(57)【要約】【課題】最短の遅延時間でスレーブ間にばらつきの無い同期信号を生成させる。【解決手段】遅延設定モードでは、全スレーブに対して計時用フレームの授受（２０３、２０９、２１０、２０４）によって伝送遅れ時間を計算し（２０５）、全スレーブ中で最長の伝送遅れ時間を基準遅延値として基準値から各スレーブの伝送遅れ時間を引いた値を各スレーブの遅延設定値と設定し（２０６）、同期動作モードでは、スレーブが同期フレームを受信した後に遅延測定モードで保持した遅延設定値だけ経過した後に同期信号を生成（２１５）する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタと、このマスタから送信される同期フレームによって伝送周期の同期をとる複数のスレーブと、前記マスタと前記スレーブとを接続する伝送路とを備えたシリアル伝送装置において、遅延設定モードと同期動作モードを用いて以下の手順で同期をとることを特徴とするシリアル伝送装置の同期方法。
（１）マスタが遅延設定モードで、計時用フレームを送信する。
（２）スレーブがその計時用フレームを受信すると前記マスタに計時用応答フレームを送信する。
（３）前記計時用フレームが送信されてから前記計時用応答フレームを受信するまでの時間を前記マスタが計測する。
（４）計測された時間から遅延設定時間を計算する。
（５）遅延設定用フレームを用いて前記遅延設定時間をスレーブに送信する。
（６）スレーブが前記遅延設定時間を受信して保持する。
（７）同期動作モードで、スレーブが同期フレームを受信した後に前記遅延設定時間だけ経過した後に同期信号を生成する。
【請求項２】
前記遅延設定モードでは、以下の手順で遅延設定時間を計算することを特徴とする請求項１記載のシリアル伝送装置の同期方法。
（１）全スレーブに計時用フレームを送信し、全スレーブから計時用応答フレームを受信する。
（２）前記計時用フレームの送信が完了してから前記計時用応答フレームの受信が完了するまでの時間をタイマで計測する。
（３）その計測時間からあらかじめ判明している計時用応答フレームのフレーム長とスレーブの応答時間を引く。
（４）引いた結果を１／２にして各スレーブの伝送遅れ時間とする。
（５）全スレーブ中で最長の伝送遅れ時間を基準遅延値とする。
（６）その基準遅延値から各スレーブの伝送遅れ時間を引いた値を各スレーブの遅延設定時間とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタが同期フレームをシリアル伝送してスレーブの同期をとるシリアル伝送装置に関し、とくにその同期方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
マスタとスレーブが伝送路で接続された従来のシリアル伝送装置では、スレーブが同期フレームを受信したときは受信完了に合わせて同期信号が発生するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
図６は、そのような従来のシリアル伝送装置のマスタ動作とスレーブ動作を説明する図である。この図において、マスタがマスタ動作の同期フレーム送信６０１で同期フレームを送信すると、スレーブがそのフレームをスレーブ動作の同期フレーム受信６０２で受信し、同期信号発生６０３で同期信号を発生させる。
図７がそのタイムチャートであり、マスタが送信同期フレーム７０１を送信するときの様子を示している。マスタから送信された送信同期フレーム７０１をスレーブ＃１とスレーブ＃２が受信するとき、伝送路の遅延によって伝送遅延７０４と伝送遅延７０５が生じている。そしていずれのスレーブでも受信するとすぐに同期信号を発生させるのでスレーブ間に同期信号時間差７０６が生じている。
このように従来のシリアル伝送装置では、スレーブが同期フレームを受信すると直ちに同期がとられているのである（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２１１５１２号公報（第９頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが従来のシリアル伝送装置は、スレーブが同期フレーム受信をするとすぐに同期信号が生成されており、伝送路の遅れによる各スレーブの同期フレーム受信にばらつきがあって、スレーブ間の同期信号にばらつきが生じるという問題があった。またカスケード接続がしてある場合はスレーブを通過する際に中継遅れがあるため、スレーブ間の同期信号のばらつきがさらに大きくなるという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、伝送路の距離や接続方法に関わらず、スレーブ間の同期信号のばらつきを無くすことができ、最短の遅延時間でばらつきの無いスレーブ間の同期信号が生成できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、マスタと、このマスタから送信される同期フレームによって伝送周期の同期をとる複数のスレーブと、前記マスタと前記スレーブとを接続するネットワーク配線とを備えたシリアル伝送装置において、遅延設定モードと同期動作モードを用いて以下の手順で同期をとることを特徴としている。（１）マスタが遅延設定モードで、計時用フレームを送信する。（２）その計時用フレームを受信したスレーブが前記マスタに計時用応答フレームを送信する。（３）前記計時用フレームが送信されてから前記計時用応答フレームが受信するまでの時間を前記マスタが計測する。（４）計測された時間から遅延設定時間を計算する。（５）遅延設定用フレームを用いて前記遅延設定時間をスレーブに送信する。（６）受信した前記遅延設定時間をスレーブが保持する。（７）同期動作モードで、スレーブが同期フレームを受信した後に前記遅延測定モードで保持した遅延設定値だけ経過した後に同期信号を生成する。
また、請求項２に記載の発明は、遅延設定モードでは、以下の手順でスレーブ遅延時間を計算することを特徴としている。（１）全スレーブに計時用フレームを送信し、全スレーブから計時用応答フレームを受信する。（２）前記計時用フレームの送信が完了してから前記計時用応答フレームの受信が完了するまでの時間をタイマで計測する。（３）その計測値からあらかじめ判明している計時用応答フレームのフレーム長とスレーブの応答時間を引く。（４）引いた残りの時間を１／２にした値を各スレーブの伝送遅れ時間とする。（５）全スレーブ中で最長の伝送遅れ時間を基準遅延値とする。（６）その基準遅延値から各スレーブの伝送遅れ時間を引いた値を各スレーブの遅延設定値とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、伝送路の距離やカスケード接続などの接続方法に影響されることは無く、スレーブ間の同期信号のばらつきを無くすことができるという効果がある。また、請求項２に記載の発明によると、遅延時間が最短となりばらつきの無いスレーブ間の同期信号が生成できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の方法を実施するシリアル伝送装置の構成を示すブロック図である。図において、１０１はシリアル伝送するフレームの伝送媒体としての伝送路であり、マスタ１０２とスレーブ１０３、１０４を接続してデータの送受信を媒介する。マスタ１０２はシリアル伝送により同期フレーム１０５を送信し、スレーブ１０３、１０４はその同期フレーム１０５を受信してそれぞれ同期信号１０６、１０７を発生する。図にはスレーブが２局の場合を示しているが、３局以上の場合でも同様である。
【０００８】
図２は同期がとられる状況を説明する図であり、この図を用いて本発明の方法について順を追って説明する。
はじめはマスタ、スレーブともに遅延設定モードから動作を始める。遅延設定モードでは、まずマスタがスレーブに計時用フレームを送信（２０３）する。スレーブがその計時用フレームを受信（２０９）すると、計時用応答フレームを送信（２１０）する。このとき、マスタが計時用フレームを送信（２０３）してから計時用応答フレームの受信を完了する（２０４）までの時間が計測される(２０５)。時間計測２０５で計測された時間をもとにスレーブ遅延時間計算２０６でそのスレーブに応じた同期遅延時間が計算される(２０６)。計算された遅延時間は遅延設定用フレーム送信２０７でスレーブに送られる。スレーブでは、送られた遅延時間設定フレームを遅延時間設定用フレーム受信２１１で受信して遅延設定保持２１２で遅延設定値が保持される。
続いて同期動作モードに移り、マスタが同期フレーム送信２０８で同期のためのフレームを送信する。スレーブは同期フレーム受信２１３で同期フレームを受信して同期待ち２１４に移行し、遅延設定保持２１２で保持した遅延設定値の時間の間の待ち時間後に同期信号発生２１５に移って同期信号を発生する。
このように、遅延設定モードでスレーブに応じた遅延設定値を設定してから同期動作モードに移って設定値に応じた待ち時間後に同期信号を発生するので、スレーブ間の同期のばらつきを無くすことができるのである。
【０００９】
図３は遅延設定モードでシリアルデータ伝送をするときの様子を示すタイムチャートである。
マスタから送られた送信計時用フレーム３０１は、マスタ−スレーブ伝送遅れ３０８の後にスレーブに到着する。スレーブではスレーブ応答時間３０９だけ経過した後に送信計時用応答フレーム３０３をマスタに送信する。マスタはスレーブ−マスタ伝送遅れ３１０の後に送信計時用応答フレーム３０３を受信する。マスタでは送信計時用フレーム３０１の送信完了から受信計時用応答フレーム３０４の受信が完了するまでの時間を計測する。これは時間計測２０５に相当し、この遅延計測値３０７から既知のスレーブ応答時間３０９と計時用応答フレーム時間３１１を引くと、残りはマスタ−スレーブ伝送遅れ３０８とスレーブ−マスタ伝送遅れ３１０になる。このマスタ−スレーブ伝送遅れ３０８とスレーブ−マスタ伝送遅れ３１０は同じ値になるので、引き算値を１／２すればマスタ−スレーブ間の伝送遅れが判明する。
マスタでは、すべてのスレーブに対して遅延計測値３０７の測定を行い、マスタ−スレーブ間の伝送遅れ時間を計算する。続いて、その中で最長の伝送遅れ時間を基準遅延値とし、基準基準値から各スレーブの伝送遅れ時間を引いた値を各スレーブの遅延設定値とする。計算終了後に送信遅延設定用フレーム３０５で各スレーブへ個別の遅延設定値が送信され、受信した受信遅延設定フレーム３０６の遅延設定値をスレーブが保持する。
【００１０】
図４は、シリアル伝送装置が同期をとるとき、同期動作モードにおけるシリアルデータ伝送の様子を示すタイムチャートである。
マスタから送信された送信同期フレーム４０１は、スレーブ１０３の受信同期フレーム４０２やスレーブ１０４の受信同期フレーム４０３を示しているように、遅延時間後に各スレーブに到着する。ここではスレーブ１０３の伝送遅れ時間よりスレーブ１０４の伝送遅れ時間のほうが長い場合を示している。従って、図３で遅延時間計算を示したように、スレーブ１０３の遅延設定時間による同期遅延時間４０４は、スレーブ１０４の遅延設定時間による同期遅延時間４０５より両者の伝送遅延時間差の分だけ長くなり、その結果、スレーブ１０３の同期信号の発生とスレーブ１０４の同期信号の発生は同時になる。また、この場合、スレーブ１０４が最長の遅延時間を持つスレーブとなるので、スレーブ１０４の伝送遅れ時間を基準遅延値として計算すると、スレーブ１０４の同期遅延時間４０５はゼロとなる。従って、必要最低限の遅延時間ですべてのスレーブの同期信号が同時に発生することになる。
ここではスレーブが２局の場合を示したが、スレーブ台数が３局以上になっても各スレーブに対して同様の処理を行うことで同じ効果が得られる。
【実施例２】
【００１１】
図５は本発明の方法を実施する第２のシリアル伝送装置の構成としてカスケード接続されたシリアル伝送装置の構成を示すブロック図である。図５では、マスタ５０１から送信された同期フレーム５０５はノード５０９を通って隣接するスレーブ５０２に到達する。スレーブ５０２では同期フレーム５０５がＦＩＦＯメモリ５１１を通ってノード５１０に伝わる。スレーブ５０３、５０４でも同様にＦＩＦＯメモリを通過して隣のノードへフレームが伝播する。このＦＩＦＯメモリを通過する際にＦＩＦＯ遅れが発生する。
従って、伝送路による遅延に加えてＦＩＦＯ遅れが加わり、各スレーブの同期フレーム到着時間のばらつきが図１のバス接続の場合よりも大きくなる。さらにスレーブ台数が増えると伝送距離に関わらずＦＩＦＯ遅れが積算されていく。
しかしながら、本発明の方法であれば、このような接続形態であっても遅延設定モードで最適な遅延時間を設定でき、同期動作モードでは各スレーブ間でばらつきの無いスレーブ間の同期信号が生成できる。
【００１２】
このように、遅延設定モードと同期動作モードを持ち、遅延設定モードで各スレーブに対応した遅延設定値を計算し、同期動作モードのときの同期信号発生の際にその計算値に応じた遅れを用いるので、ばらつきの無いスレーブ間の同期信号が生成できる。
また、遅延設定モードのときの各スレーブの遅延設定値計算の際に、全スレーブ中で最長の伝送遅れ時間から各スレーブの伝送遅れ時間を引いた値を各スレーブの遅延設定値とするので、最短の遅延時間でばらつきの無いスレーブ間の同期信号が生成できるのである。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
遅延設定モードで各スレーブに対応した遅延設定値を計算し、同期動作モードでの同期信号発生の際にその計算値に応じた遅れを用いるという手順をとるため、スレーブ間の同期のばらつきを無くすことができ、スレーブ機器間の同期を要求される高精度の加工といった用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の方法を適用するシリアル伝送装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の方法を説明する図
【図３】遅延設定モードのタイムチャート
【図４】同期動作モードのタイムチャート
【図５】本発明の方法を適用する第２の実施例を示すブロック図
【図６】従来の方法を説明する図
【図７】従来のタイムチャート
【符号の説明】
【００１５】
１０１  伝送路、                          １０２、５０１  マスタ、
１０３、１０４、５０２、５０３、５０４  スレーブ、
１０５、５０５  同期フレーム、            ３０１  送信計時用フレーム、
３０２  受信計時用フレーム、              ３０３  送信計時用応答フレーム、
３０４  受信計時用応答フレーム、          ４０１、７０１  送信同期フレーム、
４０２、４０３、７０２、７０３  受信同期フレーム、
５０９、５１０  ノード、                  ５１０  ＦＩＦＯメモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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