利用處理器等來(lái)執(zhí)行規(guī)定的程序這樣的情況下，出于應(yīng)對(duì)大規(guī)模處理或加快處理速度、分散負(fù)荷等目的，已知有利用多個(gè)處理器來(lái)執(zhí)行處理的多處理器系統(tǒng)。在這樣的多處理器系統(tǒng)中，為了在多個(gè)處理器之間實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器(定時(shí)器)的同步，使主處理器對(duì)從處理器的計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷信號(hào)等，從處理器根據(jù)該中斷信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的同步。
[0003]另外，在現(xiàn)有的工廠控制用傳輸系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)用網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)成系統(tǒng)的各設(shè)備需要在保證實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上來(lái)相互進(jìn)行大容量的數(shù)據(jù)交換。因此，在例如根據(jù)搭載于各設(shè)備的應(yīng)用程序的訪問(wèn)請(qǐng)求的發(fā)生，事件性地相互訪問(wèn)的情況下，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷取決于應(yīng)用程序，從而有可能無(wú)法保證實(shí)時(shí)性。
[0004]因此，以往存在如下技術(shù):對(duì)各設(shè)備設(shè)置虛擬的共享存儲(chǔ)器(共用存儲(chǔ)器)，在更新定時(shí)(timing)向網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)(站)發(fā)送本節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。在使用上述技術(shù)的情況下，接收到的各節(jié)點(diǎn)通過(guò)更新其數(shù)據(jù)，并供應(yīng)用程序來(lái)訪問(wèn)，從而實(shí)現(xiàn)保證了實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)交換方式。另外，以往，提出有用于在進(jìn)行上述數(shù)據(jù)交換時(shí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的有效廣播通信(BROADCAST COMMUNICAT1N)的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中，同時(shí)使用利用各節(jié)點(diǎn)的內(nèi)置定時(shí)器的時(shí)分復(fù)用訪問(wèn)方式、以及基于來(lái)自主控節(jié)點(diǎn)的同步化幀的從屬節(jié)點(diǎn)的內(nèi)置定時(shí)器修正。另外，在專利文獻(xiàn)I所示的方法中，構(gòu)成為利用總線或串行電纜來(lái)將傳輸路徑相連接的網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)2005 - 159754號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]然而，在上述的主處理器與從處理器等之間進(jìn)行的計(jì)數(shù)器同步修正處理中，優(yōu)選主處理器直接(從硬件上)使從處理器的計(jì)數(shù)器復(fù)位。但是，由于該計(jì)數(shù)器是作為在內(nèi)部進(jìn)行的多個(gè)程序處理的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)數(shù)器，因此若可隨意地由外部進(jìn)行改寫(xiě)，則其它處理可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。另外，在計(jì)數(shù)器內(nèi)置于從處理器的CPU (Central Processing Unit:中央處理器)等中的情況下，無(wú)法從主處理器直接對(duì)從處理器的計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位。因此，以往，一旦從主處理器向從處理器發(fā)送中斷信號(hào)，則從處理器接收該信號(hào)，并利用規(guī)定的軟件來(lái)間接地(從軟件上)執(zhí)行計(jì)數(shù)器的復(fù)位處理。
[0008]上述情況下，從處理器在從主處理器接收到中斷信號(hào)之后，直到執(zhí)行與該信號(hào)相對(duì)應(yīng)的本計(jì)數(shù)器的復(fù)位處理為止的期間，由于系統(tǒng)開(kāi)銷(overhead)等而產(chǎn)生延遲時(shí)間。因此，以往，即使進(jìn)行了復(fù)位處理，主處理器與從處理器之間也仍然存在計(jì)數(shù)器同步誤差。
[0009]另外，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)間具有主從關(guān)系的節(jié)點(diǎn)間的計(jì)數(shù)器的同步，考慮例如通過(guò)接收同步化幀來(lái)清零定時(shí)器等方法。然而，與上述相同，若在接收到同步化幀之后經(jīng)由固件來(lái)使定時(shí)器清零，則會(huì)由于該系統(tǒng)開(kāi)銷等延遲時(shí)間而在計(jì)數(shù)器中產(chǎn)生誤差。
[0010]因此，對(duì)于作為現(xiàn)有方法的利用同步化幀的節(jié)點(diǎn)間的同步方法，在利用微機(jī)的固件來(lái)進(jìn)行主控節(jié)點(diǎn)與各從屬節(jié)點(diǎn)之間的同步時(shí)間的測(cè)定修正的情況下，會(huì)由于微機(jī)的處理時(shí)間而產(chǎn)生誤差。
[0011]因此，為了抑制因計(jì)數(shù)器的改寫(xiě)而帶來(lái)的對(duì)其它處理的影響，考慮以下方法:從硬件上對(duì)從主處理器發(fā)送至從處理器的中斷信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，基于與從處理器內(nèi)的計(jì)數(shù)器之間的差分，來(lái)調(diào)整從處理器的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)目標(biāo)(基準(zhǔn)值)，從而實(shí)現(xiàn)主處理器與從處理器之間的同步。
[0012]由于主處理器的計(jì)數(shù)器與從處理器的計(jì)數(shù)器各自的電氣特性不同，因此難以推定主處理器與從處理器之間計(jì)數(shù)器有多少偏差。因此，若在每個(gè)中斷信號(hào)時(shí)進(jìn)行調(diào)整上述從處理器的計(jì)數(shù)器的基準(zhǔn)值的同步修正處理，則能確保主處理器與從處理器之間的同步。然而，若頻繁地進(jìn)行同步修正處理，則其處理負(fù)荷增大，有可能對(duì)本來(lái)要執(zhí)行的其它處理產(chǎn)生影響。
[0013]本發(fā)明鑒于上述內(nèi)容而得以完成，其目的在于提供一種信號(hào)同步系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)、信號(hào)同步方法以及節(jié)點(diǎn)同步方法，能夠抑制處理負(fù)荷并高精度地使規(guī)定的信號(hào)同步。
解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0014]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的信號(hào)同步系統(tǒng)包含根據(jù)第I基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作的主模塊、以及根據(jù)第2基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作的從模塊，并使該第2基準(zhǔn)信號(hào)與該第I基準(zhǔn)信號(hào)同步，其特征在于，主模塊包括:第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部，該第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部通過(guò)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值時(shí)，生成第I基準(zhǔn)信號(hào)，從模塊包括:第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部，該第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部通過(guò)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)值達(dá)到基準(zhǔn)值時(shí)，生成第2基準(zhǔn)信號(hào)；間隔計(jì)數(shù)部，該間隔計(jì)數(shù)部對(duì)進(jìn)行同步修正處理的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)；系統(tǒng)開(kāi)銷計(jì)數(shù)部，該系統(tǒng)開(kāi)銷計(jì)數(shù)部在間隔計(jì)數(shù)部中計(jì)數(shù)值達(dá)到進(jìn)行同步修正處理的修正處理間隔值之后，接收第I基準(zhǔn)信號(hào)，從而重新啟動(dòng)，并進(jìn)行計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)值獲取部，該計(jì)數(shù)值獲取部在間隔計(jì)數(shù)部中計(jì)數(shù)值達(dá)到修正處理間隔值之后，根據(jù)第I基準(zhǔn)信號(hào)的接收來(lái)獲取第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部的計(jì)數(shù)值及系統(tǒng)開(kāi)銷計(jì)數(shù)部的計(jì)數(shù)值；以及同步修正部，該同步修正部將抵消第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部的計(jì)數(shù)值與系統(tǒng)開(kāi)銷計(jì)數(shù)部的計(jì)數(shù)值之間的差分的值作為基準(zhǔn)值暫時(shí)性地設(shè)定于第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部。
[0015]此外，本發(fā)明也包含將本發(fā)明的構(gòu)成要素、表現(xiàn)或構(gòu)成要素的任意組合應(yīng)用于方法、裝置、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序、記錄介質(zhì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等而得到的技術(shù)方案。
發(fā)明效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠在抑制處理負(fù)荷的同時(shí)高精度地使規(guī)定的信號(hào)同步。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是表示實(shí)施方式I的信號(hào)同步系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。 圖2是表示處理器模塊的硬件結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
圖3是用于說(shuō)明實(shí)施方式I中的同步修正處理例的時(shí)序圖(之一)。
圖4是用于說(shuō)明實(shí)施方式I中的同步修正處理例的時(shí)序圖(之二)。
圖5是用于說(shuō)明實(shí)施方式I中的同步修正處理例的時(shí)序圖(之三)。
圖6是表示信號(hào)同步方法的大致順序的示例的圖。
圖7是表示實(shí)施方式2中的節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
圖8是用于說(shuō)明實(shí)施方式2中的同步修正處理例的時(shí)序圖(之一)。
圖9是用于說(shuō)明實(shí)施方式2中的同步修正處理例的時(shí)序圖(之二)。
圖10是用于說(shuō)明實(shí)施方式2中的同步修正處理例的時(shí)序圖(之三)。
圖11是用于說(shuō)明實(shí)施方式2中的傳輸延遲時(shí)間的通知步驟的一個(gè)示例的圖。
圖12是表示包含有實(shí)施方式2中的使用了主控節(jié)點(diǎn)及從屬節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
圖13是表示節(jié)點(diǎn)同步方法的大致順序的示例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。所涉及的實(shí)施方式中所示出的尺寸、材料、其它具體數(shù)值等僅僅是為易于理解本發(fā)明而舉出的示例，除明確表示的情況之外，均不局限于本發(fā)明所示出的示例。此外，在本說(shuō)明書(shū)及附圖中，關(guān)于具有實(shí)質(zhì)相同的功能、結(jié)構(gòu)的要素，通過(guò)標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)來(lái)省略重復(fù)說(shuō)明，另外，對(duì)與本發(fā)明無(wú)直接關(guān)系的要素省略圖示。
[0019](關(guān)于本實(shí)施方式)
本實(shí)施方式中，例如在多個(gè)處理器模塊、至少分別包含一個(gè)處理器模塊的多個(gè)節(jié)點(diǎn)、裝置、基板這樣的具有主從關(guān)系的模塊之間進(jìn)行計(jì)數(shù)器(定時(shí)器)同步的情況下，對(duì)于來(lái)自主模塊側(cè)的中斷信號(hào)(計(jì)數(shù)器復(fù)位信號(hào))求出從模塊側(cè)的系統(tǒng)開(kāi)銷值。另外，在本實(shí)施方式中，基于求出的系統(tǒng)開(kāi)銷值與從模塊側(cè)的計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行同步修正處理。
[0020]然而，若頻繁地執(zhí)行該同步修正處理，則處理負(fù)荷會(huì)增大，因此在本實(shí)施方式中，對(duì)進(jìn)行同步修正處理的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，按規(guī)定的修正處理間隔值來(lái)定期地(間歇性地)執(zhí)行同步修正處理。
[0021]另外，在本實(shí)施方式中，在將具有主從關(guān)系的裝置設(shè)為主控節(jié)點(diǎn)及從屬節(jié)點(diǎn)的情況下，將通信路徑上的延遲時(shí)間(傳輸延遲時(shí)間)也考慮在內(nèi)來(lái)進(jìn)行同步修正處理。
[0022]下面，利用附圖對(duì)本實(shí)施方式中的信號(hào)同步系統(tǒng)以及節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0023](實(shí)施方式1:信號(hào)同步系統(tǒng))
圖1是表示實(shí)施方式I的信號(hào)同步系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。圖1所示的信號(hào)同步系統(tǒng)10中，作為一個(gè)示例，示出了用于在作為模塊的多個(gè)處理器模塊(圖1的示例中為處理器模塊Ila?lie)之間，進(jìn)行計(jì)數(shù)器同步的多處理器的一個(gè)示例。
[0024]圖1所示的信號(hào)同步系統(tǒng)10具有:多個(gè)處理器模塊Ila?Ilc (以下根據(jù)需要稱為“處理器模塊11”)、傳輸總線12、1/0(輸入輸出)模塊13 (圖中以13a?13d來(lái)示出)、外部設(shè)備14(圖1中以14a?14d來(lái)示出)以及編譯裝置15。此處，在圖1的示例中，為了說(shuō)明方便，將處理器模塊Ila設(shè)為主處理器模塊，將處理器模塊IlbUlc設(shè)為從處理器模塊，對(duì)各個(gè)處理器模塊的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。其中，從處理器模塊的數(shù)量等并不局限于圖1中那樣的兩個(gè)。
[0025]此外，本實(shí)施方式中，并不局限于上述結(jié)構(gòu)，單個(gè)處理器模塊均具有相同結(jié)構(gòu)，以使得其既可以成為主處理器模塊11a，又可以成為從處理器llb、llc。另外，各處理器模塊11通過(guò)傳輸總線12相連接。此外，在實(shí)施方式I中，設(shè)為不會(huì)因?yàn)閭鬏斂偩€12而產(chǎn)生延遲時(shí)間。
[0026]此處，主處理器模塊Ila具有第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21、第I運(yùn)算部22、以及存儲(chǔ)部23。此外，在圖1的示例中，第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21內(nèi)置于后述的CPU，但并不局限于此，例如第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21與CPU也可以分開(kāi)構(gòu)成。另外，上述的“內(nèi)置”例如表示僅CPU內(nèi)的各功能部(第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21、第I運(yùn)算部22)能對(duì)第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21進(jìn)行訪問(wèn)。
[0027]另外，從處理器模塊IlbUlc具有第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31、第2運(yùn)算部32、間隔計(jì)數(shù)部33、系統(tǒng)開(kāi)銷計(jì)數(shù)部34、計(jì)數(shù)值獲取部35、同步判斷部36、同步修正部37、以及存儲(chǔ)部38。此外，在圖1的示例中，第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31內(nèi)置于CPU，但并不局限于此，例如第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31與CPU也可以分開(kāi)構(gòu)成。
[0028]第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21通過(guò)進(jìn)行計(jì)數(shù)，使計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值，從而生成第I基準(zhǔn)信號(hào)。此外，第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21起到硬件性的計(jì)數(shù)器(以下根據(jù)需要也稱作“定時(shí)器”)的功能?；诨鶞?zhǔn)值周期性地對(duì)上述計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)。圖1中，以虛線來(lái)表示上述硬件性的計(jì)數(shù)器。
[0029]第I運(yùn)算部22根據(jù)由第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21生成的第I基準(zhǔn)信號(hào)，執(zhí)行(運(yùn)算)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部23中的規(guī)定的應(yīng)用程序等。另外，第I基準(zhǔn)信號(hào)作為中斷信號(hào)(計(jì)數(shù)器復(fù)位信號(hào))經(jīng)由傳輸總線12提供(發(fā)送)至從處理器模塊llb、llc。
[0030]存儲(chǔ)部23存儲(chǔ)在第I運(yùn)算部22進(jìn)行運(yùn)算的規(guī)定的應(yīng)用程序(Sequence Program:順序程序)。此外，第I運(yùn)算部22進(jìn)行運(yùn)算的規(guī)定的應(yīng)用程序是對(duì)例如與主處理器模塊Ila相連的I/O模塊13a發(fā)出指示，并利用I/O模塊13a對(duì)外部設(shè)備14a進(jìn)行控制的處理。因此，存儲(chǔ)部23中主要存儲(chǔ)有用于對(duì)與本處理器模塊Ila相連的I/O模塊13a、外部設(shè)備14a執(zhí)行規(guī)定處理的程序。
[0031]也就是說(shuō)，主處理器模塊Ila在每個(gè)規(guī)定周期生成第I基準(zhǔn)信號(hào)，第I運(yùn)算部22通過(guò)根據(jù)第I基準(zhǔn)信號(hào)執(zhí)行(運(yùn)算)應(yīng)用程序(順序程序)，來(lái)對(duì)規(guī)定的設(shè)備進(jìn)行控制，周期性地執(zhí)行該應(yīng)用程序(順序程序)。
[0032]接著，對(duì)從處理器模塊IlbUlc進(jìn)行說(shuō)明，但由于從處理器模塊IlbUlc的結(jié)構(gòu)相同，因此在以下說(shuō)明中，利用從處理器模塊Ilb進(jìn)行說(shuō)明，省略從處理器模塊Ilc的說(shuō)明。
[0033]第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31進(jìn)行計(jì)數(shù)，并設(shè)定與上述第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21中所設(shè)置的基準(zhǔn)值相同的基準(zhǔn)值，并通過(guò)使計(jì)數(shù)值達(dá)到基準(zhǔn)值，從而生成第2基準(zhǔn)信號(hào)。此外，第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31起到硬件性的計(jì)數(shù)器的功能。基于基準(zhǔn)值周期性地對(duì)上述計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)。另外，第I基準(zhǔn)信號(hào)生成部21與第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31各自的計(jì)數(shù)器是自運(yùn)行計(jì)數(shù)器(free-running counter),自行進(jìn)行推進(jìn)。
[0034]第2運(yùn)算部32根據(jù)由第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31生成的第2基準(zhǔn)信號(hào)，執(zhí)行(運(yùn)算)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部38中的規(guī)定的應(yīng)用程序等。
[0035]此外，第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31是僅能從例如CPU內(nèi)的第2運(yùn)算部32進(jìn)行訪問(wèn)的計(jì)數(shù)器，且內(nèi)置于CPU內(nèi)(CPU內(nèi)置計(jì)數(shù)器)。也就是說(shuō)，第2基準(zhǔn)信號(hào)生成部31是無(wú)法從主處理器模塊Ila等外部進(jìn)行硬件式復(fù)位的計(jì)數(shù)器。
[0036]另外，第2運(yùn)算部32將來(lái)自主處理器模塊Ila的第I基準(zhǔn)信號(hào)(同步基準(zhǔn)信號(hào))作為中斷信號(hào)來(lái)進(jìn)行接收，啟動(dòng)后述的同步修正處理。
[0037]間隔計(jì)數(shù)部33進(jìn)行計(jì)數(shù)，預(yù)先設(shè)定有與進(jìn)行同步處理的修正處理間隔相當(dāng)?shù)男拚幚黹g隔值，在計(jì)數(shù)值達(dá)到修正處理間隔值的情況下，生成表示該情況的修正處理開(kāi)始信