专利名称：数据传输系统、数据传输设备及其方法
技术领域：
本发明涉及数据传输系统、数据传输设备及其方法，更具体地说，涉及数据传输系统、数据传输设备及其方法，用于在数据传输设备之间建立同步之后在其间进行单向电通信，所述数据传输设备彼此连接，以便通过传输线形成环形结构。
背景技术：
近年来，在汽车导航中或在进行例如ITS(智能交通系统)的网际工作时时，或者当在如机动车辆内部空间中传输图像信息时，需要高容量和和高速度通信。对通信系统正在进行大量的研究，所述通信系统用于传输这种数字化视频或声频数据，或者数字数据，如计算机数据等。而且，越来越广泛地引入网络，用于将数字数据传输到甚至如机动车辆的内部的空间。例如，这种车辆内网络使用环形拓扑结构作为其物理拓扑结构，并将多个节点与环形拓扑结构连接，从而形成单向环形LAN，从而旨在实现声频器件、导航器件、信息终端器件等的集成连接。例如，面向媒体系统传输(以下称为“MOST”)用于前述环形LAN作为信息通信协议。MOST指得不仅是通信协议，而且是用于构成分布式系统的方法。MOST网络上的数据利用作为基本单元的帧来传输，并且在一个方向上在节点之间连续传输帧。
应该注意的是，在车辆等内部中设置环形LAN的情况下，辐射噪声可能使安装在机动车辆等上的其它电子器件产生故障；除此之外，必须进行准确传输而不从其它器件接收辐射噪声的任何影响。为此，在使用常规MOST的环形LAN中，每个节点通过使用光纤电缆来连接，由此改进了噪声防护，同时防止了电磁波的产生。同时，根据国际公开手册No.02/30079的公开，使用如双绞线电缆或同轴电缆的便宜的电缆进行电通信，同时实现了在超过20Mbps的高速下的数据传输，而且只具有小辐射噪声和改进的噪声防护。
参照图25，介绍其中节点与便宜的电缆相连的环形网络。图25是说明环形网络的结构的方框图。
在图25中，环形网络由n个数据传输设备100a-100n构成，其中每个节点进行数据传输和接收。数据传输设备连接到连接器件(未示出)，每个连接器件基于由数据传输设备传输的数据进行处理并将结果输出到数据传输设备。数据传输设备100a-100n经过由同轴电缆或双绞线电缆构成的传输线130a-130n连接，以便形成环形结构。每个数据传输设备100a-100n具有相同结构，并且包括传输部件和接收部件(未示出)。例如，设置在数据传输设备100a中的传输部件经过传输线130a向设置在数据传输设备100b中的接收部件输出数据；并且设置在数据传输设备100a中的接收部件经过传输线130n从设置在数据传输设备100n中的传输部件接收数据。
下面介绍数据传输方法，其中器件100a-100n向传输线130a-130n进行输出。来自连接到数据传输设备100a-100n的每一个的连接器件等的数字数据序列被各个传输部件分成预定位数的单元，以获得数据符号，所述数据符号通过由使用转换表和滤波处理而进行的映射转换成模拟信号，所述模拟信号依次被输出到传输线130a-130n中相应的一个。模拟信号作为波形被输出，在所述波形中，映射的信号电平处于预定循环中。然后，每个数据传输设备100a-100n的接收部件接收模拟信号，所述模拟信号通过滤波处理被解码并反向映射成数据符号，所述数据符号依次被转换成数字数据序列。
在如此构成的环形网络中，在协议的物理层上进行初始化操作，以确定机械连接，并且在这个初始化操作中，在数据传输设备之间建立时钟同步，并且进行对用作数据确定的参考值的确定电平的设置。参照图26，下面介绍环形网络中的初始化操作。图26说明环形网络中的初始化操作序列，所述环形网络在这里通过由三个数据传输设备100a-100c构成的环形网络来体现。
在图26中，数据传输设备100a是主数据传输设备，其利用其自身时钟传输数据，并且其它数据传输设备100b和100c是从数据传输设备，其通过使用从主数据传输设备接收来的用于建立时钟同步的锁定信号LS建立时钟同步。首先，在电源导通时，主数据传输设备100a执行锁定到其自身时钟，之后，基于其自身时钟，将上述锁定信号LS发送给数据传输设备100b。在通过使用接收到的锁定信号LS进行时钟恢复和锁定频率以建立时钟同步之后，从数据传输设备100b将锁定信号LS发送给在下游与其连接的数据传输设备100c。同样，在通过使用接收到的锁定信号LS进行时钟恢复和锁定频率以建立时钟同步之后，从数据传输设备100c将锁定信号LS发送给主数据传输设备100a。然后，主数据传输设备100a通过使用接收到的锁定信号LS进行时钟恢复并再次锁定频率以建立时钟同步，由此在整个网络中建立时钟同步。
在整个网络中建立时钟同步之后，主数据传输设备100a向数据传输设备100b发送起动信号TS，所述起动信号指示数据通信的起动定时，并且能进行对用作数据确定参考值的确定电平的设置。在通过使用接收到的起动信号TS进行用于数据传输设备100a的确定电平的设置时，从数据传输设备100b向数据传输设备100c发送其自己的起动信号TS。同样，在通过使用接收到的起动信号TS进行用于数据传输设备100b的确定电平的设置时，从数据传输设备100c向数据传输设备100a发送其自己的起动信号TS。然后，主数据传输设备100a通过使用接收到的起动信号TS进行用于数据传输设备100c的确定电平的设置，由此在整个网络中设置确定电平，并完成环形网络的初始化。一旦完成环形网络的初始化，数据传输设备100a-100c经过该网络进行数据通信。
发明内容
然而，如果在上述环形网络中所包括的传输线13a-130n的一部分中发生断开，或者如果数据传输设备100a-100n之一由于损坏等不能进行数据传输或接收，则从每个数据传输设备100a-100n所输出的锁定信号LS不能发送到被损坏部分以外。换言之，既没有实现在整个网络中建立时钟同步，也没有实现确定电平的设置，因此上述初始化操作没有成功地完成，从而妨碍了每个数据传输设备100a-100n进行数据通信。因此，在出现上述问题的情况下，连接到该网络的每个连接设备停止执行通过与其它连接设备的通信而实现的功能，并且还难以检测出现问题的部分。
因此，本发明的目的是提供数据传输系统、数据传输设备及其方法，用于即使在构成环形网络的设备或传输线的一部分不能通信的情况下，允许整个网络能通信而不是仍旧不能通信，此外，还检测损坏部分并使用不包括损坏部分的部件建立通信。
为了实现上述目的，本发明具有以下特征。
根据本发明的数据传输系统包括多个数据传输设备，它们通过传输线连接在一起，以便形成环形结构，并且每个数据传输设备建立时钟同步并进行单向电通信。每个数据传输设备包括处理部件，用于处理基于预定通信协议接收到的并将要传输的数据；传输/接收部件，用于向处理部件输出从前一数据传输设备接收到的数据并且将处理结果从处理部件传输到下一数据传输设备；控制部件，用于设置设备作为主设备或从设备，主设备将与保持参考时钟同步的信号发送给下一数据传输设备，从设备使用从前一数据传输设备接收到的信号建立时钟同步并将信号发送给下一数据传输设备；锁定信号发送装置，用于在初始操作中发送锁定信号；时钟同步装置，用于接收由前一数据传输设备发送的锁定信号，并且建立时钟同步；起动信号发送装置，用于发送指示数据通信起动定时的起动信号；起动信号开始定时产生装置，用于当设备被设置为主设备时，在锁定信号发送装置发送锁定信号之后经过预定时间周期之后，向起动信号发送装置输出指示发送起动信号的定时的起动信号发送开始信号；和信号检测部件，用于检测是否从前一数据传输设备接收到信号。当该设备被设置为主设备时，锁定信号发送装置向下一数据传输设备发送与保持参考时钟同步的锁定信号，并且当该设备被设置为从设备时，锁定信号发送装置接收由前一数据传输设备发送的锁定信号以建立时钟同步，并且在建立时钟同步之后，还向下一数据传输设备发送锁定信号。当该设备被设置为主设备时，起动信号发送装置从起动信号开始定时产生装置接收起动信号发送开始信号，之后将起动信号发送到下一数据传输设备，并且当设备被设置为从设备时，起动信号发送装置响应于接收到的从前一数据传输设备发送的起动信号，向下一数据传输设备发送起动信号。因此，每个数据传输设备进行初始化。
控制部件可以基于在信号检测部件中是否存在信号检测而设置设备为主设备或从设备。因此，当存在其中不能进行电通信的部分时，相对于该部分而位于电通信中最上游的数据传输设备被设置为主设备。此外，当在初始化操作中将该设备设置为主设备时，控制部件可以使锁定信号发送装置发送锁定信号，并在识别到信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自前一数据传输设备的信号之后，如果该设备的信号检测部件检测到来自前一数据传输设备的信号，则设置该设备为从设备，如果该设备的信号检测部件没有检测到来自前一数据传输设备的信号，则将该设备设置为主设备；并且当在初始操作中将该设备设置为从设备时，如果该设备的信号检测部件检测到来自前一数据传输设备的信号，则控制部件将该设备设置为从设备，如果信号检测部件没有检测到来自前一数据传输设备的信号，则控制部件将该设备设置为主设备。
控制部件可包括第一转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自前一数据传输设备的信号，将该设备设置为主设备，并进行向第一诊断(diag)模式的转换；第二转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为从设备时，响应于信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自前一数据传输设备的信号，设置该设备为主设备并进行向第一诊断模式的转换；第三转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为从设备时，响应于信号检测部件在预定时间周期内检测到来自前一数据传输设备的信号，设置该设备为从设备并进行向第一诊断模式的转换；第四转换装置，用于当在第一诊断模式中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件在第一诊断模式期间检测到来自前一数据传输设备的信号，将该设备设置为从设备，并进行向第二诊断模式的转换；第五转换装置，用于当在第一诊断模式中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件没有检测到来自前一数据传输设备的信号，将该设备设置为主设备，并进行向第二诊断模式的转换；和第六移位装置，用于当在第一诊断模式中该设备被设置为从设备时，将该设备设置为从设备，并进行向第二诊断模式的转换。在这种情况下，在第二诊断模式中，当设备被设置为主设备时，锁定信号发送装置向下一数据传输设备发送与保持参考时钟同步的锁定信号，并在该设备被设置为从设备时，锁定信号发送装置接收由前一数据传输设备发送的锁定信号并建立时钟同步，并在建立时钟同步之后，进一步向下一数据传输设备发送锁定信号。然后，当该设备被设置为主设备时，起动信号发送装置从起动信号开始定时产生装置接收起动信号发送开始信号，之后将起动信号发送给下一数据传输设备，并且在该设备被设置为从设备时，起动信号发送装置响应于接收到从前一数据传输设备发送的起动信号而向下一数据传输设备发送起动信号。控制部件还可包括第七转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件在预定时间周期内检测到来自前一数据传输设备的信号，将该设备设置为主设备并进行向第三诊断模式的转换；和第八转换装置，用于当在第三诊断模式中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，设置该设备为主设备，并进行向第二诊断模式的转换。
作为第一个例子，信号检测部件基于是否存在从前一数据传输设备接收到的锁定信号进行信号检测。作为第二个例子，信号检测部件基于该设备中是否建立时钟同步进行信号检测。作为第三个例子，信号检测部件基于是否存在从前一数据传输设备接收到的起动信号进行信号检测。
处理部件使用的通信协议可以由MOST限定。
而且，处理部件可以包括计数装置，其用于计算相对于被设置为主设备的数据传输设备的位置级别的数量。
在根据本发明的数据传输方法中，多个节点通过传输线连接，以便形成环形结构，并且每个节点使用预定通信协议建立时钟同步并进行单向电通信。数据传输方法包括以下步骤用于将多个节点之一设置为主节点和设置另一个为从节点的步骤，其中主节点保持参考时钟；第一锁定信号发送步骤，用于当节点被设置为主节点时，向下一个节点发送与参考时钟同步的锁定信号；时钟同步步骤，用于使用从前一节点发送的锁定信号建立时钟同步；第二锁定信号发送步骤，用于被设置为从节点的节点建立时钟同步，之后向下一节点发送锁定信号；和起动信号发送步骤，用于从该节点发送指示数据通信起动定时的起动信号。设置步骤、第一锁定信号发送步骤、时钟同步步骤、第二锁定信号发送步骤和起动信号发送步骤在初始操作中进行。被设置为主节点的节点在进行第一锁定信号发送步骤之后经过预定时间周期之后进行起动信号发送步骤，并且被设置为从节点的节点响应于接收到的来自前一节点的起动信号而进行起动信号发送步骤。因此，每个节点进行初始化。
数据传输方法还可包括复位步骤，用于根据是否存在从前一节点接收到的信号，来使该节点复位为主节点或从节点。因此，当存在不能进行电通信的部分时，相对于该部分而位于电通信中最上游的节点最终被设置为主节点，并且建立与另一节点的时钟同步。而且，复位步骤可使第一锁定信号发送步骤在初始操作中被执行，并且可包括一个步骤，用于在识别到在初始操作中已经被设置为主节点的节点在预定时间周期内没有检测到来自前一节点的信号之后，将已经检测到来自前一节点的信号的节点设置为从节点，并将没有检测到来自前一步骤的信号的节点设置为主节点；和由在初始操作中已经被设置为从节点的节点所进行的步骤，用于将检测到来自前一节点的信号的节点设置为从节点，并将没有检测到来自前一节点的信号的节点设置为主节点。
复位步骤可包括在进行第一锁定信号发送步骤之后执行的第一转换步骤，用于响应于已经被设置为主节点的节点在预定时间周期内没有检测到来自前一节点的信号，设置该节点为主节点，并进行向第一诊断模式的转换；第二转换步骤，用于在已经被设置为从节点的节点当中，将在预定时间周期内没有检测到来自前一节点的信号的节点设置为主节点，并且进行向第一诊断模式的转换；第三转换步骤，用于在已经被设置为从节点的节点当中，将在预定时间周期内检测到来自前一节点的信号的节点设置为从节点，并进行向第一诊断模式的转换；由被设置为主节点的节点执行的步骤，用于向下一节点发送锁定信号；第四转换步骤，用于在已经被设置为主节点的节点当中，将检测到来自前一节点信号的节点设置为从节点，并进行向第二诊断模式的转换；第五转换步骤，用于在已经被设置为主节点的节点当中，将没有检测到来自前一节点信号的节点设置为主节点，并进行向第二诊断模式的转换；和第六转换步骤，用于将已经被设置为从节点的节点设置为从节点，并进行向第二诊断模式的转换。第一转换步骤、第二转换步骤和第三转换步骤在初始操作中执行，发送锁定信号的步骤、第四转换步骤、第五转换步骤和第六转换步骤在第一诊断模式中进行。在这种情况下，在第二诊断模式中，执行第一锁定信号发送步骤、时钟同步步骤和第二锁定信号发送步骤；在第一锁定信号发送步骤执行之后经过预定时间周期之后，被设置为主节点的节点进行起动信号发送步骤；已经被设置为从节点的节点响应于从前一节点接收到起动信号而进行起动信号发送步骤。复位步骤可以进一步包括第七转换步骤，其在初始操作中在执行第一锁定信号发送步骤之后执行，用于响应于已经被设置为主节点的节点在预定时间周期内检测到来自前一节点的信号，将该节点设置为主节点和进行向第三诊断模式的转换；和第八转换步骤，在第三诊断模式中由被设置为主节点的节点执行，用于向下一节点发送锁定信号，将该节点设置为主节点，和进行向第二诊断模式的转换。
作为第一个例子，复位步骤根据是否检测到从前一节点接收的锁定信号将该节点复位为主节点或从节点。作为第二个例子，复位步骤根据是否在该节点中建立了时钟同步将该节点复位为主节点或从节点。作为第三个例子，复位步骤基于是否检测到从前一节点接收的起动信号将该节点复位为主节点或从节点。
这些节点使用的通信协议可以由MOST定义。
而且，该数据传输方法可包括一个步骤，用于对于每个节点计算关于被设置为主节点的节点的位置级别的数量。
根据本发明的数据传输设备将要连接到环形数据传输系统上，并且与另一设备建立时钟同步且通过传输线进行单向电通信。数据传输设备包括处理部件，用于基于预定通信协议处理接收到的和将要传输的数据；传输/接收部件，用于向处理部件输出从前一设备接收到的数据并且将处理结果从处理部件传输到下一设备；控制部件，用于设置该设备作为主设备，该主设备将与保持参考时钟同步的信号发送给下一设备，或者设置该设备作为从设备，该从设备使用从前一设备接收到的信号建立时钟同步并将信号发送给下一设备；锁定信号发送装置，用于在初始操作中发送锁定信号；时钟同步装置，用于接收由前一设备发送的锁定信号并且建立时钟同步；起动信号发送装置，用于发送指示数据通信起动定时的起动信号；起动信号开始定时产生装置，用于当该设备被设置为主设备时，在锁定信号发送装置发送锁定信号之后经过预定时间周期之后，向起动信号发送装置输出指示发送起动信号的定时的起动信号发送开始信号；和信号检测部件，用于检测是否从前一设备接收到信号。当该设备被设置为主设备时，锁定信号发送装置向下一设备发送与保持参考时钟同步的锁定信号，并且当该设备被设置为从设备时，锁定信号发送装置接收由前一设备发送的锁定信号，以建立时钟同步，并且，在建立时钟同步之后，进一步向下一设备发送锁定信号。当该设备被设置为主设备时，起动信号发送装置从起动信号开始定时产生装置接收起动信号发送开始信号，并之后向下一设备发送起动信号，并且当该设备被设置为从设备时，起动信号发送装置响应于接收到的从前一设备发送的起动信号而向下一设备发送起动信号。
控制部件可以基于在信号检测部件中是否存在信号检测而设置该设备为主设备或从设备。因此，如果在数据传输系统中存在不能进行电通信的部分，并且该设备相对于该部分位于电通信中的最上游，则该设备被设置为主设备。而且，当在初始操作中该设备被设置为主设备时，控制部件可以使锁定信号发送装置发送锁定信号，并在识别到信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自前一设备的信号之后，如果该设备的信号检测部件检测到来自前一设备的信号，则将该设备设置为从设备，如果该设备的信号检测部件没有检测到来自前一设备的信号，则将该设备设置为主设备；并且当在初始操作中该设备被设置为从设备时，如果该设备的信号检测部件检测到来自前一设备的信号，则控制部件可以将该设备设置为从设备，如果设备的信号检测部件没有检测到来自前一设备的信号，则控制部件将该设备设置为主设备。
控制部件可以包括第一转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自前一设备的信号，将该设备设置为主设备，并进行向第一诊断模式的转换；第二转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为从设备时，响应于信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自前一设备的信号，设置该设备为主设备并进行向第一诊断模式的转换；第三转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为从设备时，响应于信号检测部件在预定时间周期内检测到来自前一设备的信号，设置该设备为从设备，并进行向第一诊断模式的转换；第四转换装置，用于当在第一诊断模式中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件在第一诊断模式期间检测到来自前一设备的信号，将该设备设置为从设备，并进行向第二诊断模式的转换；第五转换装置，用于当在第一诊断模式中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件没有检测到来自前一设备的信号，将该设备设置为主设备，并进行向第二诊断模式的转换；和第六转换装置，用于当在第一诊断模式中该设备被设置为从设备时，将该设备设置为从设备，并进行向第二诊断模式的转换。在这种情况下，在第二诊断模式中，当设备被设置为主设备时，锁定信号发送装置向下一设备发送与保持参考时钟同步的锁定信号，并在该设备被设置为从设备时，锁定信号发送装置接收被前一设备发送的锁定信号并建立时钟同步，并在建立时钟同步之后，进一步向下一设备发送锁定信号。当该设备设置为主设备时，起动信号发送装置从起动信号开始定时产生装置接收起动信号发送开始信号，之后将起动信号发送给下一设备，并且在该设备被设置为从设备时，起动信号发送装置响应于接收到的从前一设备发送的起动信号而向下一设备发送起动信号。控制部件还可包括第七转换装置，用于当在初始操作中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，并响应于信号检测部件在预定时间周期内检测到来自前一设备的信号，将该设备设置为主设备，并进行向第三诊断模式的转换；和第八转换装置，用于当在第三诊断模式中该设备被设置为主设备时，使锁定信号发送装置发送锁定信号，设置该设备为主设备，并进行向第二诊断模式的转换。
作为第一个例子，信号检测部件基于是否存在从前一设备接收到的锁定信号进行信号检测。作为第二例子，信号检测部件基于该设备中是否建立时钟同步进行信号检测。作为第三例子，信号检测部件基于是否存在从前一设备接收到的起动信号进行信号检测。
处理部件使用的通信协议可以由MOST定义。
即使多个数据传输设备通过传输线连接以便形成环形结构以及在某个部分中不能进行传输和接收，根据本发明的数据传输系统也能在主设备和不能进行电通信的部分之间进行通信。此外，在朝向不能电通信的部分的单方向上进行的电通信中，根据不存在从传输线的数据接收，可以很容易地检测到相对于该部分来说位于电通信中的最上游的数据传输设备，并且设置那个数据传输设备为主设备使得可以与其他数据传输设备进行通信。
而且，在朝向不能电通信的部分的单方向上进行的电通信中，相对于该部分位于电通信中最上游的数据传输设备可以在以下条件下很容易地被检测，即没有从前一数据传输设备接收到锁定信号，没有建立使用所述锁定信号的时钟信号同步，没有接收到起动信号等。
而且，在多个数据传输设备连接在一起以形成环形结构并使用MOST作为其通信协议进行电通信的情况下，即使不能在某个部分进行传输和接收，也可以使用不包括损坏部分的传输线来建立时钟同步。
而且，在包括计数装置以用于计算相对于已经被设置为主设备的数据传输设备的位置级别的数量的情况下，如果不能在某个部分进行传输和接收，则被损坏部分可以基于数据传输设备的位置级别的数量很容易地被检测。因此，很容易修补数据传输系统中不能进行传输和接收的部分。
而且，根据本发明的数据传输方法和数据传输设备可以实现与上述数据传输系统所实现的效果类似的效果。
附图简述
图1是表示根据本发明第一实施例的数据传输系统的结构的方框图；图2是表示图1中的数据传输设备1的结构的功能方框图；图3是表示根据第一实施例的数据传输系统中的初始化操作的流程图；图4是表示根据第一实施例的数据传输系统中的第一重启操作的流程图；图5是表示根据第一实施例的数据传输系统中的诊断模式的第二重启操作的流程图；图6是用于解释在根据第一实施例的数据传输系统的传输线80d上发生断开的典型情况的方框图；图7是表示在诊断模式的第一重启操作中的图6的数据传输系统的状态的方框图；图8是表示在诊断模式的第二重启操作中的图6的数据传输系统的状态的方框图；图9是表示在根据第二实施例的数据传输系统中在电源导通时被作为主设备起动的数据传输设备1中的初始化操作的流程图；图10是表示在根据第二实施例的数据传输系统中在电源导通时被作为从设备起动的数据传输设备1中的初始化操作的流程图；图11是表示图9和10中的主时钟同步诊断处理中进行的详细操作的子例程；
图12是表示图9和10中的主时钟同步处理中进行的详细操作的子例程；图13是表示图9和10中的从时钟同步处理中进行的详细操作的子例程；图14是表示图9和10中的主训练处理中进行的详细操作的子例程；图15是表示图9和10中的从训练处理中进行的详细操作的子例程；图16是表示图9和10中的主训练诊断处理中进行的详细操作的子例程；图17是表示当在电源导通时已经设置主设备时的根据第二实施例的数据传输系统的状态的方框图；图18是表示当已经从主设备发送锁定信号LS时图17的数据传输系统的状态的方框图；图19是表示当根据断开点设置主设备时的图17的数据传输系统的状态的方框图；图20是表示当已经从图19中设置的主设备发送锁定信号LS时的状态的方框图；图21是表示当相对于断开点而位于电通信中最上游的数据传输设备被设置为主设备时的图17的数据传输系统的状态的方框图；图22是表示当已经从图21中设置的主设备发送锁定信号LS时的状态的方框图；图23是表示已经从图21中设置的主设备发送起动信号TS时的状态的方框图；图24是表示其中相对于数据传输系统中的断开点而位于电通信中最上游的数据传输设备是主设备的数据通信的方框图；图25是表示常规环形网络的结构的方框图；图26是表示图25的环形网络中的初始化操作的序列图。
具体实施例方式
(第一实施例)参照图1，介绍根据本发明第一实施例的数据传输系统。图是表示数据传输系统的结构的方框图。
图1中，根据第一实施例的数据传输系统具有环形拓扑结构作为其物理拓扑结构，其中多个节点根据环形拓扑结构而连接，由此形成单向环形LAN。这种数据传输系统的例子将在下面介绍，其中节点由六个数据传输设备1a-1f构成，其通过传输线80a-80f连接从而形成环形结构，并且被传输的数据在单方向上通过传输线80a-80f被传输。数据传输设备1a-1f与连接设备(例如，声频设备、导航设备、或者信息终端设备)10a-10f连接，每个连接设备基于通过数据传输系统传输的数据进行处理并将结果输出到数据传输系统。应该注意的是，作为普通的硬件结构，数据传输设备1a-1f和连接设备10a-10f分别具有完整的结构。
例如，使用面向媒体系统传输(以下称为MOST)作为上述数据传输系统的信息通信协议。使用MOST作为通信协议进行传输的数据利用作为基本单元的帧进行传输，并且帧在单方向上在数据传输设备1之间依次被传输。换言之，数据传输设备1a通过传输线80a将数据输出到数据传输设备1b。数据传输设备1b通过传输线80b将数据输出到数据传输设备1c。数据传输设备1c通过传输线80c将数据传输到数据传输设备1e。数据传输设备1d通过传输线80d将数据传输到数据传输设备1e。数据传输设备1e通过传输线80e将数据传输到数据传输设备1f。数据传输设备1f通过传输线80f将数据传输到数据传输设备1a。使用如双绞线电缆或同轴电缆的便宜的电缆作为传输线80a-80f，并且数据传输设备1互相地进行电通信。这里，在给数据传输系统供电时，数据传输设备1a是主设备，其利用自己的时钟传输数据，并且其它数据传输设备1b-1f是从设备，其将频率锁定为在主设备中产生的时钟。
接着，参照图2，介绍数据传输设备1的结构。图2是表示数据传输设备1的结构的功能方框图。需要注意的是上述多个数据传输设备1a-1f各具有相同的结构。
在图1中，数据传输设备1各包括控制器2、微型计算机(MPU)3、和传输/接收部件4。下面使用MOST作为数据传输系统中使用的典型通信协议进行说明。
控制器2连接到连接设备10，连接设备10基于数据传输系统中传输的数据进行处理并将结果输出给数据传输系统。作为其功能，控制器2将来自与其连接的连接设备10的数据转换成由MOST规定的协议并向传输/接收部件4输出数字数据TX，从传输/接收部件4接收数字数据RX，并且将数据传输给连接设备10。
MPU 3基于数据传输设备1的传输模式控制控制器2、传输/接收部件4、和上述连接设备10。例如，MPU 3控制数据传输设备1的复位功能、功率控制(节电模式的切换)、主/从选择处理、向诊断模式的转换处理等。
典型地由LSI构成的传输/接收部件4包括接收部件5、传输部件6、和时钟控制部件7。接收部件5通过数据线80接收从另一数据传输设备1输入的电信号，将该电信号转换成数字信号RX，并将其输出到控制器2。此外，接收部件5恢复包含在电信号中的时钟分量并将其输出给时钟控制部件7。基于时钟控制部件7的时钟，传输部件6将从控制器2输出的数字数据TX转换成电信号，并通过传输线80将其输出到另一数据传输设备1。
时钟控制部件7控制数据传输设备1的时钟例如，其恢复在另一数据传输设备1中使用的时钟，恢复用于控制器2的时钟，或者将在传输侧上的信号处理部件中使用的时钟输出。具体地说，如果数据传输设备1是主设备，则时钟控制部件7输出在传输PLL(锁相回路)恢复的时钟，并且如果数据传输设备1是从设备，则时钟控制部件7输出在接收PLL恢复的时钟。
传输部件6包括选择器61、S/P(串/并)转换部件62、映射部件63、滚降(roll off)滤波器64、DAC(数模转换器)65、差分驱动器66、和起动信号产生部件67。S/P转换部件62、映射部件63和滚降滤波器64构成传输侧的信号处理部件。为了具体解释，下面参照典型情况进行说明，其中信号处理部件将数字数据转换成经过了八值映射的模拟电信号并将其输出。
基于由时钟控制部件7控制的时钟，选择器61选择将要从传输部件6传输的数据(例如，数字数据TX或数字数据RX)并将其输出到S/P转换部件62。
S/P转换部件62将从控制器2输出的串行数字数据TX转换成两位并行数据，以便进行多级传输。映射部件63基于上述系统时钟，将在被S/P转换部件62转换之后获得的两位并行数据以及从起动信号产生部件67输出的起动信号TS映射成八值符号之一。在这个映射中，为了使设置在接收侧上的另一数据传输设备1进行时钟恢复，两位并行数据交替分配给八值符号当中的符号的高四个值以及符号的低四个值。此外，为了排除传输和接收之间的直流分量的波动或差值的影响，基于与前一值的差值进行映射。滚降滤波器64是用于限制将要传输的电信号的带宽和控制符号间干扰的波形成形滤波器。例如，使用具有100％滚降率的FIR滤波器。
DAC 65将其带宽已经被滚降滤波器64限制了的信号转换成模拟信号。差分驱动器66将从DAC 65输出的模拟信号的强度放大并将其转换成差分信号，然后将其发送给传输线80。对于包含在传输线80中的一对引线，差分驱动器66将发送的电信号传输给传输线80中的引线的一侧(正极侧)，同时将正和负极与该电信号的正负极倒置的信号传输给传输线80中的另一侧(负极侧)。因此，正极侧和负极侧的电信号作为一对被传输给传输线80，由此一侧上的电信号的变化抵消了另一侧上的电信号的变化，并且可以减少从传输线80辐射的噪声以及来自外部的电感应。
起动信号产生部件67产生预定起动信号TS，该预定起动信号TS指示数据通信起动定时并能设置与位于接收侧上的另一数据传输设备1相关的作为数据确定的参考值的预定电平。将由起动信号产生部件67产生的起动信号TS发送给映射部件63。
接收部件5包括差分接收器51、ADC(模数转换器)52、滚降滤波器53、反向映射部件54、P/S(并/串)转换部件55和时钟恢复部件56。滚降滤波器53、反向映射部件54、和P/S转换部件55构成接收侧的信号处理部件。
差分接收器51将从传输线80输入的差分信号转换成电压信号并将其输出到ADC 52。如上所述，正极侧和负极侧的电信号作为一对被传输给包含在传输线80中的一对引线，并且由于差分接收器51基于正极侧和负极侧之间的差值来确定一个信号，因此差分接收器51不受来自外部的电感应的影响而有效地工作。然后，ADC 52将从差分接收器51输出的电压信号转换成数字信号。
作为滚降滤波器53，例如，使用用于波形整形以对从ADC 52输出的数字信号进行降噪的FIR滤波器。实现了滚降特性而没有在产生与传输侧上的上述滚降滤波器64相关的符号间干扰。基于被下面进一步说明的时钟恢复部件56恢复的时钟，在数据被传输侧的映射部件63进行映射之前，反向映射部件54基于接收到的数据值和前一值之间的差值使数据恢复。在反向映射部件54上的差值处理是使用由上述起动信号TS设置的确定电平作为参考值来进行的，并且确定电平可以用做差值的理想值。通过在反向映射部件54上进行的这个反向映射处理，接收到的信号被转换成并行数据。P/S转换部件55将在反向映射部件54中被确定的并行数据转换成串行数字数据RX，并且将其输出给控制器2。
时钟恢复部件56恢复从传输线80接收到的信号的时钟分量，由此恢复传输线时钟，该信号是从ADC 52输出的，该传输线时钟用做接受侧的信号处理部件的时钟。在时钟恢复部件56恢复的时钟被输出给时钟控制部件7，并用做接收侧PLL的输入参考时钟。
接着，介绍在数据传输系统中的初始化处理。在上述数据传输系统中，例如，在整个系统通电时，在协议的物理层上进行初始化操作以定义机械连接，并且在这个初始化操作中，在数据传输设备之间建立时钟同步，并且进行用做数据确定的参考值的确定电平的设置。参照图3至图5，介绍数据传输系统中的初始化操作。图3至图5是表示数据传输系统中的初始化操作的流程图。
首先，参照图3，介绍一个过程，其中数据传输系统进行初始化操作，然后向正常操作转换以进行数据传输和接收。下述数据传输设备的初始化操作适用于其中多个数据传输设备1连接在一起以便形成环形结构的任何系统，但是为了明确解释，参照典型情况进行说明，其中六个数据传输设备1a-1f通过传输线80a-80f连接以便形成环形结构(参见图1)。应该注意的是，如上所述，在数据传输系统通电时，数据传输设备1a是主设备，其利用自己的时钟传输数据，并且其它数据传输设备1b-1f是从设备，其将频率锁定为在主设备产生的时钟。
在图3中，连接到数据传输系统的所有数据传输设备1a-1f的电源都导通，由此数据传输系统的电源导通(步骤S10和S70)。分别设置在数据传输设备1a-1f之一上的MPU 3a-3f向与其对应的控制器2a-2f和传输/接收部件4a-4f输出复位信号，由此取消控制器2a-2f和传输/接收部件4a-4f的复位状态(步骤S11和S71)。这个复位处理允许数据传输设备1a-1f中的传输/接收部件4a-4f(物理层)和控制器2a-2f(数据链路层)向初始化操作转换。
接着，主数据传输设备1a基于被其时钟控制部件7控制的传输PLL，向传输线80a传输锁定信号LS(步骤S13)。例如，这个时钟信号LS是基于被包含于主数据传输设备1a中的传输PLL的时钟频率的正弦信号。
另一方面，从数据传输设备1b继续确定是否从传输线80a接收到锁定信号LS(步骤S72)，直到预定超时周期过去为止(步骤S78)。如果接收到在上述步骤S13中通过传输线80a从主数据传输设备1a传输的锁定信号LS，从数据传输设备1b利用其时钟恢复部件56恢复时钟，将其输入到接收PLL作为参考时钟，并且基于被接收PLL恢复的时钟，将锁定信号LS传输到传输线80b(步骤S73)。同样，其它从数据传输设备1c-1f各继续等待锁定信号LS的接收(步骤S72)，并在接收到从其上游的数据传输设备发送的锁定信号LS和进行时钟恢复之后，将锁定信号LS传输到其下游的数据传输设备(步骤S73)。
主数据传输设备1a继续确定是否从传输线80f接收到锁定信号LS(步骤S14)，直到预定超时周期过去之后(步骤S19)，同时，继续传输锁定信号LS(步骤S13)。一旦数据传输设备1f进行上述步骤S73，则主数据传输设备1a利用其时钟恢复部件56进行时钟恢复以进行接收PLL的设置，并且继续处理下一步骤S15。
在步骤S15，主数据传输设备1a在其起动信号产生部件67中产生起动信号TS并且将起动信号TS传输给传输线80a，该起动信号TS指示数据传输起动定时并能设置用作相对于其下游数据传输设备1b的数据确定的参考值的确定电平，。
从数据传输设备1b继续确定是否从传输线80a接收到起动信号TS(步骤S74)。一旦接收到在上述步骤S15中通过传输线80a从主数据传输设备1a传输的起动信号TS，从数据传输设备1b立即在其起动信号产生部件67中产生对于其下游数据传输设备1c使用的起动信号TS，并将起动信号TS传输到传输线80b(步骤S75)。然后，数据传输设备1b使用从数据传输设备1a接收到的起动信号TS在其反向映射部件54中进行确定值的设置，保持确定值，并继续下一步骤S77的处理。
同样，其它从数据传输设备1c-1f各继续等待起动信号TS的接收(步骤S74)，并且如果接收到从其上游的数据传输设备发送的起动信号TS，则立即将起动信号TS传输给其下游的数据传输设备(步骤S75)。而且，同样，其它数据传输设备1c-1f各使用从其上游的数据传输设备接收来的起动信号TS在其反向绘图部件54中进行的确定值的设置，保持确定值，并继续下一步骤S77的处理。
主数据传输设备1a继续确定是否从传输线80f接收到起动信号TS(步骤S16)。响应于进行上述步骤S75的数据传输设备1f，数据传输设备1a使用从数据传输设备1f接收的起动信号TS在其反向绘图部件54中进行确定值的设置，并保持确定值。
接着，主数据传输设备1a继续确定是否在整个数据传输系统上进行网络锁定(步骤S17)。当接收到通过数据传输系统中继的上述锁定信号LS时，通过设备的MPU 3设置网络锁定的这个确定，而没有向下述诊断模式转换。然后，一旦设置网络锁定，产生指示整个数据传输系统能进行规则通信而没有任何如线路断开等的故障的标识符。如果网络锁定是通过其MPU 3设置的，则数据传输设备1a给预定数据帧加上指示网络锁定的标识符，将该数据帧传输给所有从数据传输设备1b-1f(步骤S18)，并且作为主设备向正常操作转换。
另一方面，在步骤S77，从数据传输设备1b-1f各继续确定是否从其上游的数据传输设备1接收到具有添加到其上的指示网络锁定的标识符的数据帧，直到预定超时周期过去为止(步骤S79)。然后，一旦每个从数据传输设备1b-1f接收到具有添加到其上的指示网络锁定的标识符的数据帧，其作为从设备向正常操作转换，该数据帧是在上述步骤S18中从主数据传输设备1a传输的。
接着，介绍初始化操作，该初始化操作是在由于传输线80的断开、任何数据传输设备1的传输或接收功能的故障而使数据传输系统的一部分不能传输或接收的情况下进行的。即使系统的一部分被损坏，其中多个数据传输设备1连接以便形成环形结构，也可以进行下述的数据传输设备的初始化操作。这里，为了具体地解释，参照典型情况进行说明，其中在六个数据传输设备1a-1f通过传输线80a-80f连接以便形成环形结构的数据传输系统中，在传输线80d上发生断开(参见图6)。
在图3中，由主数据传输设备1a执行的步骤S10-S13的过程和由从数据传输设备1b-1f执行的步骤S70-S72的过程与上述的相同；因此，省略其说明。
在步骤S14，主数据传输设备1a继续确定是否从传输线80f接收到锁定信号LS，直到经过预定超时周期为止(步骤S19)，同时继续传输锁定信号LS(步骤S13)。然而，由于传输线80d如上所述那样断开，在数据传输设备1d和1e之间没有建立时钟同步。结果是，由于不能进行锁定信号LS从数据传输设备1f向传输线80f的传输，因此在上述步骤S19经过了预定周期，导致数据传输设备1a的处理的超时的发生。如果在上述步骤S19发生超时，数据传输设备1a通过传输线80a传输起动信号TS(步骤S20)，与上述步骤S15类似。
接着，主数据传输设备1a完成在上述步骤S20传输的起动信号TS的传输(步骤S21)，并检查整个数据传输系统的网络锁定(步骤S22)，直到预定暂停时间周期过去为止(步骤S23)。然而，由于传输线80d断开，因此不能接收在数据传输系统中传播的锁定信号LS，并且设备的MPU 3不能进行网络锁定。因而，在上述步骤S23经过了预定周期，由此数据传输设备1a向诊断模式转换。数据传输设备1a也在图表模式中作为主设备重启(第一次重启)。
每个从数据传输设备1b-1F继续确定是否如上所述在步骤S72中从传输线80a-80e中的相应一个接收到锁定信号LS，直到预定超时周期过去为止(步骤S78)。能接收锁定信号LS和起动信号TS的每个数据传输设备1b-1F执行上述步骤S73-S75，并之后继续确定是否在上述步骤S77中从其上游的数据传输设备接收到具有添加到其上的指示网络锁定的标识符的数据帧，直到经过预定超时周期为止(步骤S79)。然而，由于主数据传输设备1a如上所述不能进行网络锁定，在数据传输系统中没有传输具有添加到其上的指示网络锁定的标识符的数据帧。因而，在上述步骤S79经过了预定周期，导致发生超时，由此数据传输设备1b-1d向诊断模式转换。数据传输设备1b-1d也在诊断模式中作为从设备重启(第一次重启)。
另一方面，由于传输线80d的断开，从数据传输设备1e和1f不能接收锁定信号LS。因而，在上述步骤S78经过了预定周期，导致发生超时，由此数据传输设备1e和1f向诊断模式转换。数据传输设备1e和1f在诊断模式中作为主设备重启(第一次重启)。
参见图4，介绍在数据传输系统已经转换到诊断模式之后的(第一次)重启操作。为了具体地解释，参照典型情况进行说明，其中在六个数据传输设备1a-1f通过传输线80a-80f连接以便形成环形结构的数据传输系统中，和前面一样在传输线80d上发生断开。这里，在传输线80d断开的情况下，作为上述过程的结果，数据传输设备1a、1e和1f作为主设备重启，并且数据传输设备1b-1d作为从设备重启(参见图7)。
在图4中，首先，在数据传输设备1a-1f中设置的MPU 3e-3f向各个控制器2a-2f和传输/接收部件4a-4f输出复位信号，由此控制器2a-2f和传输/接收部件4a-4f复位(步骤S30和S80)。这个复位处理允许数据传输设备1a-1f中的传输/接收部件4a-4f(物理层)和控制器2a-2f(数据链路层)向(第一次)重启操作转换。
接着，主数据传输设备1a、1e和1f基于被其时钟控制部件7控制的传输PLL，向传输线80a、80e和80f传输锁定信号LS(步骤S32)。
另一方面，从数据传输设备1b从传输线80a接收锁定信号LS(步骤S81)，并在用其时钟恢复部件56进行时钟恢复以进行接收PLL的设置之后，基于接收PLL将锁定信号LS传输给传输线80b(步骤S82)。同样，其它从数据传输设备1c和1d各接收锁定信号LS(步骤S81)，并在进行时钟恢复之后，将锁定信号LS传输给其下游数据传输设备(步骤S82)。
主数据传输设备1a、1e和1f继续确定是否分别从传输线80f、80d和80e接收到锁定信号LS(步骤S33)，直到经过预定超时周期为止(步骤S38)，同时，继续传输锁定信号LS(步骤S32)。由于数据传输设备1f通过进行上述步骤S32已经将锁定信号LS传输给传输线80f，数据传输设备1a利用其时钟恢复部件56进行时钟恢复以进行接收PLL的设置并继续处理下一步骤S34。同样，由于数据传输设备1e通过进行上述步骤S32已经将锁定信号LS传输给传输线80e，数据传输设备1f利用其时钟恢复部件56进行时钟恢复以进行接收PLL的设置并继续处理下一步骤S34。另一方面，由于传输线80d断开，数据传输设备1e不能从传输线80d接收锁定信号LS。因而，在上述步骤S38经过了预定周期，导致发生超时，并且数据传输设备1e继续下一步骤S39的处理。
在步骤S34，主数据传输设备1a和1f各在其起动信号产生部件67中产生用于其下游的数据传输设备的起动信号TS，并将其传输给传输线80a和80f中的相应一个。同时，在上述步骤S38中已经发生在超时之后，在步骤S39中，利用与上述步骤S34相同的方式，主数据传输设备1e通过传输线80e传输起动信号TS。
另一方面，从数据传输设备1b-1d各继续等待起动信号TS的接收(步骤S83)，并且一旦接收到从其上游数据传输设备发送的起动信号TS，立即将其自己的起动信号TS传输给其下游数据传输设备(步骤S84)。然后，数据传输设备1b-1d各使用从其上游数据传输设备接收到的起动信号TS在其反向映射部件54中进行确定值的设置，保持确定值，并继续处理下一步骤S86。
主数据传输设备1a继续确定是否已经从传输线80f接收到起动信号TS(步骤S35)。一旦数据传输设备1f进行上述步骤S34，数据传输设备1a使用从数据传输设备1f接收到的起动信号TS在其反向映射部件54中进行确定值的设置，并保持确定值。同样，主数据传输设备1f继续确定是否已经从传输线80e接收到起动信号TS(步骤S35)。一旦数据传输设备1e进行上述步骤S39，数据传输设备1f使用从数据传输设备1e接收到的起动信号TS在其反向映射部件54中进行确定值的设置，并保持确定值。
接着，主数据传输设备1a和1f检查整个数据传输系统的网络锁定(步骤S36)，直到经过预定超时周期为止(步骤S37)。在诊断模式中，由于已经确认不能进行上述网络锁定，它们中的每个的MPU 3没有进行网络锁定。因而，在上述步骤S37经过了预定周期，导致发生超时，并且数据传输设备1a和1f向诊断模式的(第二)从重启转换。具体地说，由于已经转换到诊断模式的(第一)主重启的每个数据传输设备1a和1f已经从其上游数据传输设备接收到数据，如锁定信号LS等，则数据传输设备1a和1f被确定为不是直接位于数据传输中的损坏部分的下游并被改变为从设备。
另一方面，主数据传输设备1e完成了在上述步骤S39传输的起动信号TS的传输(步骤S40)，并检查整个数据传输系统的网络锁定(步骤S41)，直到经过预定超时周期为止(步骤S42)。如上所述，由于在诊断模式中已经确认不能进行上述网络锁定，因此其MPU 3没有进行网络锁定。因而，在上述步骤S42经过了预定周期，导致发生超时，并且数据传输设备1e向诊断模式的(第二)主重启转换。具体地说，由于已经转换到诊断模式的(第一)主重启的数据传输设备1e没有从其上游数据传输设备接收到数据，如锁定信号LS等，则数据传输设备1e被确定为是直接位于数据传输中的损坏部分的下游的数据传输设备并作为主设备再次重启。
在步骤S86，从数据传输设备1b-1d各继续等待从其上游数据传输设备接收具有添加到其上的指示上述网络锁定的标识符的数据帧，直到经过预定超时周期为止(步骤S87)。然而，如上所述，由于主数据传输设备1a、1e和1f不能进行网络锁定，因此在数据传输系统中没有传输具有添加到其上的指示上述网络锁定的标识符的数据帧。因而，在上述步骤S87经过了预定周期，导致发生超时，并且数据传输设备1b-1d向诊断模式的(第二)从重启转换。具体地说，由于已经转换到诊断模式的(第一)主重启的每个数据传输设备1b-1d已经从其上游数据传输设备接收到数据，如锁定信号LS等，则数据传输设备1b-1d被确定为不是直接位于数据传输中的损坏部分的下游并作为从设备再次重启。
参照图5，介绍在数据传输系统转移到诊断模式之后的(第二)重启操作。为了具体地解释，参照典型情况进行说明，其中在六个数据传输设备1a-1f经过传输线80a-80f连接以形成环形结构的数据传输系统中，和前面一样在传输线80d上发生断开。这里，在传输线80d断开的情况下，作为上述程序的结果，进行第二重启，从而数据传输设备1e作为主设备重启，并且数据传输设备1a-1d和1f作为从设备重启(见图8)。
在图5中，首先，从在数据传输设备1a-1f中设置的MPU 3e-3f向各个控制器2a-2f和传输/接收部件4a-4f输出复位信号，由此控制器2a-2f和传输/接收部件4a-4f复位(步骤S50和S90)。这个复位处理允许数据传输设备1a-1f中的传输/接收部件4a-4f(物理层)和控制器2a-2f(数据链路层)向(第一次)重启操作转换。
接着，主数据传输设备1e基于被其时钟控制部件7控制的传输PLL，继续向传输线80e传输锁定信号LS(步骤S52)，直到经过预定超时周期为止(步骤S53)。
另一方面，从数据传输设备1f从传输线80e接收锁定信号LS(步骤S91)，并在用其时钟恢复部件56进行时钟恢复以进行接收PLL的设置之后，基于接收PLL将锁定信号LS传输给传输线80a(步骤S92)。同样，其它从数据传输设备1a-1d各接收锁定信号LS(步骤S91)，并在进行时钟恢复之后，将锁定信号LS传输给其下游数据传输设备(步骤S92)。
在上述步骤S53经过了预定周期，导致发生超时，并且数据传输设备1e继续处理下一步骤S54。在步骤S54，主数据传输设备1e在其起动信号产生部件67中产生用于从数据传输设备1f的起动信号TS并将其传输给传输线80e。
从数据传输设备1f继续确定是否从传输线80e接收到起动信号TS(步骤S93)。如果在上述步骤S54中接收到从主数据传输设备1e通过传输线80e传输的起动信号TS，数据传输设备1f立即在其起动信号产生部件67中产生关于其下游数据传输设备1a的起动信号TS，并将其传输给传输线80f(步骤S94)。然后，数据传输设备1f使用从数据传输设备1E接收到的起动信号TS在其反向映射部件54中进行确定值的设置，保持这些确定值并继续处理下一步骤S96。
同样，其他从数据传输设备1a-1d各继续等待起动信号TS的接收(步骤S93)，如果接收到从其上游数据传输设备发送的起动信号TS，则立即将其自己的起动信号TS传输给其下游的数据传输设备(步骤S94)。其他从数据传输设备1a-1d各也使用从其上游接数据传输设备接收到的起动信号TS在其反向映射部件54中进行确定值的设置，保持这些确定值并继续处理下一步骤S96。
接着，主数据传输设备1e完成在上述步骤S54传输的起动信号TS的传输(步骤S55)，并继续检查整个数据传输系统的网络锁定(步骤S56)，直到经过预定超时周期为止(步骤S57)。如上所述，由于在诊断模式中已经确认不能进行上述网络锁定，其MPU 3没有进行网络锁定。因而，在上述步骤S37经过了预定周期，导致数据传输设备1e发生超时。作为在步骤S57发生超时的结果，数据传输设备1e的MPU 3基于已经发生的用于检查网络锁定的超时的次数、已经进行的重启的次数等终止诊断模式，并且启动向其它数据传输设备1a-1d和1f传输数据和从其它数据传输设备1a-1d和1f接收数据。
另一方面，从数据传输设备1a-1d和1f各继续等待从其上游数据传输设备接收具有添加到其上的指示网络锁定的标识符的数据帧(步骤S96)，直到经过预定超时周期为止(步骤S97)。然而，如上所述，由于主数据传输设备1e不能进行网络锁定，在该数据传输系统中没有传输具有添加到其上的指示上述网络锁定的标识符的数据帧。相应地，在上述步骤S97经过了预定周期，导致每个数据传输设备1a-1d和1f发生超时。作为在步骤S97发生超时的结果，包含于每个数据传输设备1a-1d和1f中的MPU 3基于已经发生的用于检查网络锁定的超时的次数、已经进行的重启的次数等终止诊断模式，并且启动向其它数据传输设备1a-1d和1f传输数据和从其它数据传输设备1a-1d和1f接收数据。
如上所述，如果发生传输线的断开或者数据传输设备的传输或接收功能的故障，在某部分不能进行传输或接收，则根据第一实施例的数据传输系统向诊断模式转换。接着，进行诊断模式的第一重启操作以检测直接位于损坏部分的下游的数据传输设备。然后，进行诊断模式的第二重启操作，以便建立被确定为将要作为主设备的位于最上游的数据传输设备、以及如与其它数据传输设备的时钟同步等的物理层的设置，，并且终止诊断模式，由此能够进行下一数据传输和接收。就是说，即使在某部分中不能进行传输或接收的情况下，由环形LAN构成的上述数据传输系统仍然能采用不包括损坏部分的传输线进行通信。
包含在每个数据传输设备1中的控制器2通过与其他数据传输设备进行通信而具有检测含有控制器的设备在系统上的位置的功能。所述设备在系统上的位置(以下称为“N”)在上述初始化操作中设置，从而为主设备设置N＝0，而为从设备则在向下游方向上依次给N添加一。具体地说，在图8所示的典型数据传输系统中，为主数据传输设备1e设置N＝0，为从数据传输设备1f设置N＝1，为数据传输设备1a设置N＝2，……，为数据传输设备1d设置N＝5。因此，通过读取设备在系统上的位置，很容易检测出上述数据传输系统上的损坏部分。结果是，很容易修补数据传输系统上的损坏部分。
在电通信不能在数据传输系统的一部分上进行的情况下，根据上述数据传输系统的操作，将没有接收锁定信号LS(例如，在上述步骤S33选择“No”)的数据传输设备1最终设置为主设备。但是，可以根据其它设置设置主设备。例如，通过在由时钟恢复部件56进行的时钟恢复之后进行接收PLL的设置不能建立时钟同步的数据传输设备1可以被设置为主设备。或者，没有接收到起动信号TS的数据传输设备1可以被设置为主设备。
第二实施例接着，介绍根据本发明第二实施例的数据传输系统。本数据传输系统不同于上述第一实施例的地方在于初始化处理的过程。具体地说，尽管第一实施例规定了数据传输系统的物理层和数据链路层同时被初始化的过程，但是在第二实施例中，根据如下过程进行初始化处理其中首先完成数据传输系统的物理层的初始化，之后开始数据链路层的初始化。根据第二实施例的数据传输系统的结构和包含在数据传输系统中的多个数据传输设备的结构与参照图1和2所述的第一实施例的中结构相同。因此，用相同附图标记表示相同的结构部件，并省略了其详细说明。
下面介绍根据第二实施例的数据传输系统中的初始化处理。在本数据传输系统中，例如，在整个系统被供电时，首先进行用于协议的物理层(传输/接收部件4)的初始化操作，并在这个初始化操作期间，在每个传输/接收部件4之间建立时钟同步，并进行用作数据确定的参考值的确定电平的设置。然后，在完成物理层的初始化处理并转换到能进行数据通信的状态之后，进行数据链路层的初始化处理。下面参照图9至图24介绍在数据传输系统中的初始化操作。图9是表示在供电时作为主设备起动的数据传输设备1中的初始化操作的流程图，图10是表示在供电时作为从设备起动的数据传输设备1中的初始化操作的流程图。图11至图16是表示在图9和图10的各个步骤中进行的详细操作的子例程。图17-24是表示数据传输系统处于基于图9和图10的各个操作中的状态的示意图。
下述的数据传输设备1的初始化操作可适用于其中多个数据传输设备1连接在一起形成环形结构的任何系统，但是为了具体说明，参照下述典型情况进行说明，其中六个数据传输设备1a-1f通过传输线80a-80f连接形成环形结构(参见图17)。在数据传输系统通电时，数据传输设备1a是主设备，其利用其自己的时钟传输数据，并且其它数据传输设备1b-1f是从设备，其将所述频率与在主设备产生的时钟锁定。此外，参照其中所有数据传输设备1都能在彼此之间传输数据的典型情况以及在传输线80d发生断开典型情况进行说明。在图17至图24中，省略了示出数据传输系统中的连接设备10a-10f。下面对物理层的初始化处理的介绍是参照诊断模式说明的，其中整个数据传输系统的电源已经被导通，已经判断那些物理层之间的数据通信的状态，之后已经根据该判断设置主设备，并且进行初始化处理。
参照图9，介绍在通电时作为主设备起动的数据传输设备1中的初始化操作。首先，连接到数据传输系统并在通电时已经被设置为主设备的数据传输设备1a进行主时钟同步诊断处理(图18的状态；步骤S101)，并继续下一步骤的处理。下面参照图11介绍主时钟同步诊断处理中的详细操作。在上述步骤S101中，对在已经被设置为主设备的数据传输设备1a中包含的控制器2a、MPU 3和传输/接收部件4a进行处理；然而，由于另一数据传输设备也在主时钟同步诊断处理中进行处理，因此在下列说明中将所有结构部件统称为数据传输设备1、控制器2、MPU 3、传输/接收部件4和传输线80。
在图11中，已经被设置为主设备的数据传输设备1的MPU 3向传输/接收部件4输出复位信号，由此使传输/接收部件4复位(步骤S301。在步骤S301中，由于复位信号没有输出到控制器2，因此控制器2保持在复位状态(即，没有在其上进行初始化操作)。已经在上述步骤S301中被复位的主设备的传输/接收部件4基于被时钟控制部件7控制的传输PLL，将锁定信号LS传输给传输线80(步骤S302)。这个锁定信号LS是基于包含于主数据传输设备1中的传输PLL的时钟频率的正弦信号，如第一实施例中那样。
接着，已经在上述步骤S301和S302中进行处理的MPU 3和传输/接收部件4等待经过预定超时周期(步骤S303)，然后完成根据这个子例程的处理。
再次参见图9，在通电时被设置为主设备的数据传输设备1a确定传输/接收部件4是否从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS(步骤S102)。这里，如果从各个上游数据传输设备1输出锁定信号LS，则在通电时已经被设置为从设备的数据传输设备1b-1f使用锁定信号LS来建立时钟同步并向下游数据传输设备1发送该锁定信号(从设备的详细操作将在后面说明)。因此，在从数据传输设备1b-1f之间规则地建立时钟同步的情况下，从上游数据传输设备1f向主数据传输设备1a发送锁定信号LS。另一方面，例如，在任何一个传输线80a-80f上发生断开，或者在任何传输/接收部件4a-4f的传输和接收功能上发生任何故障的情况下，不从上游数据传输设备1f发送锁定信号LS(图18的状态)。换言之，如果在上述步骤S102中传输/接收部件4a从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS，则确定整个数据传输系统的数据通信功能正常工作(即，在任何传输线80都没有发生断开)。
在上述步骤S102中传输/接收部件4a已经从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS的情况下，数据传输设备1a再次进行上述主时钟同步诊断处理(步骤S103)。在这个步骤S103中进行的主时钟同步诊断处理与在上述步骤S301-S303中进行的操作相同，因此省略其详细说明。
接着，数据传输设备1a进行主时钟同步处理(步骤S104)，并继续下一步骤的处理。参照图12，下面说明主时钟同步处理中的详细操作。
在图12中，已经被设置为主设备的数据传输设备1a的MPU 3a向传输/接收部件4a输出复位信号，由此使传输/接收部件4a复位(步骤S306)。在步骤S306中，由于复位信号没有输出到控制器2a，因此控制器2a保持在复位状态(即，没有在其上进行初始化操作)。已经在上述步骤S306中被复位的主设备的传输/接收部件4a基于被时钟控制部件7控制的传输PLL，将锁定信号LS传输给传输线80a(步骤S307)。这个锁定信号LS是基于包含于主数据传输设备1中的传输PLL的时钟频率的正弦信号，如第一实施例中那样。
然后，传输/接收部件4a等待从传输线80f接收锁定信号LS(步骤S308)。在数据传输设备1F已经发送锁定信号LS的情况下，主设备的传输/接收部件4a利用在其设备中的时钟恢复部件56进行时钟恢复并进行接收PLL的设置。此外，MPU 3和传输/接收部件4a等待预定超时周期的经过(步骤S309)，并且完成根据本子例程的处理。
再次参见图9，在通电时已经被设置为主设备的数据传输设备1a进行主训练处理(步骤S105)，并继续下一步骤S112的处理。参照图14，下面说明主训练处理中的详细操作。
在图14中，已经被设置为主设备的数据传输设备1a中的传输/接收部件4a在起动信号产生部件67中产生起动信号TS并将该起动信号TS传输给传输线80a(步骤S501)，其中该起动信号TS指示数据通信起动定时并能设置用作关于下游数据传输设备1b的数据确定参考值的确定电平。这里，传输/接收部件4a开始传输起动信号TS的定时由MPU 3a提供。然后，已经被设置为主设备的数据传输设备1a中的传输/接收部件4a等待接收从上游数据传输设备1a发送的起动信号1f(步骤S502)。应该注意到，尽管已经介绍了开始发送起动信号TS的定时由MPU 3提供的情况，但是开始发送起动信号TS的定时也可以在传输/接收部件4a内产生。
这里，在从设备的传输/接收部件4b-4f已经从各个传输线80a-80e接收到起动信号TS的情况下，它们立即在起动信号产生部件67中产生关于下游数据传输设备1的起动信号TS，并且将该起动信号TS传输给传输线80(从设备的详细操作将在下面进一步说明)。就是说，在整个数据传输系统的数据通信功能正常工作的情况下，从上游数据传输设备1f向主数据传输设备1a发送起动信号TS。因此，在上述步骤S502中，已经被设置为主设备的数据传输设备1a的传输/接收部件4a能从上游数据传输设备1f接收起动信号TS。然后，主数据传输设备1a采用从上游数据传输设备1f接收来的起动信号TS在其反向映射部件54中进行确定值的设置，并且保持确定值。此外，主数据传输设备1a等待预定超时周期的经过(步骤S503)，并且完成根据本子例程的处理。
再次参见图9，在步骤S112，MPU 3a向控制器2a(数据链接层)输出复位信号，并且取消控制器2a的复位状态。然后，MPU 3向控制器2a输出用于在控制器2a上进行初始化设置的控制信号，由此对控制器2a进行初始化处理(步骤S113)。例如，使用这个控制信号，MPU 3a提供指令以在数据传输系统中进行固定初始设置，例如，关于由控制器2a进行的主/从选择的指令等。然后，完成上述步骤S113的处理之后，数据传输设备1a开始与其它数据传输设备1的数据通信。
另一方面，在上述步骤S102中传输/接收部件4a没有从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS的情况下(例如，在传输线80d发生断开)，数据传输设备1a再次进行上述主时钟同步诊断处理(步骤S106)，并且继续下一步骤的处理。在步骤S106进行的主时钟同步诊断处理与上述步骤S301-S303的操作相同；因此省略其详细说明。
接着，已经在通电时被设置为主设备的数据传输设备1a确定传输/接收部件4a是否从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS(步骤S107)。同时，如果在建立第一时钟同步的处理中，在通电时已经被设置为从设备的数据传输设备1b-1f没有从上游数据传输设备1接收到锁定信号LS，则它们被设置为主设备。然后，与上述步骤S106的处理同步地，已经被设置为主设备的数据传输设备1向下游数据传输设备1发送锁定信号LS(参见图20；详细操作将在下面进一步说明)。因此，如果主数据传输设备1a从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS，这意味着数据传输设备1a相对于断开点没有位于电通信中的最上游(图20的状态)。另一方面，如果主数据传输设备1a没有从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS，则这意味着数据传输设备1a相对于断开点位于电通信中的最上游。
在上述步骤S107中传输/接收部件4a从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS的情况下(即，数据传输设备1a相对于断开点没有位于电通信中的最上游)，数据传输设备1a被设置为从设备(图21的状态)。然后，已经被设置为从设备的数据传输设备1a进行从时钟同步处理(图2的状态；步骤S108)，并继续下一步骤的处理。参照图13，下面介绍从时钟同步处理的详细操作。在上述步骤S108中，对包含于被设置为从设备的数据传输设备1a中的控制器2a、MPU 3a、和传输/接收部件4a进行处理；然而，由于在从时钟同步处理中另一数据传输设备也进行处理，因此在下面说明中将所有结构部件都统称为数据传输设备1、控制器2、MPU 3、传输/接收部件4、和传输线80。
在图13中，已经被设置为从设备的数据传输设备1的MPU 3向传输/接收部件4输出复位信号，由此使传输/接收部件4复位(步骤S401)。在步骤S401中，由于复位信号没有输出给控制器2，因此控制器2保持复位状态(即，在其上不进行初始化操作)。已经在上述步骤S401中复位的从设备的传输/接收部件4等待接收通过传输线80从上游数据传输设备1发送的锁定信号LS(步骤S402)。然后，在上游数据传输设备1已经发送锁定信号LS的情况下，从设备的传输/接收部件4利用时钟恢复部件56进行时钟恢复并进行接收PLL的设置。然后，从设备的传输/接收部件4基于被时钟控制部件7控制的传输PLL将锁定信号LS通过传输线80传输给下游数据传输设备1(步骤S403)。
接着，在上述步骤S401中进行处理的MPU 3和传输/接收部件4等待预定超时周期的经过(步骤S404)，并且完成根据本子例程的处理。
再次参见图9，在上述步骤S108的操作之后，已经被设置为从设备的数据传输设备1a进行从训练处理(图23的状态；步骤S109)，并且继续下一步骤S112的处理。参照图15，下面介绍从训练处理的详细操作。在上述步骤S109中，对包含于已经被设置为从设备的数据传输设备1a中的控制器2a、MPU 3a和传输/接收部件4a进行处理；然而，由于在从训练处理中对另一数据传输设备也可以进行处理，因此在下面的说明中将所有结构部件统称为数据传输设备1、控制器2、MPU 3、传输/接收部件4和传输线80。
在图15中，已经被设置为从设备的数据传输设备1中的传输/接收部件4等待接收从上游数据传输设备1发送的起动信号TS(步骤S601)。这里，由于已经被设置为从设备的数据传输设备1相对于断开点没有位于电通信中的最上游，因此必须从上游数据传输设备1发送起动信号TS。因此，如果接收到从上游数据传输设备1发送的起动信号TS，则从设备的传输/接收部件4立即将其自己的起动信号TS传输给下游数据传输设备1(步骤S602)。此外，MPU 3和传输/接收部件4等待预定超时周期的经过(步骤S603)，并完成根据该子例程的处理。然后，传输/接收部件4使用从上游数据传输设备1接收来的起动信号TS在反向映射部件54中进行确定电平的设置，并保持所述确定值。
另一方面，在上述步骤S107中在传输/接收部件4a没有从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS的情况下(即，数据传输设备1a相对于断开点位于电通信中的最上游)，数据传输设备1a再次被设置为主设备。然后，已经被设置为主设备的数据传输设备1a进行上述主时钟同步诊断处理(步骤S110)，并继续下一步骤的处理。在步骤S110进行的主时钟同步诊断处理与上述步骤S301-303中的操作相同；因此，这里省略其详细说明。
接着，主数据传输设备1a进行主训练诊断处理(步骤S111)，并继续下一步骤S112的处理。参照图16，下面介绍主训练诊断处理中的详细操作。在上述步骤S111中，对包含于已经被设置为主设备的数据传输设备1a中的控制器2a、MPU 3a和传输/接收部件4a进行处理；然而，由于在主训练诊断处理中对另一数据传输设备也可以进行处理，因此在下面的说明中将所有结构部件统称为数据传输设备1、控制器2、MPU 3、传输/接收部件4和传输线80。
在图16中，已经被设置为主设备的数据传输设备1的传输/接收部件4在起动信号产生部件67中产生起动信号TS并将起动信号TS传输给传输线80a(步骤S506)，该起动信号TS指示数据传输起动定时并能设置用作相对于其下游数据传输设备1的数据确定的参考值的确定值。这里，传输/接收部件4开始发送起动信号TS的定时由MPU 3提供。或者，起动信号TS开始发送的定时可以在传输/接收部件4内产生。
接着，在上述步骤S506中进行处理的MPU 3和传输/接收部件4等待预定超时周期的经过(步骤S507)，并且完成根据本子例程的处理。
接着，参见图10，介绍在通电时作为从设备起动的数据传输设备1中的初始化操作。首先，连接到数据传输系统并在通电时已经被设置为从设备(见图17)的数据传输设备1b-1f进行从时钟同步处理(图18的状态；步骤S201)，并且继续下一步骤的处理。在步骤S201进行的从时钟同步处理与上述步骤S401-404中的操作相同；因此，省略其详细说明。
接着，在通电时已经被设置为从设备的数据传输设备1b-1f确定传输/接收部件4b-4f是否已经从各个上游数据传输设备1接收到锁定信号LS(步骤S202)。此时，主数据传输设备1a正在发送锁定信号LS给下游数据传输设备1b。然后，如果从各个上游数据传输设备1输出锁定信号，则已经被设置为从设备的每个数据传输设备1b-1f使用该锁定信号LS建立时钟同步并正在发送锁定信号给下游数据传输设备1。因此，在时钟同步已经规则地建立于数据传输设备1a-1f之间的情况下，每个数据传输设备1b-1f从上游数据传输设备1接收锁定信号LS。在传输线80d上发生断开的情况下，位于断开点的上游和主数据传输设备1a的下游的每个从设备(即，数据传输设备1b-1d；参见图18)从上游数据传输设备1接收锁定信号LS。同时，在传输线80d上发生断开的情况下，位于主数据传输设备1a上游和断开点下游的从设备(即，数据传输设备1e和1f；参见图18)不从上游数据传输设备1接收锁定信号LS。
如果在上述步骤S202中从上游数据传输设备1接收到锁定信号LS，从设备的传输/接收部件4b-4f(例如，在已经正常地建立时钟同步的情况下的传输/接收部件4b-4F；或者在传输线80d上发生断开的情况下的传输/接收部件4b-4d)进一步进行两次上述从时钟同步处理(步骤S203和S204)。在这些步骤S203和S204进行的从时钟同步处理与上述步骤S401-S404中的操作相同；因此，省略了其详细说明。
接着，已经经过了上述步骤S204的操作的从设备的传输/接收部件4b-4f进行上述从训练处理(步骤S205)，并继续下一步骤S212的处理。在这个步骤S205进行的从训练处理与上述步骤S601-603中的操作相同；因此，省略其详细说明。
在步骤S212，MPU 3b-3f向控制器2b-2f(数据链路层)分别输出复位信号，并且取消控制器2b-2f的复位状态。然后，MPU 3b-3f分别向控制器2b-2f输出用于在控制器2b-2f上进行初始设置的控制信号，由此进行控制器2b-2f的初始化处理(步骤S213)。例如，使用这个控制信号，MPU 3b-3f提供在数据传输系统中进行固定初始设置的指令，例如关于由控制器2b-2f进行的主/从选择的指令等。然后，完成上述步骤S213的处理之后，每个数据传输设备1b-1f开始与其它数据传输设备1进行数据通信。
另一方面，在传输线80d上发生断开的情况下，在上述步骤S202中没有从上游数据传输设备1接收到锁定信号LS的从数据传输设备1e和1f被设置为主设备(图19的状态)。主设备的传输/接收部件4e和4f进行上述主时钟同步诊断处理(图20的状态；步骤S206)，并继续下一步骤的处理。在步骤S206进行的主时钟同步诊断处理与上述步骤S301-303中的操作相同；因此省略其详细说明。
接着，数据传输设备1e和1f确定传输/接收部件4e和4f是否从各个上游数据传输设备1接收到锁定信号LS(步骤S207)。此时，已经被设置为主设备的数据传输设备1a、1e和1f在上述步骤S106和S206中正在向下游数据传输设备1发送锁定信号LS(图20的状态)。因此，如果主数据传输设备1e和1f从上游数据传输设备1接收到锁定信号LS，这意味着数据传输设备1e和1f相对于断开点(图20中的数据传输设备1f)没有位于电通信中的最上游。另一方面，如果主数据传输设备1e和1f没有从上游数据传输设备1f接收到锁定信号LS，则这意味着数据传输设备1e和1f相对于断开点(图20中的数据传输设备1e)位于电通信中的最上游。
如果在上述步骤S207中从上游数据传输设备1接收到锁定信号，则数据传输设备1e和1f(例如，图20中的数据传输设备1f，其相对于断开点没有位于电通信中的最上游)被设置为从设备(图21的状态)。然后，已经被设置为从设备的数据传输设备1f进行从时钟同步处理(图22的状态；步骤S208)，并继续下一步骤的处理。在步骤S208进行的从时钟同步处理与上述步骤S401-S404中的操作相同；因此省略其详细说明。
接下来，已经经过了上述步骤S208的操作的传输/接收部件4f进行上述从训练处理(图23的状态；步骤S209)，并继续下一步骤S212的处理。在这个步骤S209进行的从训练处理与上述步骤S601-603中的操作相同；因此，省略其详细说明。
另一方面，如果在上述步骤S207中没有从上游数据传输设备1接收到锁定信号LS，则数据传输设备1e(例如，相对于断开点在电通信中位于最上游的图20中的数据传输设备1e)再次被设置为主设备。然后，已经被设置为主设备的数据传输设备1e进行上述主时钟同步诊断处理(图22的状态；步骤S210)，并继续下一步的处理。在步骤S210进行的主时钟同步诊断处理与上述步骤S301-S303中的操作相同；因此省略其详细说明。
接着，主数据传输设备1e进行主训练诊断处理(图23的状态；步骤S211)，并继续下一步骤S212的处理。在步骤S211进行的主时钟同步诊断处理与上述步骤S507和S507中的操作相同；因此，省略其详细说明。
通过根据上述图9和10的流程进行初始化处理，图17中所示的数据传输系统被初始化，以便处于图24中所示的状态。如图17所示，在数据传输系统中，数据传输设备1a在通电时被设置为主设备，并且在传输线80d发生断开。在这种情况下，相对于断开点在电通信中位于最上游的数据传输设备1e被设置为主设备，如图24所示，然后在数据链路层和物理层上进行初始化处理。
如上所述，在由于数据传输设备的传输/接收功能出现故障或者在传输线上断开而在某部分不能进行传输和接收的情况下，根据第二实施例的数据传输系统为物理层(传输/接收部件4)重复进行初始化处理，由此将相对于断开点而位于电通信中最上游的数据传输设备设置为主设备。然后，利用作为主设备的数据传输设备，建立物理层的设置，如与其它数据传输设备的时钟同步，之后为数据链路层进行初始化处理以进行下一数据传输和接收。就是说，即使在传输和接收不能在某部分中进行的情况下，以环形LAN构造的上述数据传输系统也能使用不包括断开点的传输线进行通信。
而且，由于在完成各个物理层的初始化处理之后，开始为根据第二实施例的数据传输系统中的数据链路层进行初始化处理，因此在各个数据链路层能在其间进行数据通信的状态下为数据传输系统中的数据链路层进行初始化处理。因此，在物理层允许在数据链路层的初始化处理中进行通信的状态下被设计使用的初始化程序(API(应用程序接口)，其假设使用不需要初始化的物理层而提供)可以适用于满足先决条件进行相互电通信的数据传输系统。换言之，可以为数据通信进行初始化处理，同时防止由在数据传输系统中使用上述初始化程序而产生的不可预知的故障。此外，当将初始化程序应用于数据传输系统时，不需要涉及物理层的初始化周期的修改。因此，开发成本将不会增加。
而且，在第二实施例中，在电通信不能在一部分数据传输系统中进行的情况下，在数据传输系统的上述操作中没有接收到锁定信号LS(例如，在上述步骤S107或S207中选择“No”)的数据传输设备1最终被设置为主设备。然而，可以以一种不同的方式设置主设备。例如，通过使用其时钟恢复部件56来进行时钟恢复并进行接收PLL的设置而不能建立时钟同步的数据传输设备1可以被设置为主设备。或者，没有接收到起动信号TS的数据传输设备1可以被设置为主设备。
工业实用性即使在由于传输线的断开或传输和接收功能出现故障而使传输和接收不能在某部分中进行的情况下，根据本发明的数据传输系统、数据传输设备及其方法能够使用不包括损坏点的传输线进行通信，并且可适用于例如以环形LAN构造的数据传输系统等。
权利要求
1.一种数据传输系统，包括通过传输线连接以便形成环形结构的多个数据传输设备，用于在每个所述数据传输设备建立时钟同步之后进行单向电通信，其中，每个所述数据传输设备包括处理部件，用于基于预定通信协议处理接收到的和将要传输的数据；传输/接收部件，用于向所述处理部件输出从前一数据传输设备接收到的数据，并且将所述处理部件的处理结果传输到下一数据传输设备；控制部件，用于将所述设备设置为主设备，所述主设备将与被保持的参考时钟同步的信号发送给所述下一数据传输设备，或者将所述设备设置为从设备，所述从设备使用从前一数据传输设备接收到的信号建立时钟同步，并向下一数据传输设备发送一个信号；锁定信号发送装置，用于在初始操作中发送锁定信号；时钟同步装置，用于接收由所述前一数据传输设备发送的所述锁定信号并且建立所述时钟同步；起动信号发送装置，用于发送指示数据通信起动定时的起动信号；起动信号开始定时产生装置，用于当所述设备被设置为主设备时，在所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号之后经过预定时间周期之后，向所述起动信号发送装置输出指示发送所述起动信号的定时的起动信号发送开始信号；和信号检测部件，用于检测是否已经从所述前一数据传输设备接收到信号，所述锁定信号发送装置当所述设备被设置为主设备时，向所述下一数据传输设备发送与所述被保持的参考时钟同步的所述锁定信号，并且当所述设备被设置为从设备时，接收由所述前一数据传输设备发送的所述锁定信号并建立时钟同步，并且在建立所述时钟同步之后，还向所述下一数据传输设备发送所述锁定信号，并且所述起动信号发送装置当所述设备被设置为主设备时，从所述起动信号开始定时产生装置接收所述起动信号发送开始信号，之后将所述起动信号发送到所述下一数据传输设备，并且当所述设备被设置为从设备时，响应于接收到从所述前一数据传输设备发送的所述起动信号，向所述下一数据传输设备发送所述起动信号，由此每个所述数据传输设备进行初始化。
2.根据权利要求1的数据传输系统，其中所述控制部件基于所述信号检测部件中是否存在信号检测，将所述设备设置为主设备或从设备，由此，当存在一个其中不能进行所述电通信的部分时，相对于所述部分位于所述电通信中的最上游的数据传输设备被设置为主设备。
3.根据权利要求2的数据传输系统，其中所述控制部件当在所述初始操作中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并在识别到所述信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自所述前一数据传输设备的信号之后，如果所述设备的信号检测部件检测到来自所述前一数据传输设备的信号，则设置所述设备为从设备，如果所述设备的信号检测部件没有检测到来自所述前一数据传输设备的信号，则将所述设备设置为主器件，并且当在所述初始操作中所述设备被设置为从设备时，如果所述设备的信号检测部件检测到来自所述前一数据传输设备的信号，则将所述设备设置为从设备，如果所述器件的信号检测部件没有检测到来自所述前一数据传输设备的信号，则将所述设备设置为主设备。
4.根据权利要求2的数据传输系统，其中所述控制部件包括第一转换装置，用于当在所述初始操作中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自所述前一数据传输设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向第一诊断模式的转换；第二转换装置，用于当在所述初始操作中所述设备被设置为从设备时，响应于所述信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自所述前一数据传输设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向所述第一诊断模式的转换；第三转换装置，用于当在所述初始化操作中所述设备被设置为从设备时，响应于所述信号检测部件在预定时间周期内检测到来自所述前一数据传输设备的信号，将所述设备设置为从设备并进行向所述第一诊断模式的转换；第四转换装置，用于当在所述第一诊断模式中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件在所述第一诊断模式期间检测到来自所述前一数据传输设备的信号，将所述设备设置为从设备并进行向第二诊断模式的转换；第五转换装置，用于当在所述第一诊断模式中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件没有检测到来自所述前一数据传输设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向所述第二诊断模式的转换；和第六转换装置，用于当在所述第一诊断模式中所述设备被设置为从设备时，将所述设备设置为从设备并进行向所述第二诊断模式的转换，并且在所述第二诊断模式中，当所述设备被设置为主设备时，所述锁定信号发送装置向所述下一数据传输设备发送与所述被保持的参考时钟同步的所述锁定信号，并且当所述设备被设置为从设备时，接收由所述前一数据传输设备发送的所述锁定信号并建立时钟同步，并在建立所述时钟同步之后，还向下一数据传输设备发送所述锁定信号，并且当所述设备被设置为主设备时，所述起动信号发送装置从所述起动信号开始定时产生装置接收所述起动信号发送开始信号，之后将所述起动信号发送给所述下一数据传输设备，并且当所述设备被设置为从设备时，响应于接收到的从所述前一数据传输设备发送的所述起动信号，所述起动信号发送装置向下一数据传输设备发送所述起动信号。
5.根据权利要求4的数据传输系统，其中所述控制部件还包括第七转换装置，用于当在所述初始化操作中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件在预定时间周期内检测到来自所述前一数据传输设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向第三诊断模式的转换；和第八转换装置，用于当在所述第三诊断模式中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，将所述设备设置为主设备并进行向所述第二诊断模式的转换。
6.根据权利要求5的数据传输系统，其中所述信号检测部件基于是否存在从所述前一数据传输设备接收到的所述锁定信号进行信号检测。
7.根据权利要求5的数据传输系统，其中所述信号检测部件基于在所述设备中是否建立所述时钟同步而进行信号检测。
8.根据权利要求5的数据传输系统，其中所述信号检测部件基于是否存在从所述前一数据传输设备接收到的所述起动信号而进行信号检测。
9.根据权利要求2的数据传输系统，其中由所述处理部件使用的所述通信协议由MOST(面向媒体系统传输)定义。
10.根据权利要求5的数据传输系统，其中所述处理部件包括用于计算关于被设置为主设备的所述数据传输设备的位置级的数量的计数装置。
11.一种数据传输方法，其中多个节点通过传输线连接以便形成环形结构，所述方法用于在每个所述节点使用预定通信协议建立时钟同步之后进行单向电通信，所述方法包括用于将所述多个节点之一设置为主节点和设置另一个节点为从节点的步骤，其中所述主节点保持参考时钟；第一锁定信号发送步骤，用于当所述节点被设置为主节点时，向下一节点发送与所述参考时钟同步的锁定信号；时钟同步步骤，用于使用从前一节点发送的所述锁定信号建立所述时钟同步；第二锁定信号发送步骤，用于被设置为从节点的所述节点建立所述时钟同步，之后向所述下一节点发送所述锁定信号；和起动信号发送步骤，用于将指示数据通信起动定时的起动信号从所述节点发送出去，所述设置步骤、所述第一锁定信号发送步骤、所述时钟同步步骤、所述第二锁定信号发送步骤和所述起动信号发送步骤在初始操作中进行，其中，被设置为主节点的所述节点在进行所述第一锁定信号发送步骤之后经过预定时间周期之后进行所述起动信号发送步骤，并且被设置为从节点的所述节点响应于从所述前一节点接收到的所述起动信号，进行所述起动信号发送步骤，由此，每个所述节点进行初始化。
12.根据权利要求11的数据传输方法，还包括用于基于是否存在从所述前一节点接收到的信号使所述节点复位为主节点或从节点的步骤，由此，当存在其中不能进行所述电通信的部分时，相对于所述部分的位于所述电通信中最上游的节点最终被设置为主节点，并且建立与另一节点的时钟同步。
13.根据权利要求12的数据传输方法，其中，所述复位步骤使所述第一锁定信号发送步骤在所述初始操作中进行，并且所述复位步骤包括一个步骤，用于在识别到在所述初始操作中已经被设置为主节点的所述节点在预定时间周期内没有检测到来自所述前一节点的信号之后，将已经检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为从节点、并将没有检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为主节点；和由在所述初始操作中已经被设置为从节点的所述节点进行的步骤，用于将检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为从节点、并将没有检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为主节点。
14.根据权利要求12的数据传输方法，其中，所述复位步骤包括第一转换步骤，该步骤在进行所述第一锁定信号发送步骤之后进行，用于响应于已经被设置位主节点的所述节点在预定时间周期内没有检测到来自所述前一节点的信号，将所述节点设置为主节点并进行向第一诊断模式的转换；第二转换步骤，用于在已经被设置为从节点的多个节点当中，将在预定时间周期内没有检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为主节点，并进行向所述第一诊断模式的转换；第三转换步骤，用于在已经被设置为从节点的所述多个节点当中，将在所述预定时间周期内检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为从节点，并进行向所述第一诊断模式的转移；由已经被设置为主节点的所述节点执行的步骤，用于向所述下一节点发送所述锁定信号；第四转换步骤，用于在已经被设置为主节点的多个节点当中，将检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为从节点，并进行向第二诊断模式的转换；第五转换步骤，用于在已经被设置为主节点的所述多个节点当中，将没有检测到来自所述前一节点的信号的节点设置为主节点并进行向所述第二诊断模式的转换；和第六转换步骤，用于将已经被设置为从节点的所述节点设置为从节点并进行向所述第二诊断模式的转换，所述第一转换步骤、所述第二转换步骤和所述第三转换步骤在所述初始操作中进行，和所述发送所述锁定信号的步骤、所述第四转换步骤、所述第五转换步骤和所述第六转换步骤在所述第一诊断模式中进行，并且在所述第二图表模式中，进行所述第一锁定信号发送步骤、所述时钟同步步骤和所述第二锁定信号发送步骤；在所述第一锁定信号发送步骤进行之后经过预定时间周期之后，被设置为主节点的所述节点进行所述起动信号发送步骤，并且已经被设置为从节点的所述节点响应于从所述前一节点接收到的所述起动信号，进行所述起动信号发送步骤。
15.根据权利要求14的数据传输方法，其中所述复位步骤还包括第七转换步骤，该步骤在所述初始操作中在进行所述第一锁定信号发送步骤之后进行，其用于响应于已经被设置为主节点的所述节点在预定时间周期内检测到来自所述前一节点的信号，将所述节点设置为主节点并进行向第三诊断模式的转换；和第八转换步骤，在所述第三诊断模式中由已经被设置为主节点的所述节点执行，用于向所述下一节点发送所述锁定信号、将所述节点设置为主节点、并进行向所述第二诊断模式的转换。
16.根据权利要求15的数据传输方法，其中所述复位步骤基于是否检测到从所述前一节点接收的锁定信号，将节点复位为主节点或从节点。
17.根据权利要求15的数据传输方法，其中所述复位步骤基于是否在节点中建立所述时钟同步，将该节点复位为主节点或从节点。
18.根据权利要求15的数据传输方法，其中所述复位步骤基于是否检测到从前一节点接收的所述起动信号，将节点复位为主节点或从节点。
19.根据权利要求12的数据传输方法，其中由所述节点使用的所述通信协议由MOST(面向媒体系统传输)来定义。
20.根据权利要求15的数据传输方法，还包括用于对于每个所述节点，计算关于被设置为主节点的所述节点的位置级的数量的步骤。
21.一种通过传输线连接到环形数据传输系统上的数据传输设备，用于与另一设备建立时钟同步和进行单向电通信，所述数据传输设备包括处理部件，用于基于预定通信协议处理接收到的和将要传输的数据；传输/接收部件，用于向所述处理部件输出从前一设备接收到的数据并且将所述处理部件的处理结果发送到下一设备；控制部件，用于将所述设备设置为主设备，所述主设备将与被保持的参考时钟同步的信号发送给所述下一设备，或者将所述设备设置为从设备，所述从设备使用从所述前一设备接收到的信号建立时钟同步并将信号发送给所述下一设备；锁定信号发送装置，用于在初始操作中发送锁定信号；时钟同步装置，用于接收由所述前一设备发送的所述锁定信号，并且建立所述时钟同步；起动信号发送装置，用于发送指示数据通信起动定时的起动信号；起动信号开始定时产生装置，用于当所述设备被设置为主设备时，在所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号之后经过预定时间周期之后，向所述起动信号发送装置输出指示发送所述起动信号的定时的起动信号发送开始信号；和信号检测部件，用于检测是否已经从所述前一设备接收到信号，其中，所述锁定信号发送装置当所述设备被设置为主设备时，向所述下一设备发送与所述被保持的参考时钟同步的所述锁定信号，和当所述设备被设置为从设备时，接收由所述前一设备发送的所述锁定信号以建立时钟同步，和在建立所述时钟同步之后，还向所述下一设备发送所述锁定信号，并且所述起动信号发送装置当所述设备被设置为主设备时，从所述起动信号开始定时产生装置接收所述起动信号发送开始信号，之后向所述下一设备发送所述起动信号，并且当所述设备被设置为从设备时，响应于接收到的从所述前一设备发送的所述起动信号，向所述下一设备发送所述起动信号。
22.根据权利要求21的数据传输设备，其中所述控制部件基于在所述信号检测部件中是否存在信号检测，将所述设备设置为主设备或从设备，由此，如果在所述数据传输系统中存在其中不能进行所述电通信的部分，并且所述设备相对于所述部分位于所述电通信中的最上游，则所述设备被设置为主设备。
23.根据权利要求22的数据传输器件，其中，所述控制部件当在所述初始操作中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并在识别到所述信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自所述前一设备的信号之后，如果所述设备的信号检测部件检测到来自所述前一设备的信号，则将所述设备设置为从设备，如果所述设备的信号检测部件没有检测到来自所述前一设备的信号，则将所述设备设置为主设备；并且当在所述初始操作中所述设备被设置为从设备时，如果所述设备的信号检测部件检测到来自所述前一设备的信号，则将所述设备设置为从设备，如果所述设备的信号检测部件没有检测到来自所述前一设备的信号，则将所述设备设置为主设备。
24.根据权利要求22的数据传输设备，其中，所述控制部件包括第一转换装置，用于当在所述初始操作中所述设备被设置为主器件时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自所述前一设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向第一诊断模式的转换；第二转换装置，用于当在所述初始操作中所述设备被设置为从设备时，响应于所述信号检测部件在预定时间周期内没有检测到来自所述前一设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向所述第一诊断模式的转换；第三转换装置，用于当在所述初始操作中所述设备被设置为从设备时，响应于所述信号检测部件在预定时间周期内检测到来自所述前一设备的信号，将所述设备为从设备并进行向所述第一诊断模式的转换；第四转换装置，用于当在所述第一诊断模式中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件在所述第一诊断模式期间检测到来自所述前一设备的信号，将所述设备设置为从设备并进行向第二诊断模式的转换；第五转换装置，用于当在第一诊断模式中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件没有检测到来自所述前一设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向所述第二诊断模式的转换；和第六转换装置，用于当在所述第一诊断模式中所述设备被设置为从设备时，将所述设备设置为从设备并进行向所述第二诊断模式的转换，并且在所述第二诊断模式中，所述锁定信号发送装置当所述设备被设置为主设备时，向所述下一设备发送与所述被保持的参考时钟同步的所述锁定信号，并且当所述设备被设置为从设备时，接收由所述前一设备发送的所述锁定信号并建立时钟同步，并在建立所述时钟同步之后，还向所述下一设备发送所述锁定信号，并且所述起动信号发送装置当所述设备被设置为主设备时，从所述起动信号开始定时产生装置接收所述起动信号发送开始信号，之后将所述起动信号发送给所述下一设备，并且当所述设备被设置为从设备时，响应于接收到的从所述前一设备发送的所述起动信号，向所述下一设备发送所述起动信号。
25.根据权利要求24的数据传输设备，其中，所述控制部件还包括第七转换装置，用于当在所述初始操作中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，并响应于所述信号检测部件在预定时间周期内检测到来自前一设备的信号，将所述设备设置为主设备并进行向第三诊断模式的转换；和第八转换装置，用于当在第三诊断模式中所述设备被设置为主设备时，使所述锁定信号发送装置发送所述锁定信号，将所述设备设置为主设备并进行向所述第二诊断模式的转换。
26.根据权利要求25的数据传输设备，其中所述信号检测部件基于是否存在从所述前一设备接收到的所述锁定信号，进行信号检测。
27.根据权利要求25的数据传输设备，其中所述信号检测部件基于在所述设备中是否建立所述时钟同步，进行信号检测。
28.根据权利要求25的数据传输设备，其中所述信号检测部件基于是否存在从所述前一设备接收到的所述起动信号，进行信号检测。
29.根据权利要求22的数据传输设备，其中由所述处理部件使用的所述通信协议由MOST(面向媒体系统传输)来定义。
全文摘要
在传输和接收不能在某部分中进行的情况下，以环形LAN构造的数据传输系统为物理层(传输/接收部件4)重复地进行初始化处理，由此将相对于断开点而位于电通信中最上游的数据传输设备设置为主设备。利用作为主设备的那个数据传输设备，建立物理层的初始设置，如与其它数据传输设备的时钟同步等，并且为数据链路层进行初始化处理，由此能进行下一数据传输和接收。就是说，即使在传输和接收不能在某部分中进行的情况下，以环形LAN构造的数据传输系统也能使用不包括损坏点的传输线进行通信。
文档编号H04L12/42GK1739265SQ20048000234
公开日2006年2月22日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年10月17日
发明者秋田贵志, 胜田升, 安井伸彦, 堺贵久, 水口裕二, 高平丰, 河田浩嗣, 梅井俊智 申请人:松下电器产业株式会社