一种用于运行通信网络用户端的方法技术领域的制作方法_2

文档序号:9757241阅读:来源:国知局
环与循环对应。所述时钟源可包括例如结晶和/或PLL(即,锁相环)。
[0038]在另一个实施例中,设置有两个通行子网络,其中所述两个用户端被分配于其中一个通信子网络中,其中在所述两个通信子网络之间设置FIFO存储器,用于存储从所述通信子网络中的一个传输至另一个的帧,并且反之亦然。
[0039]由于所述FIFO存储器,另一个通信子网络不必需要根据本发明的用户端,S卩,根据本发明的借助所述方法运行的用户端。因此,特别地,这意味着,所述另一通信子网络的用户端可没有控制器。因此,不必使该通信子网络的用户端与主时钟同步。
[0040]在一个实施例中,通信子网络具有其本身的与该通信子网络的相应各自的用户端局域时钟同步的主时钟。所述通信子网络可被特别地称为同步通信子网络。在存在多个通信子网络的情况下,其中至少一些,特别是所有,可各自优选地具有与该通信子网络的相应的用户端局域时钟同步的专用的主时钟。这样的通信子网络可被特别地称为同步通信子网络。其中不使相应各自的用户端局域时钟与主时钟同步的通信子网络可被称为例如非同步通信子网络。在一个实施例中,可提供公共主时钟来同步多个通信子网络的用户端的相应各自的时钟。因此,特别地,在同步的通信子网络与非同步的通信子网络之间提供了FIFO存储器,帧必须经所述存储器来从同步通信子网络通向非同步通信子网络,并且反之亦然。
[0041]根据一个实施例,所述用户端是自动化系统或自动化单元的用户端。所述自动化系统或自动化单元可包括例如控制系统和/或控制单元。所述用户端可优选为控制系统和/或控制单元的用户端。因此,相应的上述系统和/或单元包括多个用户端,这些用户端通过通信网络彼此连接。例如,数据线将用户端彼此连接。所述数据线例如将主机与用户端连接。可通过所述通信网络传输帧,以使得可使帧从一个用户端通向下一个用户端。
[0042]根据一个实施例,所述通信网络是以太网。所述帧可为例如以太帧。
[0043]根据另一个实施例,特别基于根据IEC标准“IEC61158”的EtherCAT标准,所述通信网络是EtherCAT通信网络。所述帧可为例如EtherCAT帧。
[0044]根据另一个实施例,所述用户端可特别基于所接收的帧来控制和/或读取致动器和/或传感器。因此,这特别意味着,所述用户端可基于所接收的帧来控制和/或读取致动器和/或传感器。这是因为帧优选包含定义用户端将如何控制和/或读取制动器和/或传感器的信息。
[0045]根据一个实施例,所述用户端可处理接收的帧。处理可包括例如读取来自所述帧的数据。处理可包括例如向所述帧写入数据。例如,所述用户端可将所处理的帧转发。
[0046]根据一个实施例,所述用户端仅转发所接收到的帧,S卩,不处理所述帧。
[0047]根据一个实施例,所述通信网络可具有选自以下拓扑结构组的拓扑结构:环、线、星、树及其组合。
[0048]根据一个实施例,所述校正可补偿传播延迟。特别地,这意味着校正包括传播延迟补偿。因此,这特别意味着,在校正中确定了主时钟与用户端之间的传播延迟,并将其纳入考虑。所述传播延迟特别是指帧从主时钟到用户端所花的时间。因此,优选基于所接收的参考时间以及用户端与主时钟之间的传播延迟来校正用户端的局域时钟。
[0049]根据一个实施例,所述用户端基于所确定的传输时钟来传输帧、传输经处理的帧或传输经转发的帧。
[0050]对所述方法的注释类似地应用于用户端和通信网络,并且反之亦然。特别地,这意味着,所述用户端和/或通信网络的实施例可以以任何组合产生于所述方法的实施例,并且反之亦然。无论何时使用单数形式的“用户端”时,应理解其也具有复数的含义,并且反之亦然。
【附图说明】
[0051 ]在下文中参照优选的示例性实施例更详细地解释本发明,其中:
[0052]图1示出了两个用户端;
[0053]图2示出了图1的两个用户端,其中一个包括FIFO存储器;
[0054]图3示出了用于运行通信网络用户端的方法框图;
[0055]图4示出了用于运行通信网络用户端的方法流程图;
[0056]图5示出了用于通信网络的用户端;
[0057]图6示出了通信网络;并且
[0058]图7示出了另一个通信网络。
【具体实施方式】
[0059]可使用相同的附图标记表示相同的特征件。此外,为了清楚起见,可不在所有附图中示出所有特征件。
[0060]图1示出了两个用户端101和103。
[0061]两个用户端101和103是通信网络(例如以太网网络,特别是EtherCAT网)的用户端。用户端101使用其传输时钟105传输帧107。用户端103使用其接收时钟109接收帧107,接收时钟109等于用户端101的传输时钟105。用户端103可使用其自身的传输时钟111转发帧107。在转发之前,用户端103可优选进一步处理帧107。每个用户端的延时(S卩,帧通过用户端所花费的时间)特别取决于两个用户端11、103的两个传输时钟105和111的最大变化。
[0062]最大以太网帧为1536字节长,S卩,对于10Mbit的精确传输时钟,该帧的传输将花1536乘8乘1ns = 122.88ys。对于10ppm = 0.01 %的传输时钟变化而言,该帧将比122.88ys长或短122.88ys乘0.0001 = 12.29ns。因此,最大变化将为24.58ns。这将相当于在1Mbit下约2.5bit的传输。变化仅取决于以字节为单位的帧长度,并且不取决于传输速率。对于Gbit,帧只有1/10长。用于该变化的一般规则是[以位为单位的帧长度]乘[以ppm为单位最大变化]ο如果将使用巨型帧(比1536字节长的以太网帧),这些值将甚至更高。
[0063]因此,在两个用户端101和103中,每个方向都将需要至少如此大小的内部FIFO存储器,由此该帧107必须按序通过,以使待传输的Ibit实际上已经被用户端接收。这在图2中示出了,其中用户端103包括FIFO存储器201。
[0064]图3示出了用于运行通信网络用户端的方法框图。
[0065]设置有时钟源301。用户端的时钟源301包括晶体,特别是可生成Ghz时钟的外部晶体和PLL。但是,还可例如提供其他时钟速率。但是,通过示例的方式,以下描述基于GHz时钟。然而,其不应具有限制作用。时钟循环与循环对应。用户端的局域时钟303根据GHz时钟进行增量递加,特别是以10为梯度增加。因此,每个循环对其进行增加。对于GHz时钟和10的增量值,局域时钟303由此具有10ps的单位。传输时钟309由该局域时钟303确定,或由其形成。因此,根据步骤307,以用于局域时钟303的10ps单位和10的分度,确定或形成了GHz传输时钟。对于其他传输时钟,可提供其他操作,特别是除了 10以外的值的分度,将这些操作应用于局域时钟303,以确定或形成传输时钟309。因此,分度值特别取决于时钟速率,8卩,在特定的情况下。
[0066]根据步骤311,反馈传输时钟309,并将其与参考时间313比较。这由例如比较器完成。参考时间313由主时钟提供。此处可提供例如,参考时间313已经针对多个循环进行平均化,和/或通过补偿传播延迟进行归一化。优选按循环地(即,在每个循环中)借助帧来接收参考时间313。将局域时钟303与主时钟之间的差,即参考时间与局域时钟303的差,提供至控制器315,从而控制局域时钟303的时钟循环。有利地,控制器315引起在一循环中的局域时钟303不是以10为增量值而是仅以9(如果与主时钟相比,局域时钟301运行太快)或者以11(如果与主时钟相比,局域时钟303运行太慢)为增量值增加。换言之,控制器315根据差值(即,根据步骤311的比较结果)选择增量值305。特别地,这意味着,局域时钟303根据由步骤311给出的比较结果选择以下增量值中的一个来增加:9、10和11。如上文描述,传输时钟309基于当前(now)对应的经补偿的局域时钟303来确定,并且以此方式确定的所述传输时钟309再次被反馈,并与在接下来的循环中接收的参考时间313进行比较。
[0067]因此有利地实现了,来自如上文描述运行的用户端的传输时钟可仅在纳秒范围(即,〈〈lppm)彼此不同。
[0068]上文所做的说明可应用于任何拓扑结构,例如环、线、星、树及其组合,其中任何两个用户端具有不同的传输时钟。特别地,上文所做的说明不限于IGHz和/或指定的增量值(9、10、11)。这样应当仅仅被理解为例子。其他增量值和/或其他传输时钟和/或其他晶体时钟是可行的。此外,特别地,可差异地执行任何内部控制。关键因子优选是通过将局域时钟303与主时钟比较从而在两个用户端之间同步传输时钟。原则上,还可从外部执行控制,只要达到了同步传输时钟的目的即可。这特别地意味着,通过使两个用户端的各自传输时钟与公共主时钟同步,从而使两个用户端的传输时钟一致,即,彼
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