(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続されている制御装置（１０）のプロセッサ（１５０）に対するクロック信号準備装置において、
該プロセッサ（１５０）に供給可能である第１のクロック信号（Ｔ１）を発生するための第１の発振器（１３０）を備え、
該第１の発振器（１３０）によって発生された第１のクロック信号（Ｔ１）を変化するための制御可能なクロック信号変化装置（１３５）を備え、
ネットワークに接続されていて、ネットワークを介して伝送される通信信号に依存して前記クロック信号変化装置（１３５）を制御するための制御信号（ＳＴ）を発生するための制御回路（１２０）を備え、前記通信信号は、複数の所定のフィールドから成る、所定の形態を有するデータメッセージを有しており、
前記データメッセージの少なくとも１つのフィールドの受信性能を求めかつ相応の信号を前記制御装置（１２０）に出力するための調査装置（１２６）を備え、
前記制御回路（１２０）は次のように構成されている、つまり該制御回路は前記制御信号（ＳＴ）を前記調査装置（１２６）の信号に応答して変化して、前記データメッセージの所定のフィールドが受信可能であるようにする
ことを特徴とするクロック信号準備装置
【請求項２】
前記プロセッサ（１５０）に供給可能である第２のクロック信号（Ｔ２）を発生するための第２の発振器（１８０）と、第１の作動モードにおいて前記第１のクロック信号（Ｔ１）を前記制御装置（１０）のプロセッサ（１５０）に供給しかつ第２の作動モードにおいて前記第２のクロック信号（Ｔ２）を前記制御装置（１０）のプロセッサ（１５０）に供給するための調整設定可能な接続装置（１４０）とを備えている
請求項１記載のクロック信号準備装置。
【請求項３】
前記第２のクロック信号（Ｔ２）の障害の有無を判断するための判断装置（１２５）を備えている
請求項２記載のクロック信号準備装置。
【請求項４】
前記制御回路（１２０）は、調整設定信号（ＳＳ）を用いて、前記判断装置（１２５）が前記第２のクロック信号（Ｔ２）を障害有りと判断したとき、前記第１の作動モードに切換えかつ、前記判断装置（１２５）が前記第２のクロック信号（Ｔ２）を障害なしと判断したとき、前記第２の作動モードに切換える
請求項３記載のクロック信号準備装置。
【請求項５】
前記クロック信号変化装置（１３５）は前記第１のクロック信号（Ｔ１）の周波数を変化する
請求項１から４までのいずれか１項記載のクロック信号準備装置。
【請求項６】
前記クロック信号変化装置（１３５）は前記第１の発振器（１３０）に後置接続されている制御可能な分周器および／または制御可能な周波数逓倍器を有している
請求項５記載のクロック信号準備装置。
【請求項７】
前記調査装置（１２６）は、データメッセージの所定のフィールドを記憶するための不揮発性の第１の記憶装置と、前記ネットワークを介して伝送された通信信号を前記データメッセージの所定のフィールドと比較するための比較装置とを有している
請求項１記載のクロック信号準備装置。
【請求項８】
前記制御回路（１２０）は次のように構成されている、つまり該制御回路は、前記制御信号（ＳＴ）を変化する際に、前記データメッセージの所定のフィールドが受信可能である領域を確定し、かつ前記制御信号を前記確定された領域の中間値に調整する
請求項１記載のクロック信号準備装置。
【請求項９】
前記調整された制御信号（ＳＴ）を記憶するための有利には不揮発性の第２の記憶装置を備えている
請求項１から１１までのいずれか１項記載のクロック信号準備装置。
【請求項１０】
前記制御回路（１２０）はプロセッサ（１５０）を有している
請求項１から１２までのいずれか１項記載のクロック信号準備装置。
【請求項１１】
前記ネットワークは直列の、線形バス（５）を有するＣＡＮネットワークである
請求項１から１３までのいずれか１項記載のクロック信号準備装置。
【請求項１２】
ネットワークに接続されている制御装置（１０）のプロセッサ（１５０）に対するクロック信号を準備する方法において、
第１のクロック信号（Ｔ１）を発生し、
該第１のクロック信号（Ｔ１）を前記プロセッサに供給し、
ネットワークを介して伝送される、複数の所定のフィールドから成る、デ所定の形態を有するデータメッセージを有している通信信号の少なくとも１つの所定のフィールドの受信性能を求め、かつ
前記第１のクロック信号（Ｔ１）を前記求められた結果に応答して変化して、前記データメッセージの所定のフィールドが受信可能になるようにする
ステップを有している
ことを特徴とするクロック信号準備方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワークに接続されている制御装置のプロセッサに対するクロック信号準備装置および対応する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原理的には任意のネットワークに使用可能であるが、本発明およびそれが基礎としている問題点を、直列バス構造を有しているＣＡＮシステム（ＣＡＮ＝Controller Area Network）を介して相互に接続されている車両用制御装置に基づいて説明する。ＣＡＮシステムに対する詳細は、Etschberger 著“Controller Area Network”（Hansa Verlag 1994）に記載されている。
【０００３】
例えば機関制御装置、ポンプ制御装置、ブレーキ制御装置等のようなこの種の制御装置に使用されるプロセッサは通例、振動クオーツの形の発振器の外部クロック信号が供給される。クロック周波数を調整設定する精度は、当該プロセッサの計算精度に直接作用する。
【０００４】
この外部の振動クオーツにおいて障害が発生するかまたはこれが完全に故障すると、所属の制御装置の機能は多少なりとも障害を受けるかまたはそれ以上全く維持されなくなる可能性がある。このような障害が、例えば機関制御装置のような重要な車両用制御装置において発生すると、このために通例、車両は最も不都合な場合には動けない状態になる。
【０００５】
振動クオーツの障害の確率は予測される作動寿命に関連して無視できるほど僅かではないので、この種の障害を回避するための相応の防護措置を講ずる必要がある。
【０００６】
本発明が基礎としているこの問題を解決するための糸口として一般に、付加的な、冗長的な発振器ないしバックアップ発振器を用意する。
【０００７】
しかし制御装置毎に同じ精度の同一の振動クオーツを２重に設けることはコストがかかりすぎる。それ故に、付加的な、しかし非常に簡単化されたバックアップ発振器を制御装置のプロセッサに設けることが提案された。しかしバックアップ発振器の簡単化された構成に基づいて、これにより使用することができるクロック周波数には非常に高い公差があり、それは＋／−５０％にまでなることがある。
【０００８】
確かに原理的には、この著しく簡単化されたバックアップ発振器を制御装置の製造期間に測定しか付くロック信号を測定結果に応じて調整することができる。
【０００９】
しかしこの手法は、一方において煩雑でありかつ他方において現実的には全く満足できるものではない。というのは、この手法では、周囲条件、例えば作動温度の起こり得る変動が考慮されていないからである。従ってこの手法の場合、付加的に、少なくとも１回の、バックアップ発振器の温度特性の補償が必要であり、このために更に所要コストが高められることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、このような欠点が取り除かれるようにしたクロック信号準備装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この課題は本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成を有するクロック信号準備装置によって解決される。また、請求項１２には請求項１に対応する方法が記載されている。
【００１２】
このような本発明の、ネットワークに接続されている制御装置のプロセッサに対するクロック信号準備装置および対応する方法は、公知の種々の解決手段に比して、周波数調整に対する高い精度を有しておりかつ周囲条件に変動があれば自立的に追従調整しながら動作することができるという利点を有している。
【００１３】
本発明の対象ではその上原理的には、制御装置に高価な標準発振器を使用しないで、その代わりに大きな公差を有している比較的廉価な発振器を使用することができる。必要とされる同期時間（同調時間）が当該用途で受け入れられない場合には、  マルチ・マスタ原理に代わって、制御装置を比較的廉価な発振器によってマスタ・スレーブ原理で作動するようにするとよい。
【００１４】
本発明が基礎としている思想は、ネットワークを介して入ってくる通信信号を、クロック信号変化装置を制御するための制御信号を導出しかつこれにより当該発振器の公差を補正するために利用することにある。
更に本発明によれば、ネットワークは、通信信号が、所定の形態を有する、有利には複数の所定のフィールドから成るデータメッセージを有しているように構成されている。
ネットワークを介して伝送されるこの通信信号からのデータメッセージの所定のフィールドの受信性能を求めるための調査装置が設けられている。
更に制御回路は、データメッセージの所定のフィールドが受信可能になるまで制御信号を変化によって調整するように構成されている。この形式の調整は特別簡単でかつコストの面で有利に実施可能である。
【００１５】
その他の請求項には、請求項１に記載の装置の有利な実施例および改良例が記載されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
有利な実施例によれば、プロセッサに供給可能である第２のクロック信号を発生するための第２の発振器と、第１の作動モードにおいて第１のクロック信号を制御装置のプロセッサに接続しかつ第２の作動モードにおいて第２のクロック信号を制御装置のプロセッサに接続するための調整設定可能な接続装置とが設けられている。この構成は、上述したマルチ・マスタ原理に適している。
【００１７】
別の有利な実施例によれば、第２のクロック信号の障害の有無を判断するための判断装置が設けられている。これにより、プロセッサに接続すべき発振器を選択するための判断基準を用意することができる。
【００１８】
別の有利な実施例によれば、調整設定信号を用いて、判断装置が第２のクロック信号を障害有りと判断したとき、第１の作動モードを調整設定しかつ、判断装置が第２のクロック信号を障害なしと判断したとき、第２の作動モードを調整設定する制御回路が設けられている。
【００１９】
別の有利な実施例によれば、クロック信号変化装置は第１のクロック信号の周波数を変化する。周波数補正は、周波数がプロセッサの計算精度に直接影響するから特別に有利である。
【００２０】
別の有利な実施例によれば、クロック信号変化装置は第１の発振器に後置接続されている分周器および／または制御可能な周波数逓倍器を制御可能な有している。１つの分周器および１つの周波数逓倍器を設ければ、特別有利である。
【００２３】
別の有利な実施例によれば、この調査装置は、データメッセージの所定のフィールドを記憶するための不揮発性の第１の記憶装置と、ネットワークを介して伝送された通信信号を前記データメッセージの所定のフィールドと比較するための比較装置とを有している。
【００２４】
別の有利な実施例によれば、制御回路は、データメッセージの所定のフィールドが受信可能になるまで制御信号を変化によって調整するように構成されている。この形式の調整は特別簡単でかつコストの面で有利に実施可能である。
【００２５】
別の有利な実施例によれば、制御回路は、制御信号の変化によって、データメッセージの所定のフィールドが受信可能である領域を確定し、かつ制御信号を確定された領域の中間値に調整するように構成されている。これにより、例えば周囲条件の変動に基づいて、クロック信号が僅かに変動しても、プロセッサの機能性には作用しないという利点が得られる。それ故にこの場合、調整は稀に繰り返せばよいだけである。
【００２６】
別の有利な実施例によれば、調整された制御信号を記憶するための有利には不揮発性の第２の記憶装置が設けられている。これにより、調整の開始の際に、その前に求められた制御信号によって始めることができかつそれ故に調整のために必要とされる時間が僅かになるという利点が得られる。
【００２７】
別の有利な実施例によれば、制御回路はプロセッサを有している。このことは、付加的な構成要素が必要とされず、既存のプロセッサを作動するために適したソフトウェアを用意しさえすればよいという利点を有している。即ちこの場合、プロセッサは、ネットワークを介して所定の通信信号が受信可能であるかどうかに依存してその固有のクロック周波数を変化する。
【００２８】
別の有利な実施例によれば、ＣＡＮネットワークは直列の、線形バスを有するＣＡＮネットワークである。
【００２９】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例に付き図面を用いて詳細に説明する。
【００３０】
図１には、２つの独立した制御装置の形の複合制御装置が略示されている。２つの制御装置のうち１つは本発明のクロック信号調製装置の実施例を有している。
【００３１】
図１には、機関制御装置の形の第１の制御装置１０およびポンプ制御装置の形の第２の制御装置２０が図示されている。これら制御装置はＣＡＮシステム（ＣＡＮ＝Contoroller  Area  Network）の枠内で直列、線形バス５を介して相互に接続されている。
【００３２】
分かり易くするために、それぞれの制御装置１０，２０に対して、本発明にとって重要な構成部分しか図示されていない。１００，２００でそれぞれの信号調製回路が示され、１０５，２０５でそれぞれの内部バスが示され、１５０，２５０でそれぞれのプロセッサが示され、１８０，２８０で所定のクロック信号Ｔ２を発生するための発振器としてのそれぞれの振動クオーツが示されている。
【００３３】
参照番号１９０，２９０はそれぞれのバックアップクロック信号準備装置を表している。これらは制御装置１０ないし２０の当該のプロセッサ１５０ないし２５０に設けられている。
【００３４】
それぞれの発振器１８０ないし２８０と一緒に、それぞれのバックアップクロック信号準備装置は本発明のクロック信号準備装置の実施例を形成する。クロック信号準備装置について以下に制御装置１０のみを例に詳細に説明する。
【００３５】
図１に図示の複合制御装置の作動は次のように経過する。
【００３６】
一般に、ＣＡＮシステムは、制御装置１０，２０が同じ権限を有しているマルチ・マスター原理に従って動作する。この原理は、制御装置１０，２０の一方が故障した場合に、他方がバス５に接続されている別の構成要素が完全に使用可能に留まるという利点を有している。
【００３７】
バス５を介して制御装置１０，２０は相互に交信しかつこのようにしてこれらのそれぞれの機能のために必要な情報を交換する。アドレッシングはＣＡＮシステムでは所定のフォーマットのデータメッセージの形において行われる。データメッセージは固定の内容を有する前以て決められた数のフィールドと任意に使用できる内容を有する前以て決められた数のフィールドとを有している。データメッセージの間に、所定の中間空間がある。データメッセージには更に固定のメッセージ時間およびビット時間が定められている。
【００３８】
通常作動時、発振器としてのそれぞれの振動クオーツ１８０，２８０はそれに属する制御層内１０ないし２０のプロセッサ１５０ないし２５０にクロック信号Ｔ２を供給する。それぞれのプロセッサ１５０，２５０はそれぞれの内部場医１０５，２０５を介して相応の周辺構成要素に接続されており、かつ殊に、インタフェースとして機能するそれぞれの信号調製回路１００，２００を介して共通のバス５に接続されている。
【００３９】
バス５が空いているとき、それぞれの制御装置１０，２０はデータメッセージを伝送し始める。データメッセージに含まれている識別子は、データメッセージの内容、例えば機関温度または水圧を特徴付けかつ送信の際にバスアクセスの優先度を決定する。
【００４０】
２つの伝送要求が衝突するとき、比較的低い優先度を有する伝送要求は後の新たに試行を行わなければならない。
【００４１】
データメッセージは通例、すべての別の制御装置ないしネットワーク構成要素によって受信されかつ確認されるが、所定の制御装置によってしか必要とされない。受信したデータメッセージが興味があるかどうかの決定をそれぞれの制御装置が識別子と識別子の固有のリストとの比較によって決定する。一致すると、受信されたデータメッセージは転送されかつ独自のプロセッサにおいて使用することができる。
【００４２】
従って通常作動時において振動クオーツ１８０はクロック信号Ｔ２をプロセッサ１５０に供給する。その際バックアップクロック信号準備装置１９０は振動クオーツ１８０のクロック信号Ｔ２に障害がないかどうか、殊にその周波数安定性を監視する。
【００４３】
さて振動クオーツ１８０中に障害が発生するとき、このことをバックアップクロック信号準備装置１９０が検出しかつそこに含まれているバックアップ振動クオーツ１３０を（図２参照）クロック信号発生器として使用し、その際この発生器は、大きな公差を含んでいる該発生器の周波数をバス５を介して伝送される通信信号の受信性能に従って調整する。
【００４４】
この調整過程を以下に、図２を参照して説明する。図２には、本発明のクロック信号準備装置の実施例が拡大して略示されている。
【００４５】
図２には、同じかまたは機能の同じ構成部分には図１と同じ参照番号が付されており、これらについては繰り返して説明しない。
【００４６】
殊に図２には、図１で１９０で示されていたバックアップクロック信号準備装置が詳細に示されている。その際１１０は信号調製回路であり、１２０は制御回路であり、１２５は判断装置であり、１２６は調査装置であり、１３０はクロック信号Ｔ１を発生するためのバックアップ振動クオーツであり、１３５は分周器の形のクロック信号変化装置であり、１４０は制御可能なスイッチの形の接続装置であり、１４５は別の信号調製回路でありかつＰＫは略示されているプロセッサコア、即ち計算ユニットである。更に、ＳＴは制御装置１２０によって発生される制御信号であり、かつＳＳはこれによって発生される切換ないし接続信号である。
【００４７】
この装置の作動は次の通りである。
【００４８】
通常作動時、判断装置１２５が発振器１８０のクロック信号Ｔ２に障害があるかどうかを検出する。
【００４９】
判断の結果に応じて、制御回路１２０は接続装置１４０に対する接続信号ＳＳを発生する。
【００５０】
判断装置１２５がクロック信号Ｔ２を障害なしと判断するとき、制御回路１２０は接続装置１４０を、振動クオーツ１８０のクロック信号Ｔ２をプロセッサコアＰＫに接続するための上側の位置（実線）に設定する。
【００５１】
判断装置１２５がクロック信号Ｔ２を障害ありと判断するとき、制御回路１２０は接続装置１４０を下側の位置（破線）にセットしかつこのようにして振動クオーツ１８０のクロック信号Ｔ２をプロセッサコアＰＫから切り離す。
【００５２】
次に調査装置１２６はネットワークから伝送されかつ内部バス１０５を介して転送される通信信号からのデータメッセージの所定のフィールドの受信性能を調べる。
【００５３】
このために調査装置１２６は有利には、データメッセージの所定のフィールドを例えば製造時の初期プログラミングに従って記憶するための不揮発性の第１のメモリ（図示されず）を含んでいる。更に、調査装置１２６はネットワークを介して受信された通信信号をデータメッセージの所定のフィールドと比較するための比較装置（図示されず）を含んでいる。
【００５４】
制御回路１２０は、調査装置１２６の出力信号に従ってデータメッセージの所定のフィールドが受信可能になるまで、周波数を変化するためのクロック信号変化装置１３５を制御するための制御信号ＳＴを変える。それから制御回路は制御信号ＳＴの更なる変化によって、データメッセージの所定のフィールドが受信可能である、制御信号ＳＴの領域を確定する。更に、制御回路は制御信号ＳＴをこのようにして確定された領域の中心値に調整設定する。この調整過程は、必要の場合、データメッセージの所定のフィールドの受信の判断基準がもはや満たされていないとき殊に、繰り返すことができる。即ち、中間介挿されたクロック信号変化装置１３５によるクロック信号Ｔ１の周波数の連続的な追従制御が可能である。
【００５５】
而して殊に２つの障害状況を区別することができる：
ａ）振動クオーツ１８０の障害が正常な始動後に生じる
ｂ）障害はリセットの際に既に生じたので、全く始動にこぎ着けない。
【００５６】
ａ）の場合、通常作動と並列に既に、バックアップ振動クオーツ１３０の調整を行って、障害が生じた際にプロセッサ１５０の機能を継ぎ目なく維持することができるようにすることが所望される。その際得られる調整データ、即ち制御信号ＳＴの少なくとも１つの適当な値をメモリにファイルすることができる。
【００５７】
ｂ）の場合、振動クオーツ１８０はそもそも振動せず、このことは通例、プロセッサ１５０によって、所謂ロックビットが所定の時間内にセットされないことによって検出される。この場合調整は必要に応じて全く最初から始めなければならず、このためにある程度の時間遅延が生じる。振動クオーツ１８０がともかく、例えば出荷時最終テストの際に既に一度は機能した場合には、ａ）で説明したように調整データに対して設けられているメモリを不揮発性書き込み・読み出しメモリとして設けるようにすれば、対処することができる。
【００５８】
この実施例において、制御回路１２０，作動モード調整設定装置１２５および調査装置１２６は既存の構成要素、殊にプロセッサ１５０自体の構成要素を使用することができることを指摘しておく。
【００５９】
本発明を有利な実施例に基づいて説明してきたが、本発明はそれに制限されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００６０】
殊に本発明はデータメッセージの所定のフィールドを受信できるかを求めることに制限されていない。標準データメッセージ全体を受信できるかを求めることもできる。
【００６１】
同様に、例えば適当な時間測定装置を使用して、固定されたメッセージ時間およびビット時間に基づいた同期を実現することができる。
【００６２】
更に、周波数に代わってまたはそれに対して付加的に、クロック信号Ｔ１の別の信号パラメータに影響を及ぼすようにすることができる。
【００６３】
分周器に代わって、周波数逓倍器、これらの組み合わせまたは別の形式の周波数制御部、例えば電圧制御発振器を使用することができる。
【００６４】
更に、ネットワークはバスネットワークである必要はなく、光ネットワークまたは無線ネットワークであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの独立した制御装置の形の複合制御装置が略示されており、そのうち１つは本発明の、制御装置のプロセッサに対するクロック信号調製装置を有しているブロック回路略図である。
【図２】本発明のクロック信号準備装置の実施例の拡大略図である。
【符号の説明】
５  バス、  １０，２０  制御装置、  １００，１４５，２００  信号調製回路、  １０５，２０５  内部バス、  １２０  制御回路、  １２５  作動モード調製設定装置、  １２６  調査装置、  １３０  バックアップ発振器、  １３５クロック信号変化装置、  １４０  接続装置、  １５０，２５０  プロセッサ、  １８０，２８０  発振器、  １９０，２９０  バックアップクロック信号準備装置、  Ｔ１  第１クロック信号、  Ｔ２  第２クロック信号、ＳＴ  制御信号、  ＳＳ  接続信号
【図１】
0004051131.tif 000002
【図２】
0004051131.tif 000003