专利名称：通信系统和方法、信息处理设备及方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统和方法，涉及信息处理设备和方法，并且涉及程序，并且具体地，涉及通信系统和方法、信息处理设备和方法、以及程序，在其中进行非常精确的时钟同步变得可能。
背景技术：
常规地，在CSMA/CD(Carruer Sense Multiple Access with CollisionDetection具有冲突检测的载波监听多路访问)或CSMA/CA(CarrierSense Multiple Access with Collision Avoidance具有冲突避免的载波监听多路访问)模式网络中，例如以太网(商标)和IEEE 802.11无线LAN(Local Area Network本地局域网)，通常，不保证网络帧发送的时间精确地开始于给定间隙的时间里或特定的时间里。这是因为载波监听时间(用于确定发送时间和伴随冲突的随机的后退时间)的影响。
由于这个原因，连到网络的设备之间，用网络帧进行非常精确的时钟同步是困难的。
因此，提出了一种通信系统，公布于日本专利申请公布No.2000-332802中，其中，通过给发送数据增加时间标记，并且基于该时间标记，检测发送端的时钟和接收端自己的时钟之间的差别，然后控制它自己时钟的频率，来同步发送端和接收端的时钟。
但是，在上述通信系统中，为了同步发送端和接收端的时钟，必需在接收端安装专用的硬件，例如压控可变频率振荡器。因此，有个问题在于，为实现上述通信系统，应该从硬件设计开始，并且，实现起来不容易。此外，有承担安装在上述通信系统中的专用硬件的成本的问题。
发明内容
本发明考虑到这种情况，并且使得轻松进行非常精确的时钟同步变得可能。
在本发明的通信系统中，第一信息处理设备有发送时钟计数器(为内部发送时钟计数)、生成装置(在预定的周期内生成同步控制数据(指示复位接收时钟计数器(为第二信息处理设备的内部接收时钟计数)的值))、发送装置(发送由生成装置生成的同步控制数据到第一信息处理设备)和发送复位装置(在由发送装置发送同步控制数据完成之后，复位发送时钟计数器的值)；并且，第二信息处理设备有接收时钟计数器、数据确定装置(确定接收的数据是不是同步控制数据)和接收复位装置(如果由数据确定装置确定为数据是同步控制数据，复位接收时钟计数器的值)。
发送时钟计数器和接收时钟计数器的计数值可以在同一范围。
第一信息处理设备还有计数器确定装置，确定发送时钟计数器的值是不是变为0，其中，如果被计数器确定装置确定发送时钟计数器的值变为0，发送装置发送由生成装置生成的同步控制数据到第二信息处理设备。
本发明的通信方法的特征在于，第一信息处理设备的通信方法生成同步控制数据(指示复位为第二信息处理设备的内部接收时钟计数的接收时钟计数器的值)，发送生成的同步控制数据到第二信息处理设备，并且，在同步控制数据发送完成之后，复位为内部发送时钟计数的发送时钟计数器的值；第二信息处理设备的通信方法确定接收的数据是不是同步控制数据，并且，如果确定数据是同步控制数据，复位接收时钟计数器的值。
本发明的第一信息处理设备的特征是，有时钟计数器(为内部时钟计数)、生成装置(在预定的周期内，生成指示复位另一信息处理设备的时钟计数器的值的同步控制数据)、控制数据发送装置(发送由生成装置生成的同步控制数据到另一信息处理设备)和复位装置(在控制数据发送装置发送同步控制数据完成之后，复位时钟计数器的值)。
时钟计数器的计数值和另一信息处理设备的时钟计数器的计数值在同一范围。
还提供了计数器确定装置，确定时钟计数器的值是不是变为0，其中，如果计数器确定装置确定时钟计数器的值变为0，控制数据发送装置发送由生成装置生成的同步控制数据到另一信息处理设备。
此外，还提供了加装置(基于时钟计数器值，把指示另一信息处理设备处理数据的时间的计数器值加到数据的头部)和数据发送装置(发送由加装置把计数器值加到其上的数据到另一信息处理设备)。
此外，还提供了获取装置(获取计数器值，该值表明数据被处理的时间，由所述另一信息处理设备添加)、时间确定装置(确定时钟计数器的值是不是达到由获取装置获取的计数器值)和数据处理装置(如果时间确定装置确定时钟计数器的值达到计数器值，处理数据)。
本发明的第一信息处理方法的特征是，包括生成步骤(在预定的周期内，生成同步控制数据，指示复位信息处理设备的时钟计数器的值)、控制数据发送步骤(发送由生成步骤的过程生成的同步控制数据到信息终端设备)和复位步骤(在由控制数据发送步骤的过程发送同步控制数据完成之后，复位为内部时钟计数的时钟计数器的值)。
本发明的第一程序的特征是，包括生成步骤(在预定的周期内，生成同步控制数据，指示复位信息处理设备的时钟计数器的值)、控制数据发送步骤(发送由生成步骤的过程生成的同步控制数据到信息终端设备)和复位步骤(在由控制数据发送步骤的过程发送同步控制数据完成之后，复位为内部时钟计数的时钟计数器的值)。
本发明的第二信息处理设备的特征是，有时钟计数器(为内部时钟计数)、数据确定装置(确定接收的数据是不是同步控制数据，该同步控制数据指示，在另一信息处理设备的时钟计数器的值复位的同时，复位时钟计数器的值)和复位装置(如果数据被数据确定装置确认为同步控制数据，复位时钟计数器的值)。
时钟计数器的计数值和另一信息处理设备的时钟计数器的计数值在同一范围。
此外，还提供了加装置(基于时钟计数器值，把指示另一信息处理设备处理数据的时间的计数器值加到的数据头部)和数据发送装置(发送由加装置把上面提到的计数器值加到其上的数据到另一信息处理设备)。
此外，还提供了获取装置(获取计数器值，该值表明数据被处理的时间，由另一信息处理设备添加)、时间确定装置(确定时钟计数器的值是不是达到由获取装置获取的计数器值)和数据处理装置(如果时间确定装置确定时钟计数器的值达到计数器值，处理数据)。
本发明的第二信息处理方法的特征是，包括数据确定步骤(确定接收的数据是否为同步控制数据，该同步控制数据指示，在信息处理设备的时钟计数器的值复位的同时，复位为内部时钟计数的时钟计数器的值)和复位步骤(如果数据被数据确定步骤的过程确认为同步控制数据，复位时钟计数器的值)。
本发明的第二程序的特征是，包括数据确定步骤(确定接收的数据是否为同步控制数据，该同步控制数据指示，在信息处理设备的时钟计数器的值复位的同时，复位为内部时钟计数的时钟计数器的值)和复位步骤(如果数据确定步骤的过程确认数据为同步控制数据，复位时钟计数器的值)。
在第一发明中，通过第一信息处理设备或方法，同步控制数据(指示复位为第二信息处理设备的内部接收时钟计数的接收时钟计数器的值)在预定的周期内生成，生成的同步控制数据发送到第二信息处理设备，并且，在同步控制数据发送完成之后，复位为内部发送时钟计数的发送时钟计数器的值。此外，通过第二信息处理设备或方法，确定接收的数据是不是同步控制数据，并且，如果确定数据是同步控制数据，复位接收时钟计数器的值。
在第二发明中，同步控制数据(指示复位另外的信息处理设备的时钟计数器的值)在预定的周期内生成，生成的同步控制数据发送到另一信息处理设备，并且，在同步控制数据发送完成之后，复位为内部时钟计数的时钟计数器的值。
在第三发明中，确定接收的数据是否为同步控制数据(该数据指示，在和另一信息处理设备的时钟计数器的值复位的同时，复位为内部时钟计数的时钟计数器的值)，并且，如果确定数据是同步控制数据，复位时钟计数器的值。
术语网络指的是一种机制，其中，至少两个设备相连，并且信息可以从一个设备传到另外的设备。通过网络通信的设备可以是独立的设备，或者，它们可以是组成设备的内部部件。
此外，通信可以指，除了无线通信和有线通信外，无线通信和有线通信共存其中的通信，换句话说，无线通信可以在某些区域进行，无线通信在其它区域进行。此外，从某一设备到另一设备的通信可以通过有线通信进行，并且，从另一设备到某一设备的通信可以通过无线通信进行。
图1是示出本发明AV数据通信系统的配置实例的图表；图2是示出图1中同步主设备的配置实例的方框图；图3是示出图1中同步主设备的功能配置实例的功能方框图；图4是示出MPEG-TS包的配置实例的图表；图5是示出图2中同步帧处理部分的详细配置实例的功能方框图；图6是示出数据帧的数据结构实例的图表；
图7是示出图1中同步从设备的配置实例的方框图；图8是示出图1中同步从设备的功能配置实例的功能方框图；图9是说明图1中同步主设备的同步控制帧发送过程的流程图；图10是说明图1中同步从设备的同步控制帧接收过程的流程图；图11是说明图1中AV数据通信系统的同步控制帧发送/接收过程的时间图；图12是示出图1中AV数据通信系统的另一配置实例的图表；图13是说明图1中同步主设备的MPEG数据发送过程的流程图；以及图14是说明图1中同步从设备的MPEG数据播放过程的流程图。
具体实施例方式
以下，参考附图描述本发明的实施例。
图1示出了应用本发明的AV(视听)数据通信系统1的配置实例。通过集线器14，同步主设备12和同步从设备13-1到13-3(以下，在没必要单独区分这些同步从设备的情况下，它们将简单表示为同步从设备13)互连到网络11，其代表是LAN(Local Area Network局域网)。
网络11可以配置为例如100 Base-T以太网(商标)。在该网络11中，采用了CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection具有冲突检测的载波监听多路访问)，并且，通过100Base-T交换集线器14，进行同步主设备12和同步从设备13之间的数据发送/接收。
同步主设备12和同步从设备13都有计数值在同一范围的时钟计数器寄存器和同样精度的时钟，并且，根据内部时钟递增(计数)时钟计数器寄存器的值。
同步主设备12可以由例如AV(视听)数据服务器、个人计算机等组成，并且，存储和管理诸如视频数据和音频数据的实时数据，例如MPEG(Moving Picture Experts Group运动图像专家组)2格式的MPEG数据。同步主设备12，基于它自己的时钟计数器寄存器，增加时间信息到存储的MPEG数据上，并且，通过网络11和集线器14发送它到同步从设备13。
同步从设备13可以配置有例如AV数据(视听)播放器设备(电视设备)、光盘记录设备(光盘记录器)等，并且，通过网络11和集线器14，接收同步主设备(由AV数据服务器组成)的MPEG数据，并且进行如下过程基于加到MPEG数据和它自己的时钟计数器寄存器的时间信息，播放收到的MPEG数据，并且输出收到的MPEG数据到内置的显示部分、扬声器等。
如上所述，在AV数据通信系统1中，诸如视频数据和音频数据的实时数据被发送/接收，，并且，发送/接收的视频数据和音频数据基于各自的时钟被播放。
在图1的例子中，只示出了三个同步从设备13，但是，任何数量的同步从设备13可连到网络11。
图2示出了同步主设备12的配置实例。在图2中，同步主设备12包括时钟计数器寄存器31(与同步从设备13的时钟计数器寄存器201(后面在图7中描述)的计数值在同一范围)和与同步从设备13的时钟202同样精度(例如，20MHz±100ppm)的时钟32。CPU(Central Processing Unit中央处理单元)33根据时钟32递增(计数)时钟计数器寄存器31的值。就图2中的实例来说，时钟计数器寄存器31的计数值在例如0到19,999,999的范围内，并且，在大约1秒的时间间隔内完成这些值的循环。
CPU 33，根据时钟32，按照存储在ROM(Read Only Memory只读存储器)34的程序或从存储部分43加载到RAM(Random AccessMemory随机存取存储器)35的程序执行各种过程。此外，CPU 33执行各种过程必需的数据存储在RAM 35中，这被认为是适当的。
CPU 33、ROM 34和RAM 35通过CPU总线36互连。此外，桥接CPU总线36和系统总线40的总线桥接器37连到该CPU总线36。
连到系统总线40的有，输入部分41(由各种按钮、开关等组成)、摄像机部分42(使物体成像，并输入成像的AV数据，例如MPEG数据)、存储部分43(由硬盘等组成，存储MPEG数据)和网络接口(I/F)44(通过网络11，进行与同步从设备13的通信处理)。摄像机部分42由成像部分51(使物体成像，并且输入成像的AV数据)和MPEG编码部分52(以MPEG 2格式对成像部分51输入的AV数据编码)组成。
此外，正如需要的，驱动器60连到系统总线40，并且，磁盘61、光盘62、磁-光盘63、半导体存储器64等被加载，这被认为是必需的，并且，正如需要的，从那里读取的计算机程序安装在存储器部分43或ROM 34中。
图3是示出同步主设备12的功能配置实例的方框图。图3示出的功能方框通过由同步主设备12的CPU 33执行预定的控制程序来实现。除了进行常规通信处理的网络处理部分84，图3的实例由进行MPEG数据通信处理的功能框组成。
MPEG数据获取部分81获取MPEG编码部分52或存储部分43的MPEG-TS(传输流)的数据，并且，输出获取的MPEG-TS数据到MPEG包生成部分82。MPEG包生成部分82生成MPEG数据获取部分81输入的MPEG-TS数据的TS包，并且输出生成的TS包到时钟同步处理部分83。
时钟同步处理部分83由同步帧处理部分91和计数器值增加部分92组成。同步帧处理部分91基于时钟32在预定的周期(例如，1秒)内生成同步控制帧，用于指示复位同步从设备13的时钟计数器寄存器201的值，并且，输出生成的同步控制帧到网络通信部分85。
当从MPEG包生成部分82输入TS包时，计数器值增加部分92，基于时钟计数器寄存器31的值，增加(如图4所示)MPEG包计数器值(指示目的设备(就图1的实例来说，就是同步从设备13)解码该包的时间)到MPEG包生成部分82输入的TS包的头部，并且输出它到网络通信部分85作为数据帧。
图4示出了TS包的配置实例，其上已被计数器值增加部分92增加了MPEG包计数器值。就图4的实例来说，TS包由4字节的源包头部(SPH)和188字节的MPEG-传输流(TS)包组成。
包头部由7位的保留区域(Reserve保留)和25位的时间标记区域组成，并且，在图4的实施例中，由计数器值增加部分92增加的MPEG数据包计数器值存储在时间标记区域中。
回到图3，网络处理部分84控制除MPEG数据外的数据(例如，邮件通信、使用浏览器应用等的通信)的通信处理，并且输出要发送到网络通信部分85的数据帧。
网络通信部分85广播同步帧处理部分91输入的同步控制帧到所有的连到网络11的同步从设备13。此外，网络通信部分85通过网络11发送计数器值增加部分92输入的数据和网络处理部分84输入的数据帧到目的同步从设备13。
图5示出了同步帧处理部分91的详细方框图。在图5的实例中，同步帧处理部分91由同步帧控制部分101、同步帧生成部分102、同步帧发送部分103和计数器复位部分104组成。
同步帧控制部分101监视时钟32、在预定的周期内控制同步帧生成部分102、并且使之生成同步控制帧。同步帧生成部分102，通过在数据帧中设置标志C(表明它是同步控制帧)生成同步控制帧，并且输出生成的同步控制帧到同步帧发送部分103。该同步控制帧将参考图6详细描述。
图6示出了数据帧的数据结构实例。图6的实例是IEEE 802.3网络用于网络11的数据结构实例。
IEEE 802.3数据帧由按顺序由高到低的7个八位位组的“报头”字段、1个八位位组的“SFD(起始帧分界符)”字段、6个八位位组的“目的地址”字段、6个八位位组的“源地址”字段、2个八位位组的“L(长度)/T(类型)”字段、46到1500个八位位组的“数据/LLC(逻辑链路控制)”字段和4个八位位组的“FCS(帧校验序列)”字段组成。
在以太网(商标)中，数据帧以“报头”开始，是1和0交替的模式。在图6的实例中，“报头”由7个八位位组“10101010”、“10101010”、“10101010”、“10101010”、“10101010”、“10101010”、和“10101010”组成。此外，在接收该数据帧的接收设备处，当接收该“报头”的同时，检测到由下一个八位位组“10101011”组成的“SFD”字段的时候，认为“报头”字段已经结束，并且“目的地址”字段从下一位开始。
目的MAC地址(介质访问控制地址)在“SFD”字段后面的“目的地址”字段中设置，并且，源MAC地址在“源地址”字段中设置。“L/T”字段这样定义，如果随后的“数据/LLC”字段的值为小于等于1500个八位位组，它代表数据大小，如果“L/T”字段大于等于1536，它代表数据上层协议的类型。此外，对于1501到1535，未定义。最小46个八位位组到最大1500个八位位组的数据存储在“数据/LLC”字段。用于检测帧错误的CRC(Cyclic Redundancy check循环冗佘校验)值在“FCS”字段中设置。
因此，在以这种方式配置的数据帧中，同步帧生成部分102分配“L/T”字段未用的1501-1535(在IEEE 802.3中未定义)中的1位(例如，1510)作为标志C，表明帧是同步控制帧，并且，基于同步帧控制部分101的控制，通过设置1510(在“L/T”字段已被分配作标志C)，生成同步控制帧。
因此，如果标志C在接收的数据帧中，也就是，如果“L/T”字段是1510，接收同步控制帧的同步从设备13能够识别接收的数据帧是同步控制帧。
回到图5，同步帧发送部分103监视时钟计数器寄存器31的值，并且，如果确定时钟计数器寄存器31的值已经达到“0”，通过网络通信部分85，在网络11上广播由同步帧生成部分102输入的同步控制帧。此外，同步帧发送部分103监视通过网络通信部分85进行的同步控制帧的发送，并且，基于同步接口44中的内置网络控制器的发送完成中断，确定同步控制帧发送完成，控制计数器复位部分104，使得时钟计数器寄存器31的值复位(到“0”)。
基于同步帧发送部分103的控制，计数器复位部分104复位时钟计数器寄存器31的值(到“0”)。
图7示出了同步从设备13的配置实例。在图7中，同步从设备13由时钟计数器寄存器201(其计数值和同步主设备12的时钟计数器寄存器31的在同样的范围)和时钟202(与同步主设备12的时钟32同样精度)组成。根据时钟202，CPU 203递增(计数)时钟计数器寄存器201的值。
根据时钟202，CPU 203按照存储在ROM 204或加载到RAM 205的程序，执行各种过程。此外，CPU 203执行各种过程必需的数据存储在RAM205中，这被认为是适当的。
CPU 203、ROM 204和RAM 205通过内部总线206互连。此外，连到该内部总线206的还有，DMA(Direct Memory Access直接存储访问)控制器207、SDRAM(Synchronous Dynamic Random AccessMemory同步动态随机存取存储器)208和总线桥接器209(桥接内部总线206和输入/输出接口外部总线210)。
DMA控制器207获取在网络接口(I/F)212接收的数据帧的TS包，并且在SDRAM 208累积获取的TS包。TS包通过DMA控制器207在SDRAM 208中累积。
连到输入/输出接口外部总线210的有，输入部分211(由各种按钮、开关等组成)、网络接口212(通过网络11，进行与同步主设备12的通信处理)和MPEG解码器接口(I/F)213。
从同步主设备12发送的数据帧，在网络接口212累积。受CPU 203的控制，在SDRAM 208累积的TS包，作为MPEG-TS数据输入到MPEG解码器接口213。MPEG解码器接口213输出输入的MPEG-TS数据到分用器214。分用器214把MPEG解码器接口213输入的MPEG-TS数据分离成视频数据、音频数据等，并且输出分离的视频数据和音频数据到解码器215。
解码器215对从分用器214输入的视频数据解码，并且在显示部分216上显示视频，同时，对从分用器214输入的音频数据解码，并且从扬声器217输出音频。
此外，正如需要的，驱动器220连到输入/输出接口外部总线210，并且，磁盘221、光盘222、磁-光盘223、半导体存储器224等被加载，这被认为是适当的，并且，正如需要的，从那里读取的计算机程序安装在ROM 204中。
图8是示出同步从设备13的功能配置实例的方框图。图8示出的功能方框通过由同步从设备13的CPU 203执行预定的控制程序来实现。
同步帧处理部分231，由同步帧检测部分241和计数器复位部分242组成。当同步帧检测部分241基于网络接口212中的内置网络控制器的接收完成中断来确定数据帧的接收完成时，检测在网络接口212接收的数据帧的标志C，确定从接收的数据帧是不是检测到标志C(也就是，“L/T”字段是不是1510)，如果从接收的数据帧检测到标志C，认为接收的数据帧是同步控制帧，并且控制计数器复位部分242，使之复位时钟计数器寄存器201的值(到“0”)。计数器复位部分242基于同步帧检测部分241的控制来复位时钟计数器寄存器201的值。
数据帧处理部分232由计数器值获取部分243、时钟确定部分244和数据提供部分245组成。计数器值获取部分243获取在SDRAM 208累积的TS包头部的MPEG包计数器值，并且输出获取的MPEG包计数器值到时钟确定部分244。
时钟确定部分244监视时钟计数器寄存器201的值，确定时钟计数器寄存器201的值是不是达到MPEG包计数器值，并且，如果确定时钟计数器寄存器201的值达到MPEG包计数器值，控制数据提供部分245，使之输出对应的TS包的MPEG-TS数据到MPEG解码器接口213。基于时钟确定装置244的控制，数据提供部分245从SDRAM 208中读取对应的TS包，并且输出读取的TS包的MPEG-TS数据到MPEG解码器接口213。
接下来，将描述AV数据通信系统1的网络11中的时钟同步。
CSMA/CD模式用于AV数据通信系统1的网络11中，并且，由于即便同样精度的时钟32和202用于同步主设备12和同步从设备13，时钟错误(±100ppm)仍发生，并且，因此，通常不可能保证数据帧发送的时间将精确地开始于相同间隙的时间或是给定的时间。因此，在AV数据通信系统1中，同步控制帧发送过程由同步主设备12来执行。
该同步控制帧发送过程将参考图9中的流程图描述。
在图9的步骤S1，同步帧控制部分101监视时钟32，并且一直等到预定的时间(例如，1秒)过去。如果同步帧控制部分101确定预定的时间已经过去，进行到步骤2，控制同步帧生成部分102，使之生成同步控制帧并且进行到步骤S3。具体地，基于同步帧控制部分101的控制，通过设置1510(被分配作为标志C，并且参考图6，在“L/T”字段被描述)生成同步控制帧，并且，生成的同步控制帧输出到同步帧发送部分103。
在步骤S3，同步帧发送部分103监视时钟计数器寄存器31的值，并且，一直等到时钟计数器寄存器31的值变为0。如果同步帧发送部分103确定时钟计数器寄存器31的值变为0，进行到步骤S4，控制网络通信部分85，使之在网络11上广播由同步帧生成部分102输入的同步控制帧，并且进行到步骤S5。
在步骤S5，同步帧发送部分103监视通过网络通信部分85的同步控制帧的发送，并且，一直等到同步控制帧的发送完成。如果，基于网络接口44中的内置网络控制器的发送完成中断，同步帧发送部分103确定同步控制帧的发送完成，进行到步骤S6，控制计数器复位部分104，使之复位时钟计数器寄存器31的值(到“0”)，并且，完成同步控制帧发送过程。
如上所述，在AV数据通信系统1中，在预定的周期内，同步控制帧由同步控制主设备12广播，并且在同步控制帧的发送完成之后，时钟计数器寄存器31复位。
另一方面，同步从设备13接收由同步控制主设备12发送的同步控制帧。该同步从设备13的同步控制帧接收过程将参考图10中的流程图来描述。
在步骤S21，网络接口212接收同步主设备12发送的数据帧，并且，一旦基于网络接口212中的内置网络控制器的接收完成中断，完成数据帧的接收，就进行到步骤S22，并且同步帧检测部分241检测在网络接口212接收的数据帧的标志C(图5中的“L/T”字段的八位位组1510)，确定标志C是不是在数据帧中检测到，也就是，如果确定接收的数据帧不是同步控制帧，终止同步帧接收过程。
在步骤S22，如果同步帧检测部分241确定标志C在数据帧中检测到，也就是如果确定接收的数据帧是同步控制帧，进行到步骤S23，控制计数器复位部分242，使之复位时钟计数器寄存器201的值(到“0”)，并且终止同步帧接收过程。
如上所述，在AV数据通信系统1中，从同步主设备12发送的同步控制帧被同步从设备13接收，并且，接收之后时钟计数器寄存器201复位。
换句话说，当同步控制帧由同步主设备12广播，并且在同步控制帧发送完成之后，时钟计数器寄存器31复位的时候，同步从设备13接收从同步主设备12发送的同步控制帧，并且，还基于接收的同步控制帧复位时钟计数器寄存器201。通过该同步控制帧的方式复位时钟计数器寄存器31和时钟计数器寄存器201的时间，参考图11中的时间图描述，。
图11示出了同步主设备12和同步从设备13发送/接收同步控制数据的时间。在图11的实例中，水平轴代表时间。
同步主设备12在时间t1(当确定预定的时间已经过去的时候)生成同步控制帧，并且等待一段从时间t1到时间t2(当时钟计数器寄存器的值变为“0”的时候)的时间A1。然后，在时间t2，当时钟计数器寄存器31的值变为“0”时，同步主设备12开始发送同步控制帧，并且在时间t3，当同步控制帧发送完成(基于网络接口44中的内置网络控制器的发送完成中断来确定)时，复位时钟计数器寄存器31的值。
这里，图1的网络11中，采用了CSMA/CD模式，并且，在CSMA/CD模式中，假定完成发送设备和接收设备之间的数据发送和接收的时间(换句话说，网络接口44中的内置网络控制器的发送完成中断的时间和网络接口212中的内置网络控制器的接收完成中断的时间)是大约同时的。注意，既然该时间的准确性是例如在100base-T网络中大约100MHz±1的时钟，它比同步的时钟(20MHz±ppm)错误小的多，即使它们被描述为同时，也没有什么差别。因此，下面，将给出把发送设备和接收设备之间完成发送和接收数据的时间看作同时的描述。
因此，在与同步主设备开始发送同步控制帧的t2同样的时间，同步从设备13开始接收同步控制帧，基于网络接口212中的内置网络控制器的接收完成中断，并且在与同步主设备完成同步控制帧发送的t3同样的时间，确定同步控制帧的接收完成，并且复位时钟计数器寄存器201。
因此，在CSMA/CD模式中，既然同步控制帧的发送和接收完成的时间(也就是，网络接口44中的内置网络控制器的发送完成中断的时间和网络接口212中的内置网络控制器的接收完成中断的时间)是同时的，同步主设备12复位时钟计数器寄存器31的时间和同步从设备13复位时钟计数器寄存器201的时间也是一样的。
因此，发送同步控制帧的同步主设备12和接收同步控制帧的多个同步从设备13能同时复位它们各自的时钟计数器寄存器。因此，作为整体的AV数据通信系统1可处于以大约20MHz±1的时钟精度维持的时钟同步的状态。
注意，即使，如图12所示，同步主设备广播控制帧，同步控制帧在连到网络11的同步从设备13中接收失败的情况也是可能的。
在图12中，示出了配置实例，其中图1的AV数据通信系统1被简化。在图12的实例中，同步控制帧F从同步主设备12广播到连到网络11的同步从设备13-1到13-3。
就图12的实例来说，既然同步从设备13。1和13-2通过网络11接收同步控制帧F，在同步主设备12和同步从设备13-1和13-2之间实现了时钟同步，但是，同步从设备13-3未接收同步控制帧，时钟同步没有实现。因此，由于该接收错误，在作为整体的AV数据通信系统1中，有时钟同步崩溃的风险。
为了说明这点，在AV数据通信系统1中，如上参考图11所述，同步主设备12在时钟计数器寄存器31的值变为0的时间t2发送同步控制帧。
例如，如果同步主设备12在时钟计数器寄存器31的值为“500”时发送同步控制帧，并且，复位每一个时钟计数器寄存器(到“0”)，没有接收同步控制帧的同步从设备13-3的时钟计数器寄存器的值将有很大的差异。因此，通过在时钟计数器寄存器31的值变为“0”的时间t2发送同步控制帧，即使，假想到同步主设备12和同步从设备13-1和13-2(时钟同步成功)的时钟计数器寄存器的值完成循环并且又变为“0”的时间为止，同步从设备13-3没有接收同步控制帧，同步从设备13-3的时钟计数器寄存器201，既然它的计数值在同样的范围，将在大约同样的时间完成循环并且变为“0”，虽然有某些程度的差别。
因此，即使接收同步控制帧失败，通过在时钟计数器寄存器31的值变为“0”的时间t2发送同步控制帧，防止时钟计数器寄存器的大的同步差异的发生，并且，时钟计数器寄存器同步差异可保持到最小值。
如上所述，在AV数据通信系统1中，通过在预定的周期内发送同步控制帧，同步主设备12和接收同步控制帧的多个同步从设备13能同时复位它们各自的时钟计数器寄存器，并且，作为整体的AV数据通信系统1可以总是保持在维持时钟同步的状态。
因此，在AV数据通信系统1中，即使连到网络11的任意设备在任意的时间开始发送实时数据，如视频数据和音频数据，任何设备，只要它是连到网络11的设备，能在开始发送数据之后立即进行播放过程，不需要协商同步。
接下来，将参考图13和图14描述AV数据通信系统1(其中，如上所述总是维持时钟同步)中的MPEG数据发送和播放的过程。参考图13的流程图，将描述同步主设备12发送MPEG数据的过程，并且，参考图14的流程图，将描述同步从设备13播放MPEG数据的过程。
用户操作同步从设备13的输入部分211，并且输入在同步从设备13播放MPEG数据(MPEG数据存储在同步主设备12的存储部分43中)的指令到同步从设备13。同步从设备13的输入部分211输出用户的指令到CPU 203和DMA控制器207，同时通过控制网络接口212，经由网络11发送MPEG数据发送指令到同步主设备12。注意，由用户输入的该指令也可通过同步主设备12的输入部分41输入。
在步骤S41，同步主设备12的MPEG数据获取部分81一直等到MPEG数据的发送被指示，并且，一旦同步从设备13的发送MPEG数据的指令通过网络接口44输入，确定MPEG数据的发送已被指示，进行到步骤S42，获取存储部分43的MPEG-TS数据，输出获取的MPEG-TS数据到MPEG包生成部分82，并且进行到步骤S43。
在步骤S43，MPEG包生成部分82从MPEG-TS数据中(由MPEG数据获取部分81输入)生成TS包，输出生成的TS包到时钟同步处理部分83，并且进行到步骤S44。基于时钟计数器寄存器31的值，计数器值增加部分92把MPEG包计数器值(指示目的设备(就图1的实例来说，就是同步从设备13)解码该TS包的时间)加到TS包的头部(由MPEG包生成部分82输入)，输出TS包(MPEG包计数器值已经被加到其上)到网络通信部分85作为数据帧，并且进行到步骤S45。
在步骤S45，通过网络11，网络通信部分85发送由计数器值增加部分92输入的数据帧到目的同步从设备13，并且进行到步骤S46。在步骤S46，MPEG数据获取部分81确定指示的MPEG数据的发送是不是完成，并且，如果确定MPEG数据的发送已经完成，终止MPEG数据发送过程。此外，如果，在步骤S46，MPEG数据获取部分81确定MPEG数据的发送没有完成，回到步骤S42，并且重复随后的步骤。
与此相一致，同步从设备13的网络接口部分212通过网络11接收同步主设备的数据帧。DMA控制器207获取数据帧(在网络接口212接收)的TS包，并且在SDRRAM208中累积获取的TS包。
另一方面，在图14中的步骤S61，同步从设备13的计数器值获取部分243，一直等到MPEG数据的播放被指示，并且，一旦由用户通过输入部分211输入播放MPEG数据的指令，确定MPEG数据的播放已经被指示，进行到步骤S62，从在SDRAM208中累积的TS包的头部获取MPEG包计数器值，输出获取的MPEG包计数器值到时钟确定部分244，并且进行到步骤S63。
在步骤S63，时钟确定部分244监视时钟计数器寄存器201的值，一直等到时钟计数器寄存器201的值达到MPEG包计数器值，并且如果确定时钟计数器寄存器201的值已经达到MPEG包计数器值，进行到步骤S64，并且，控制数据提供部分245，使之输出对应的TS包的MPEG-TS数据到MPEG解码器接口213。MPEG解码器接口213输出输入的MPEG-TS数据到分用器214，并且进行到步骤S65。
在步骤S65，分用器214把MPEG解码器接口213输入的MPEG-TS数据分离成视频数据、音频数据等，输出分离的视频数据和音频数据到解码器215，并且进行到步骤S66。解码器215对从分用器214输入的视频数据解码，并且在显示部分216上显示视频，同时，对从分用器214输入的音频数据解码，并且从扬声器217输出音频，并且进行到步骤S67。
在步骤S67，计数器值获取部分243确定指示的MPEG数据的播放是不是完成，并且，如果确定MPEG数据的播放已经完成，终止MPEG数据播放过程。此外，如果，在步骤S67，计数器值获取部分243确定MPEG数据的播放没有结束，回到步骤S62，并且重复随后的步骤。
如上所述，既然MPEG数据是基于AV数据通信系统1中的同步时钟发送和播放的，可以进行非常精确的播放。
此外，在AV数据通信系统1中，通过简单地在通过同步控制帧的同一时间复位时钟计数器寄存器，可以实现时钟同步。因此，为了实现这种系统，不需要诸如LSI的专用硬件，并且，例如，如上所述，在同步主设备12中，只需要增加发送MPEG数据的功能方框到图3中的网络处理部分84。换句话说，实现起来非常简单，因为诸如802.3x和802.11x的现有网络接口(MAC链路层和物理层)可依现状使用。
注意，网络在上面被描述为使用CSMA/CD模式的以太网(商标)LAN，但是，CSMA/CA模式也可使用，并且，只要数据发送和接收的时间如上所述是同时的，其它网络，如因特网，也可使用。
此外，在上面的描述中，同步主设备被描述为AV数据服务器、个人计算机等，并且，同步从设备被描述为AV数据播放设备、光盘记录设备等。但是，只要一个发送同步控制帧的同步主设备连到网络，同步主设备和同步从设备可以是任意的设备。
因此，尽管在上面的描述中，MPEG数据是从同步主设备发送的，在AV数据通信系统1中，既然作为整体的AV数据通信系统1的设备之间的时钟同步是由同步主设备实现的，MPEG数据可从同步从设备发送到同步主设备，或者，MPEG数据也可从一个同步从设备发送到另一同步从设备。
此外，尽管，在上面的描述中，关于在用以太网发送实时视频流时进行高精度的内容播放的AV数据通信系统给出描述，对FA(Factory Automation工厂自动化)系统(要求有高精度的实时品质)中分散控制设备之间的计数器同步的应用，也是可能的。
上述的步骤系列可通过硬件执行，但是它们也可通过软件执行。如果步骤通过软件执行，组成软件的程序从程序存储媒体安装到专用硬件内置的计算机，或是到例如通用个人计算机，通过安装各种程序，能执行各种功能。
程序存储媒体(存储以被安装到计算机并且通过计算机可执行的程序)，如图2和图7所示，由封装式媒体组成，包括磁盘61和221(包括软盘)，光盘62和222(包括CD-ROM(光盘只读存储器))和DVD(数字通用能盘)、磁-光盘63和223(包括MD(迷你盘)(商标))、半导体存储器64和224等，或由ROM 34和204以及存储部分43(程序暂时或永久存储在其中)组成。
注意，在本描述中，流程图所示步骤包括，按描述的时间系列顺序进行的步骤，和并行地或单独地不必按时间系列顺序执行的步骤。
注意，在本描述中，系统指的是由多个设备组成的整个设备。
工业适用范围根据本发明，可轻松实现非常精确的时钟同步。此外，根据本发明，可低成本地进行非常精确的时钟同步。
权利要求
1.一种通信系统，其中在通过网络互连的第一信息处理设备和第二信息处理设备之间传送数据，其特征在于包含所述第一信息处理设备包括发送时钟计数器，它为内部的发送时钟计数，生成装置，它在预定的周期内生成，同步控制数据，它指示复位为第二信息处理设备的内部接收时钟计数的接收时钟计数器的值，发送装置，它发送由所述生成装置生成的所述同步控制数据到所述第二信息处理设备，以及发送复位装置，它在由所述发送装置发送所述同步控制数据完成之后复位所述发送时钟计数器的值；以及所述第二信息处理设备包括所述接收时钟计数器，数据确定装置，它确定接收的数据是不是所述同步控制数据，以及接收复位装置，如果由所述数据确定装置确定所述数据为所述同步控制数据，复位所述接收时钟计数器的值。
2.根据权利要求1所述的通信系统，特征在于所述发送时钟计数器和所述接收时钟计数器计数在同一范围的值。
3.根据权利要求1所述的通信系统，特征在于所述第一信息处理设备还包含计数器确定装置，所述计数器确定装置确定所述发送时钟计数器的值是不是变为0；其中如果所述发送时钟计数器的值被所述计数器确定装置确定变为0，所述发送装置发送由所述生成装置生成的所述同步控制数据到所述第二信息处理设备。
4.一种通信方法，其中在通过网络互连的第一信息处理设备和第二信息处理设备之间传送数据，其特征在于所述第一信息处理设备的通信方法生成同步控制数据，指示复位为所述第二信息处理设备的内部接收时钟计数的接收时钟计数器的值；发送所述生成的同步控制数据到所述第二信息处理设备；并且，在所述同步控制数据发送完成之后，复位为内部发送时钟计数的发送时钟计数器的值；以及所述第二信息处理设备的通信方法确定接收的数据是不是所述同步控制数据，并且，如果所述数据被确定为所述同步控制数据，复位所述接收时钟计数器的值。
5.一种信息处理设备，用于和通过网络连在其上的另一信息处理设备发送/接收数据，其特征在于包含时钟计数器，它为内部时钟计数；生成装置，它在预定的周期内生成同步控制数据，所述同步控制数据指示复位所述另一信息处理设备的时钟计数器的值；控制数据发送装置，它发送由生成装置生成的所述同步控制数据到所述另一信息处理设备；以及复位装置，它在由所述控制数据发送装置发送所述同步控制数据完成之后复位所述时钟计数器的值。
6.根据权利要求5所述的信息处理设备，其特征在于所述时钟计数器计数在与所述另一信息处理设备的所述时钟计数器同一范围的值。
7.根据权利要求5所述的信息处理设备，其特征在于还包含计数器确定装置，它确定所述时钟计数器的值是不是变为0；其中如果所述时钟计数器的值被所述计数器确定装置确定变为0，所述控制数据发送装置发送由所述生成装置生成的所述同步控制数据到所述另一信息处理设备。
8.根据权利要求5所述的信息处理设备，其特征在于还包含加装置，它基于所述时钟计数器的值向所述数据的头部加指示所述另一信息处理设备处理数据的时间的计数器值；以及数据发送装置，它发送由所述加装置把所述计数器值加到其上的所述数据到所述另一信息处理设备。
9.根据权利要求5所述的信息处理设备，其特征在于还包含获取装置，它获取计数器值，该值表明数据被处理的时间，由所述另一信息处理设备添加；时间确定装置，它确定所述时钟计数器的值是不是达到由所述获取装置获取的所述计数器值；以及数据处理装置，如果所述数据被所述时间确定装置确定为所述时钟计数器的值达到所述计数器值，处理所述数据。
10.一种信息处理方法，用于和通过网络连在其上的信息处理设备发送/接收数据，其特征在于包含生成步骤，它在预定的周期内生成同步控制数据，所述同步控制数据指示复位所述信息处理设备的时钟计数器的值；控制数据发送步骤，它发送由所述生成步骤的过程生成的所述同步控制数据到所述信息处理设备；以及复位步骤，它在由所述控制数据发送步骤的过程发送所述同步控制数据完成之后复位为内部时钟计数的时钟计数器的值。
11.一种程序，用于使计算机执行用于和通过网络连接的信息处理设备发送/接收数据的过程，其特征在于包含生成步骤，它在预定的周期内生成同步控制数据，所述同步控制数据指示复位所述信息处理设备的时钟计数器的值；控制数据发送步骤，它发送由所述生成步骤的过程生成的所述同步控制数据到所述信息处理设备；以及复位步骤，它在由所述控制数据发送步骤的过程发送所述同步控制数据完成之后复位为内部时钟计数的时钟计数器的值。
12.一种信息处理设备，用于和通过网络连在其上的另一信息处理设备发送/接收数据，其特征在于包含时钟计数器，它为内部时钟计数；数据确定装置，它确定接收的数据是不是同步控制数据，该同步控制数据指示复位所述时钟计数器的值，是在所述另一信息处理设备的时钟计数器的值复位的同时；以及复位装置，如果所述数据被所述数据确定装置确认为所述同步控制数据，复位所述时钟计数器的值。
13.根据权利要求12所述的信息处理设备，其特征在于所述时钟计数器计数在和所述其它信息处理设备的所述时钟计数器同一范围的值。
14.根据权利要求12所述的信息处理设备，其特征在于还包含加装置，它基于所述时钟计数器的值向所述数据的头部加指示所述另一信息处理设备处理数据的时间的计数器值；以及数据发送装置，它发送由所述加装置把所述计数器值加到其上的所述数据到所述另一信息处理设备。
15.根据权利要求12所述的信息处理设备，其特征在于还包含获取装置，它获取计数器值，该值表明数据被处理的时间，由所述另一信息处理设备添加；时间确定装置，它确定所述时钟计数器的值是不是达到由所述获取装置获取的所述计数器值；以及数据处理装置，如果所述数据被所述时间确定装置确定为所述时钟计数器的值达到所述计数器值，处理所述数据。
16.一种信息处理方法，其特征在于包含数据确定步骤，它确定接收的数据是否为同步控制数据，该同步控制数据指示在所述信息处理设备的时钟计数器的值复位的同时复位为内部时钟计数的时钟计数器的值；以及复位步骤，如果所述数据被所述数据确定步骤的过程确认为所述同步控制数据，复位所述时钟计数器的值。
17.一种程序，用于使计算机执行用于和通过网络连在其上的信息设备进行发送/接收的过程，其特征在于包含数据确定步骤，它确定接收的数据是否为同步控制数据，该同步控制数据指示在所述信息处理设备的时钟计数器的值复位的同时，复位为内部时钟计数的时钟计数器的值；以及复位步骤，如果所述数据被所述数据确定步骤的过程确认为所述同步控制数据，复位所述时钟计数器的值。
全文摘要
通信系统和方法、信息处理设备及方法和程序，用于以简单的方式提供非常精确的时钟同步。同步主设备(12)在时间(t1)产生同步控制帧；等待时间周期(A1)；在时钟计数器寄存器的值变为“0”的时间(t2)，开始发送同步控制帧；并且在同步控制帧发送完成的时间(t3)，复位时钟计数器寄存器。另一方面，在与时间(t2)同样的时间，同步从设备(13)开始接收同步控制帧，并且在与时间(t3)同样的时间，完成同步控制帧的接收以复位时钟计数器寄存器。本发明对用于发送/接收诸如视频数据和音频数据的实时数据的A/V数据通信系统是适用的。
文档编号H04J3/06GK1706144SQ200480001248
公开日2005年12月7日 申请日期2004年8月3日 优先权日2003年9月17日
发明者大井拓哉 申请人:索尼株式会社