用于使在车载网络的节点中的时钟同步的方法和设置用于实施该方法的节点技术

本发明专利技术涉及一种用于使机动车的车载网络的节点中的时钟(1，2)同步的方法和设置用于实施该方法的节点，其中节点通过本身不同步的通讯协议彼此通讯。在该方法中，具有主时钟(1)的主节点发送同步报文，在具有从时钟(2)的从节点中对其进行分析，其中使从节点的或从时钟(1)的时钟脉冲匹配于主节点的或主时钟(2)的时钟脉冲。此外在该方法中在考虑报文在主节点和从节点之间的传输时间的情况下校正主时钟(1)和从时钟(2)之间的时间偏移。所提出的是，至少为了主时钟(1)在车载网络的节点启动之后与从时钟(2)的第一同步，在从节点中使用用于校正在主节点和从节点之间的时间偏移的预定传输时间，和/或从节点发送延迟请求报文(8)，在主节点中检测其接收时间(t4)并主节点将其作为延迟应答报文(9)传回至从节点，然后在从节点中确定报文在主节点和从节点之间的传输时间，其中延迟请求报文(8)的发送频率至少在机动车的节点启动之后的预定时间段中等于同步报文(4)的发送频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使在车载网络的节点中的时钟同步的方法和设置用于实施该方法的节点
本专利技术涉及一种用于使在机动车的车载网络的例如设计作为控制设备的节点中的时钟同步的方法和设置用于实施该方法的节点，其中节点通过本身不同步的通讯协议、例如具有以太网协议的总线系统彼此通讯。在根据本专利技术的同步方法中提出，具有主时钟的主节点发送同步报文，在具有从时钟的从节点中分析该同步报文，其中使从节点的时钟脉冲匹配于主节点的时钟脉冲，这特别由此实现，即从时钟的或者说从节点的给定时钟脉冲的振荡器来调节、或以其他的方式调节例如通过校正时钟脉冲来协调时钟脉冲。此外在根据本专利技术提出的方法中在考虑在报文主节点和从节点之间的传输时间的情况下校正在主时钟和从时钟之间的时间偏移。
技术介绍
GB2246677A描述了一种在不同的波长信道上同步运行的光学终端。如果在安装时还没有确定光路径长度，那么该终端在启动时发送信号，该信号由星形联结器传回至自身的接收器，以确定接收器至星形联结器的光路径长度。从路径长度和对每个波长的有差别的差分时间偏移的认知中，确定对于接收器的每个波长的时间延迟并且由此实现终端的波长同步地运行。但是上述情况对于包交换的数据传输而言由于在此出现了偶然的延迟而是不可行的。从EP0016447A1中已知用于重建在包交换的通讯网络中的语言数据的方法和装置，其中在有效的信号周期中估算第一数据包在从发送器至接收器的传输中的时间延迟，并且继续进行该估算用于发送器和接收器的时间同步，其中发送器在取决于估算的时间延迟的时间缓存数据包，以便将数据包的差异减小至最小。然而这也存在问题，即通讯开始时首先基于从第一数据包中获得的估算来实施同步，并且因此持续时间相对较长。在US5,623,483中说明了一种用于借助于控制开关电路使数据流同步的系统，该控制开关电路配置并设置有用于处理和接收数据流的缓存器开关电路。此外，将最大可接收的包损失率和最大可接受的延迟定义为初始参数。此外建立包延迟分布，其再现了在传输路径上的确定包延迟的概率。可以将其选择作为起始近似值并且在操作运行中进行细化。然后在从测定的延迟中推导出的位置中将第一数据包安插到缓存器内。随后接收的数据包被相应地分类到存储器中，该数据包包括其相对于第一数据包的位置的说明。因此实现了数据流的同步，而并非发送器和接收器中的、在数据流传输的范畴内不必要的计时器的同步。另一方面，存在此类使用，其中必须使用共同的时基，以便确保不同的事件(信号)在时间上的同步性。具体的应用实例是在机动车中的控制设备，其通过总线系统联网地彼此通讯。在此，共同的时基并且进而节点或网络在时间上的同步性原则上可以由网络自身实现。为此存在如FlexRay或MOST的总线系统，它们当前用在机动车中并且可以建立该共同的时基。在此典型地，同步时间(从例如在启动网络时初始的非同步性出发直至完全的同步性)小于100ms，如同在车中的应用所需要的同步时间那样。但是，并不是所有网络或总线系统具有此类型的、通过本身同步的通讯协议。如果通过作为这种在车辆中构造用于控制设备的或网络节点的通讯连接的总线系统或网络不能实现建立共同的时基，则存在这样的可能性，即这通过用于时间同步的特别协议来实现。对此特别适合的并且流行的用于使网络节点同步的协议是根据标准IEEE1588的版本v1和v2的精密时间协议(PrecisionTimeProtocol)(PTP)以及由此推导出的IEEE802.1AS协议，利用这些协议能在各个网络节点之间分别建立以包为基础的时间同步。这些用于同步的协议基本上以此为基础，即在网络中存在一个惟一的、也被称为Master-Clock的主时钟，并且其他时钟表现为同步至这个主时钟的从时钟(Slave-Clock)。在时钟方面，网络节点因此是涉及作为从节点(与其时钟相关)的其他网络节点的主节点。在此，主时钟典型地是在网络中质量最佳的时钟。在同步时测定从时钟相对于主时钟的时间偏置(Offset)和在相邻节点之间的传输时间。这些值然后用于从时钟的或者说从节点的时钟校正器。然而与通常使用在机动车中的如FlexRay或MOST这样的总线系统相反，这种同步协议不会在启动(重新启动)网络时优化到第一次的同步上，如同例如在启动机动车时获得的那样。由此这样设计该协议，即其在启动系统时需要明显更长的在秒范围内的同步时间。借助于该PTP/IEEE802.1AS协议的同步在启动或重新启动系统时不能以小于一秒的同步时间完成网络节点或其时钟的同步。在汽车工业中详细考虑的以太网变体“以太网AVB(EthernetAVB)”也不能完成小于一秒的同步时间，该以太网变体使用IEEE802.1AS协议以使网络节点、即特别是机动车中的单个控制设备同步。如已说明的，该协议基于测量在各个节点之间的传输时间并且将其然后引入时钟偏置校正器。这个已知的方法在两个步骤中执行。在第一步骤中测量主时钟和从时钟的差值。为此主时钟发送同步报文，该同步报文在主时钟的特别时间点t1被发送并在从时钟的时间t2时被接收，其中利用同步报文(或者直接在同时报文(Sync报文)中或紧随其后的跟随报文(Follow-Up报文)中，它们共同构成同步报文)将主时钟的发送时间t1传输至从时钟。为此特别是通过分析两个彼此跟随的同步报文，使从时钟的时钟速度匹配于主时钟的时钟速度。根据相应于IEEE802.1协议的预设标准，在从大约7ms的、具体地例如7.8125ms至64s的间隔时间(Raster)中执行该测量或分析，在该间隔时间中发送同步报文。在已知的同步方法中在另一个步骤中时间性地测量传输路径，以便能校正主时钟和从时钟之间的时间偏移(时钟的偏置(Offset)和因为传输造成的延迟(Delay))。为此提出，测量双路径的延迟，即对于从从时钟或者说从节点至主时钟或者说主节点并且返回的往返发送(Rundsendung)的时间。为此从时钟或者说从节点发送延迟请求报文，其通过主时钟或者说主节点来接收。在对此的反馈中，主节点或者说主时钟发送延迟应答报文，在发送延迟请求报文的从节点中对其进行接收。在从时钟中和主时钟中检测相应的发送时间点和接收时间点，由此随后可能的是，测定由于发送而产生的时间延迟(Delay)和从时钟相对于主时钟的偏置。由此可以测定和校正在这两个时钟之间的时间偏移。然而根据IEEE802.1AS协议的规范仅每秒一次地实施前面描述的用于校正时间偏移的延迟应答循环。这在具有多个节点的网络中导致了在启动全部系统时，每个节点的全部同步时间可以分别提高一秒。根据这个协议阻止了更加频繁地发送这些报文，因为否则在网络中传输信道的持续负荷将会过大。补充地，如此设置IEEE802.1AS网络，使其自主地配置和分段。在此，每个参与网络中的节点使用所谓的“最佳主时钟(BestMasterClock)”算法(BMC)，以便确定在网络中或在当前的网络区段中的最佳时钟。每个时钟在精密时间协议(PTP)的框架中在特殊的数据记录中保存其属性，并且将这些属性以所谓的声明报文的形式通知其他的总线参与者或者网络参与者。由此全部参与者或节点可以将其当前时钟的数据记录与在网络中的当前主时钟的数据记录相比较，并且自己调整时钟配置，其中在网络中实施这些具有最佳质量属性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使机动车的车载网络的节点中的时钟(1，2)同步的方法，其中所述节点通过本身不同步的通讯协议彼此通讯，其中具有主时钟(1)的主节点发送同步报文，在具有从时钟(2)的从节点中分析所述同步报文，其中使所述从节点的或者说所述从时钟(1)的时钟脉冲匹配于所述主节点的或者说所述主时钟(2)的时钟脉冲，并且在考虑报文在所述主节点和所述从节点之间的传输时间的情况下校正在所述主时钟(1)和所述从时钟(2)之间的时间偏移，其特征在于，至少为了所述主时钟(1)在所述车载网络的所述节点启动之后与从时钟(2)的第一同步，在所述从节点中使用用于校正在所述主节点和所述从节点之间的所述时间偏移的预定传输时间，和/或所述从节点发送延迟请求报文(8)，在所述主节点中检测所述延迟请求报文的接收时间(t4)，并且所述主节点将所述接收时间作为延迟应答报文(9)传回至所述从节点，在所述从节点中确定在报文所述主节点和所述从节点之间的所述传输时间，其中所述延迟请求报文(8)的发送频率至少在所述机动车的所述节点启动之后的预定的时间段中等于所述同步报文(4)的发送频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.30 DE 102011087472.01.一种用于使机动车的车载网络的节点中的时钟同步的方法，其中所述节点通过本身不同步的通讯协议彼此通讯，其中具有主时钟(1)的主节点发送同步报文，在具有从时钟(2)的从节点中分析所述同步报文，其中使所述从节点的或者说所述从时钟(2)的时钟脉冲匹配于所述主节点的或者说所述主时钟(1)的时钟脉冲，并且在考虑报文在所述主节点和所述从节点之间的传输时间的情况下校正在所述主时钟(1)和所述从时钟(2)之间的时间偏移，其特征在于，至少为了所述主时钟(1)在所述车载网络的所述节点启动之后与从时钟(2)的第一同步，在所述从节点中使用用于校正在所述主节点和所述从节点之间的所述时间偏移的预定传输时间，和/或所述从节点发送延迟请求报文(8)，在所述主节点中检测所述延迟请求报文的接收时间(t4)，并且所述主节点将所述接收时间作为延迟应答报文(9)传回至所述从节点，在所述从节点中确定在报文所述主节点和所述从节点之间的所述传输时间，其中所述延迟请求报文(8)的发送频率至少在所述机动车的所述节点启动之后的预定的时间段中等于所述同步报文(4)的发送频率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在先前的运行中测量所述预定传输时间，并且将所述预定传输时间存储在所述从节点中。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从所给出的机动车配置中测定所述预定传输时间。4.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·内鲍尔，赫尔格·津纳，
申请(专利权)人：大陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE