FR2676152A1

FR2676152A1 - Procede, systeme et dispositif de synchronisation des horloges d'un reseau.

Info

Publication number: FR2676152A1
Application number: FR9105473A
Authority: FR
Inventors: Serrano-Morales Carlos; Kung Antonio
Original assignee: Renault SA; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SA
Priority date: 1991-05-03
Filing date: 1991-05-03
Publication date: 1992-11-06
Anticipated expiration: 2011-05-03
Also published as: FR2676152B1

Abstract

L'invention concerne les systèmes de synchronisation des horloges locales de stations d'un réseau. L'invention réside dans le fait que l'on effectue une synchronisation des bits dans un dispositif (A) en agissant sur un compteur de bits (31) et une synchronisation des unités de temps dans un dispositif (B) en agissant sur un compteur d'unités de temps (33). Le dispositif (B) recale le compteur (33) afin de pallier des défauts éventuels de fonctionnement du dispositif A. La synchronisation des unités de temps s'effectue en émettant une trame de synchronisation par un dispositif (C). Cette trame de synchronisation contient également la valeur d'un compteur (39) pour permettre l'initialisation ou la réinitialisation de stations. L'invention est applicable aux réseaux à faible vitesse, notamment aux utilisations dans les automobiles.

Description

PROCEDE, SYSTEME ET DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION
DES HORLOGES D'UN RESEAU
L'invention concerne la synchronisation des horloges d'un réseau local de stations, chaque station comportant, par exemple, un microprocesseur pour réaliser un certain nombre de fonctions et un contrôleur pour réaliser le transfert d'informations entre cette station et les autres stations connectées au réseau local. Elle concerne plus particulièrement, à l'intérieur de chaque contrôleur, un procédé, un système et un dispositif pour synchroniser les horloges des différentes stations du réseau local.

La figure 1 est un schéma d'un réseau local qui comprend, par exemple, trois stations ST1, ST2 et ST3 qui sont connectées entre elles par une ligne de transmission LT par l'intermédiaire de laquelle sont transmises les informations sous forme numérique. Un tel réseau local peut être utilisé dans de nombreux domaines, notamment dans celui de l'automobile, chaque station comportant un microprocesseur M1, M2 ou M3 qui réalise une fonction telle que l'allumage du moteur et un contrôleur C1, C2 ou C3 des entrées/sorties.

Dans un tel réseau local, il est connu de transmettre les informations sous la forme d'une suite de signaux numériques ordonnancés suivant une trame TR telle que celle représentée sur la figure 2-a. L'interprétation des signaux d'une trame, effectuée selon un rythme défini par des signaux fournis par l'horloge de lx station qui reçoit la trame, doit être synchronisée. Par conséquent, les signaux basés sur l'horloge de la station qui reçoit, appelés par la suite signaux de synchronisation de bit, doivent être synchronisés, - c'est-à-dire recalés -, avec les signaux de la trame, donc avec les signaux de l'horloge de la station qui émet.

Dans un tel réseau local, il est également connu de synchroniser la transmission d'une trame par un signal de début de trame qui a une configuration particulière: sa détection par chaque station réceptrice permet de recaler les signaux dits de synchronisation de bit. A cet effet, chaque trame (figure 2-a) comporte, par exemple, des bits de début de trame DEB, et ensuite par exemple, des bits d'adresses ADR, des bits de données DON, des bits de contrôle CHK et des bits de fin de trame FIN. C'est la configuration particulière des bits de début de trame DEB (figure 2-b) qui est détectée pour recaler les signaux de synchronisation bit, par exemple sur le flanc arrière FLA du signal DEB. Sur les figures 2-a et 2-b, les traits verticaux 12 indiquent les signaux de synchronisation bit de la station réceptrice.

Une horloge peut être définie par sa précision temporelle P et sa dispersion D par rapport à une autre horloge; alors la fonction horloge H(t), où t représente le temps, est liée à P par la relation suivante (1 - P)t < H(t) < (1 + P)t tandis que la dispersion D est caractérisée par la
DERIVE entre deux horloges de fonctions Hl(t) et H2(t) qui est égale à Hl(t) - H2(t) et qui est bornée par la valeur (P1 + P2)t, P1 et P2 étant les précisions temporelles des horloges.

En supposant une précision temporelle identique de 5/1.000.000 pour deux horloges que l'on démarre en même temps, on obtient les dérives suivantes en fonction du temps écoulé T
T DERIVE
10 millisecondes 100 nanosecondes
40 millisecondes 400 nanosecondes
100 millisecondes 1 microseconde
1 seconde 10 microsecondes
1 minute 600 microsecondes
20 minutes 12 millisecondes
De telles dérives ne permettent pas l'utilisation des horloges locales seules comme référence temporelle dans les applications temps réel.

Un but de la présente invention est donc de réaliser un dispositif et un système de synchronisation des horloges des stations d'un réseau local qui permet de corriger les dérives et de fournir une référence temporelle commune dans toutes les stations du réseau.

Un autre but de la présente invention est de réaliser un dispositif et un système de synchronisation des horloges des stations d'un réseau local qui permet des défaillances des stations connectées au réseau.

L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre du système et du dispositif de synchronisation des horloges des stations d'un réseau local.

L'invention concerne un système de synchronisation des horloges locales des stations d'un réseau connectées par une ligne de transmission et communiquant par des trames de messages comportant chacune au moins un champ de début de trame DEB, un champ d'adresse ADR, un champ de données DON et un champ de fin de trame FIN, caractérisé en ce qu'au moins deux stations dudit réseau comportent chacune au moins .

- un premier dispositif pour détecter dans chaque trame
le message de début de trame et effectuer un recalage
des signaux définissant la durée de chaque bit de la
trame, - un deuxième dispositif pour émettre à des instants
déterminés sur la ligne de transmission une trame de
synchronisation dont le champ de données indique
notamment la valeur courante de l'horloge locale, et - un troisième dispositif pour détecter chaque trame de
synchronisation et effectuer à un moment déterminé,
par exemple à la fin de la réception de cette trame,
un recalage des signaux définissant la durée de chaque
unité de temps de l'horloge locale ainsi que pour
vérifier et recaler éventuellement la valeur de
l'horloge locale avec celle de la station émettrice
contenue dans le champ de données.

Le premier dispositif comprend un circuit de détection du champ de début de trame DEB qui fournit un signal définissant la position d'un bit de la trame et un compteur qui est recalé à une position prédéterminée par le signal fourni par le circuit de détection, ledit compteur étant commandé par des signaux ayant une fréquence plus grande que les signaux de bits.

Le deuxième dispositif comprend au moins un compteur qui est recalé à la valeur de l'horloge locale de la station émettrice qui a été détectée dans le champ des données
DON, ledit compteur étant commandé par les signaux fournis par le compteur du troisième dispositif.

Le troisième dispositif comprend un circuit de détection de la trame de synchronisation et de la valeur de l'horloge locale de la station émettrice qui fournit un signal définissant les unités de temps de l'horloge et un compteur qui est recalé à une position prédéterminée par le signal fourni par le circuit de détection de la.

trame de synchronisation ledit compteur étant commandé par les signaux fournis par le compteur du premier dispositif.

L'invention concerne également un procédé de synchronisation qui est mis en oeuvre dans le système selon 1' invention.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un réseau de communication
auquel sont connectées des stations, chaque station
comportant un dispositif de synchronisation selon la
présente invention et l'ensemble de ces dispositifs
constituant un système de synchronisation des horloges
des stations du réseau, - les figures 2-a et 2-b sont respectivement des
diagrammes d'une trame de messages et d'un début de
trame comportant le signal de synchronisation de bit, - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un système de
synchronisation selon l'invention mis en oeuvre à
l'intérieur de chaque station du réseau,
L'invention sera décrite dans une application comportant un réseau de transmission fonctionnant à la vitesse de 250 kilobauds, ce qui correspond à un temps élémentaire de quatre microsecondes par bit de message, mais elle peut s'appliquer à des réseaux de transmission ayant des vitesses plus petites ou plus grandes.

La figure 3 est un schéma fonctionnel simplifié d'un système de synchronisation selon l'invention qui constitue une partie de chaque station du réseau, réseau qui est du type de celui de la figure 1. Pour les besoins de la description, ce schéma a été divisé en trois parties I, II et III par deux traits verticaux tiretés; la partie I correspond au réseau auquel sont connectées les différentes stations dont les horloges sont à synchroniser; la partie II correspond aux éléments principaux du système de synchronisation selon l'invention; la partie III correspond au contrôleur de la station qui réalise le contrôle des entrées/sorties entre un microprocesseur 42 et le réseau par l'intermédiaire de la partie II.

Chaque station comporte une horloge locale 30 qui, dans le schéma de la figure 3, a été incorporée dans le contrôleur de la station. Cette horloge 30 est principalement constituée par un oscillateur, à quartz par exemple, qui est associé à des diviseurs de fréquence du type à compteur numérique. Une borne de sortie 40 de l'horloge 30 fournit un signal S1 de fréquence F1, par exemple 4 MHZ (période T1 de 0,25 microseconde), qui est appliqué à un premier dispositif de recalage A (recalage durée de bit) qui sera décrit plus en détail ultérieurement.Le dispositif A fournit un signal S2, dit recalé, de fréquence F2, par exemple 250 KHz (période T2 de 4 microsecondes), qui est appliqué à un deuxième dispositif de recalage B (recalage de la durée d'unité de temps de l'horloge synchronisée) qui sera décrit plus en détail ultérieurement.

Le dispositif B fournit un signal S3 de fréquence F3, par exemple voisine de 1 KHZ (période T3 de 1.024 microsecondes) qui est appliqué, d'une part, à un compteur 39 pour réaliser l'horloge synchronisée et, d'autre part, à un dispositif d'émission C de trame de synchronisation.

A titre d'exemple, la figure 3 comprend un dispositif supplémentaire de recalage D dans le cas où l'on désire, synchroniser une horloge de l'unité centrale avec le signal S3.

Le dispositif de recalage A comprend essentiellement un diviseur de fréquence 31 par un coefficient m, m=16 par exemple, de la fréquence du signal S1 et un circuit de détection 32 du signal DEB de début de trame qui fournit un signal SB de recalage de bit. Le diviseur 31 est, par exemple, un compteur numérique à 16 positions de 0 à 15 qui est mis dans une position déterminée, par exemple 7, lorsqu'il reçoit le signal SB.

De même, le dispositif de recalage B comprend essentiellement un diviseur de fréquence 33 par un coefficient n, n=256 par exemple, de la fréquence du signal S2 et un circuit de détection 34 d'un signal de synchronisation de trame qui fournit un signal SU de recalage de trame. Le diviseur 33 est, par exemple un compteur numérique à 256 positions de o à 255 qui est mis dans une position déterminée par exemple 127 lorsqu'il reçoit le signal SU correspondant à la synchronisation d'unité de temps de l t horloge synchronisée.

Le dispositif d'émission de trame de synchronisation C comprend essentiellement un diviseur de fréquence 36 par un coefficient q, par exemple q=512, de la fréquence du signal S3 et un émetteur 37 de la trame de synchronisation sur la ligne de transmission LT. Le diviseur de fréquence 36 est, par exemple, un compteur numérique à 512 positions de 0 à 511 qui fournit un signal S5 de fréquence F5 voisine de 2 Hz (période T5 égale à 512 millisecondes) qui définit la fréquence d'envoi des trames de synchronisation sur la ligne de transmission LT.

Le dispositif de recalage D du signal d'horloge de l'unité centrale comprend essentiellement un premier.

diviseur de fréquence 35 par un coefficient r, par exemple r=64, de la fréquence du signal S3 et un deuxième diviseur de fréquence 38 par un coefficient s, par exemple s=4096, de la fréquence F0 du signal SO fourni par une deuxième borne de sortie 41 du circuit horloge 30. Le diviseur de fréquence 38 est, par exemple, un compteur numérique à 4096 positions de 0 à 4095 qui est mis dans une position déterminée par exemple 2047, lorsqu'il reçoit le signal S4.

Les différents dispositifs A, B, C et D, sont respectivement sous le contrôle de signaux fournis par les bornes de sortie a, b, c et d du microprocesseur 42.

La synchronisation des bits de la trame est obtenue par le dispositif de recalage A dont le fonctionnement sera expliqué ci-après. Pour chaque trame reçue, la synchronisation bit est obtenue en détectant dans le circuit 32 le signal DEB de début de trame (figures 2-a et 2-b) et plus particulièrement un signal spécifique associé au signal DEB, par exemple le flanc arrière du signal rectangulaire PR dit de prélude. Sur la figure 2-b, les traits verticaux B1, B2, B3 et B4 représentent les signaux de synchronisation bit du signal S2 fournis par le circuit diviseur 31 avant recalage: ces signaux ne sont pas synchronisés avec le signal de trame car le trait B1 ne coïncide pas avec le front avant FRA du signal PR.Après recalage, les traits verticaux BR1,
BR2, BR3 et BR4 du signal S2 coïncident avec les bits du signal de trame, le recalage étant effectué en faisant coïncider au mieux, c'est-à-dire à une précision donnée, le trait BR1 avec le flanc arrière FLA du signal PR.

De manière plus précise, la synchronisation bit (signaux S2) consiste à détecter le signal DEB et à générer un signal de recalage SB qui positionne le compteur 31 à une valeur déterminée, par exemple 7, un, certain intervalle de temps, appelé constante de temps de recalage, après ledit signal DEB. Cette constante de recalage CTRA est, par exemple, choisie égale à la moitié d'un cycle du compteur 31, soit 2 microsecondes.

Avec une telle constante de décalage, si le signal DEB coïncide avec la position "0" du compteur 31, c'est-à-dire dans le cas d'un synchronisme parfait, le compteur 31 sera dans la position "7" lorsque le signal
SB apparaîtra et ce dernier n'aura aucun effet sur l'état du compteur : la fin du cycle de comptage coïncidera avec le bit de trame.

Si le signal DEB coïncide avec la position "4" du compteur 31, c'est-à-dire dans le cas où le compteur est en avance, le compteur 31 sera dans la position "11" lorsque le signal SB apparaîtra pour le mettre en position "7". Ceci a pour effet de retarder la fin du cycle de comptage et de synchroniser ainsi le signal S2 sur les bits de la trame.

Si le signal DEB coïncide avec la position "11" du compteur 31, c'est-à-dire dans le cas où il est en retard, le compteur sera dans la position "3" lorsque le signal SB apparaîtra pour le mettre en position "7".

Ceci a pour effet d'avancer la fin du cycle de comptage et de synchroniser ainsi le signal S2 sur les bits de la trame.

Le signal de début de trame DEB est détecté par chaque station sensiblement au même instant et il a pour effet de recaler le signal S2 sur les signaux de bits pour permettre l'analyse de la trame reçue. Cependant, une telle synchronisation n'est pas suffisante car il faut, en outre, que le compteur 33 du dispositif B soit dans la même position dans toutes les stations après le signal de recalage SB, ce qui peut ne pas être le cas lorsque la dérive des horloges entre deux trames et/oR un mauvais fonctionnement a décalé les états des compteurs 33 d'une unité au moins.

Pour que le système et le procédé de recalage qui viennent d'être décrits fonctionnent correctement, il faut que: - les horloges locales 30 et les compteurs 31 et 33 de
toutes les stations soient démarrés en même temps, par
exemple par un signal associé à un message système qui
donne un signal de départ; - le recalage n'introduise pas un décalage de position
d'un compteur 33 d'une station par rapport à un autre
d'une autre station; - les éléments à synchroniser n'aient pas de défaillance
temporaire.

Si la dérive entre les horloges de deux stations est telle que le compteur 31 d'une station fait un cycle supplémentaire par rapport au compteur 31 de l'autre station entre deux signaux de recalage, le compteur 33 de la première station indiquera une valeur supérieure d'une unité à celui du compteur de la deuxième station et il en résultera une désynchronisation de trames lors du deuxième signal de recalage. Pour détecter un tel mauvais fonctionnement, l'invention prévoit la possibilité de ne permettre le recalage que pendant un intervalle de temps, dit intervalle de recalage autorisé
IRA, qui est compté à partir d'une position du compteur 31 choisie en fonction de la position "7" de recalage, la position "5" par exemple.La durée de cet intervalle de recalage IRA est calculée en fonction de la valeur de la période T des signaux de recalage, qui elle-même dépend de la valeur maximale de la dérive entre les horloges du réseau. Ainsi, comme cela a été indiqué dans le préambule, une période T = 100 millisecondes correspond à une dérive d'une microseconde pour une précision temporelle de 5/1.000.000. On peut donc choisir un intervalle de recalage autorisé IRA d'une microseconde si la période T des signaux DEB (ou SB) est de 100 millisecondes.

Ainsi, avec IRA = 1 microseconde compté à partir de la position "5" du compteur 31, le signal SB n'aura d'effet que s'il apparaît pendant que le compteur est dans les positions 5 à 8.

Pour réaliser la synchronisation des horloges malgré les mauvais fonctionnements, l'invention prévoit la détection d'une trame de synchronisation utilisée pour générer le signal SU servant à recaler le signal S3.

Cette synchronisation des unités de temps de l'horloge synchronisée est obtenue par le dispositif de recalage B dont le fonctionnement est semblable à celui du dispositif A.

Ainsi, la synchronisation des signaux S3 consiste à détecter l'arrivée de la trame de synchronisation et à générer le signal de recalage SU qui positionne le compteur 33 à une valeur déterminée, par exemple 127, un certain intervalle de temps, appelé constante de temps de recalage CTRB après ledit signal SU. Cette constante
CTRB est, par exemple, choisie égale à la moitié d'un cycle du compteur 33, soit 512 microsecondes.

De la même manière, un intervalle de recalage IRB peut être choisi. Ainsi, avec un intervalle IRB = 64 microsecondes compté à partir de la position "119" du compteur 33, le signal SU n'aura d'effet que s'il apparaît pendant que le compteur est dans les positions 119 à 135.

Pour réaliser la synchronisation en cas de défaillances temporaires d'une ou de plusieurs stations, l'invention prévoit l'incorporation dans le champ de données de la trame de synchronisation de la valeur du compteur 39,.

dit compteur d'horloge synchronisée.

L'émission de la trame de synchronisation est obtenue par le dispositif C dont le fonctionnement est décrit ci-après.

Selon l'invention, la trame de synchronisation est émise tour à tour par N stations du réseau identifiées de ST1 à STN, N pouvant être égal ou inférieur au nombre total des stations du réseau mais devant être égal ou supérieur à deux pour assurer un niveau de sûreté de fonctionnement suffisant. Ainsi, lorsqu'une station est défaillante et ne peut donc plus émettre de trame de synchronisation, cette dernière sera émise par une des autres stations.

La trame de synchronisation contient les données suivantes - l'identification IS de la station qui a émis la trame
de synchronisation; l'identification IE de la station
qui doit émettre la trame de synchronisation suivante
est, par convention, définie par IE=IS+1 dont la
valeur est gardée dans un registre (non représenté); - la valeur du compteur 39 d'horloge synchronisée que
doit afficher chaque station,
La trame de synchronisation ne peut être émise ou reçue que pendant un intervalle de temps dont la périodicité est définie par la période du signal S5 fourni par le compteur 36 et dont la durée DS est au moins égale à celle d'une trame de synchronisation.

Afin d'être sûr que le signal de recalage SU appliqué au compteur 33 arrive dans l'intervalle de temps autorisé, l'invention prévoit d'effectuer la transmission de la trame de synchronisation à un moment déterminé qui est fonction de l'intervalle de temps. Par exemple, si le signal de recalage SU est directement associé à la fin de transmission de la trame de synchronisation, la transmission devra être effectuée DS unités de temps avant l'intervalle de temps autorisé.

L'émission de la trame de synchronisation est soumise aux contraintes suivantes - la périodicité est définie par la période du signal S5
fourni par le compteur 36, - le signal SU associé à la réception de la trame de
synchronisation doit arriver dans l'intervalle de
recalage autorisé CTRB du dispositif B. Ceci conduit à
calculer précisément la durée de transmission de la
trame de synchronisation et, éventuellement, à une
temporisation soit en émission, soit en réception.

Le mécanisme de synchronisation en régime permanent dans chaque station peut être décrit par les étapes suivantes (P0) Détection du changement d'état du signal S5 pour
définir l'instant de transmission de la trame
synchronisation; (P1) Si STN=IE et si la ligne de transmission LT est
libre, émission de la trame de synchronisation par
la station STN; (P2) Détection de la trame de synchronisation par la
station émettrice STN et utilisation de la trame
de synchronisation par la station émettrice pour
recaler le compteur 33 à la position prédéterminée
à un instant déterminé selon la contrainte
mentionnée ci-dessus; (P3) Si STN est différent de IE, la station est en
position de réception de trames pour détecter,
dans l'intervalle de temps correspondant, la trame
de synchronisation émise par une autre station; ; (P4) Détection de la trame de synchronisation par les
stations réceptrices, décodage du champ de
données, extraction de la valeur de l'horloge de,
synchronisation, vérification avec le compteur
local 39 et recalage du compteur 33 à la position
prédéterminée à un instant déterminé selon la
contrainte mentionnée ci-dessus.

(P5) Attente de la prochaine phase de synchronisation
qui commencera au prochain changement d'état du
signal S5.

Le mécanisme de synchronisation en régime permanent qui vient d'être décrit suppose l'existence d'une procédure d'initialisation au démarrage du réseau ou de réinitialisation en cas de défaillance en cours de fonctionnement. Comme il est prévu que la station ST1 émette la première une trame de synchronisation, l'initialisation sera différente selon qu'il s'agit de la station ST1 ou des autres ST2 à STN.

Toute station doit surveiller le réseau pendant un certain temps t2 à l'exception de la station ST1 qui doit attendre un temps tl inférieur à t2 car, en cas d'initialisation normale, les stations ST2 à STN doivent attendre la transmission de la trame de synchronisation effectuée par la station ST1.

La valeur de tl doit être au moins supérieure à la période de transmission de la trame de synchronisation, ctest-à-dire la période du signal S5, afin de permettre, en cas de réinitialisation, l'attente de la trame de synchronisation en cours. En pratique, elle sera égale à plusieurs fois cette période pour tenir compte de la probabilité d'avoir plusieurs stations en panne en même temps.

La valeur de t2 doit être supérieure à tl d'au moins le temps de transmission de la trame de synchronisation et du temps d'initialisation de la station ST1.

La procédure d'initialisation alors comprend les étapes suivantes: s (I1) Si la station est ST1, attente d'une trame de
synchronisation pendant tl; (I2) Si la station est différente de ST1, attente d'une
trame de synchronisation pendant t2; (I3) En cas de réception d'une trame de synchronisation
pendant tl pour ST1 et t2 pour les autres
stations, le registre contenant IE est mis à jour
à la valeur (IS+1), IS étant la valeur contenue
dans la trame de synchronisation, le compteur 39
est mis à jour à la valeur contenue dans la trame
de synchronisation et les autres compteurs sont
initialisés;; (I4) Si aucune trame de synchronisation n'est reçue
pendant tl par la station ST1, cette station émet
une trame de synchronisation avec une valeur de
compteur zéro; la station ST1 émet ensuite une
trame de synchronisation et effectue la mise à
jour de son compteur 39 à zéro ainsi que
l'initialisation des autres compteurs.

Les étapes de la procédure d'initialisation ou de réinitialisation qui viennent d'être décrites montrent que le fait qu'aucune trame de synchronisation ne soit transmise alors que l'identification de la station en réception n'est pas la station ST1 ne peut pas arriver, à moins que le réseau ne soit en panne ou que toutes les N stations participant à la synchronisation ne soient en panne.

La synchronisation obtenue par le dispositif A fournit une dispersion spatiale S2 de l'horloge de chaque station qui est toujours inférieure à 2PT. Il faut donc choisir une précision P et un intervalle de temps T tels que cette dispersion soit largement inférieure à l'intervalle entre deux signaux de synchronisation bit, soit 4 microsecondes dans un réseau fonctionnant à une vitesse de 250 kilobauds.

La précision temporelle ou exactitude Pa du signal S2 qui est obtenue est fonction de l'exactitude des horloges locales, de l'exactitude de recalage obtenue par le signal SB et des caractéristiques matérielles du réseau, par exemple la propagation des signaux.

L'exactitude de recalage est fonction de la dérive des horloges depuis le dernier recalage. En appelant M l'inexactitude provoquée par les caractéristiques matérielles du réseau, on obtient soit Pa < 2P + Dérive divisée par l'intervalle T + M donc Pa < 4P + M.

La synchronisation obtenue par le dispositif B fournit une dispersion spatiale du signal S3 qui est la même que celle du dispositif A car les deux dispositifs sont synchrones.

La précision temporelle Pb du dispositif B dépend de la précision Pa du dispositif A et de la précision du signal de recalage SU, cette dernière dépendant de la durée à gérer l'émission de la trame de synchronisation, de la durée de transmission d'une trame de synchronisation et de la durée de traitement de réception de la trame de synchronisation. Pb est donnée par
Pb < 2Pa + Précision du signal SU .

La description qui vient d'être faite du système de synchronisation et des dispositifs de synchronisation qu'il comporte met en évidence un procédé de synchronisation des horloges locales d'un réseau qui comprend au moins les opérations suivantes (e1) émission par les stations du réseau de trames
comprenant au moins un champ de début de
trame (DEB) ayant une caractéristique temporelle
qui définit la position précise des bits de la s
trame émise, (e2) détection de ce champ de début de trame DEB par
chaque station du réseau pour obtenir un
signal SB de synchronisation bits, et (e3) recalage dans chaque station d'un compteur de bits
31 à une valeur prédéterminée, ledit compteur
étant commandé par les signaux S1 fournis par
l'horloge locale de la station.

Cette synchronisation des bits est complétée par une synchronisation des unités de temps de l'horloge locale qui comprend les opérations suivantes (e4) émission à intervalles réguliers par au moins une
station du réseau d'une trame de synchronisation
comportant un champ de données DON indiquant la
valeur courante HS de l'horloge locale 39, (eg) détection de ladite trame de synchronisation par
chaque station du réseau pour obtenir un
signal SU de synchronisation des unités de temps
de l'horloge et, (e6) recalage dans chaque station d'un compteur 33 à
une valeur prédéterminée, ledit compteur 33 étant
commandé par les signaux S2 du compteur de
bits 31.

Enfin chaque horloge locale est calée à une même valeur pour les opérations suivantes (e7) détection dans le champ de données DON de la
trame de synchronisation de la valeur HS d'un
compteur 39 de l'horloge locale qui a émis la
trame de synchronisation, et (e8) recalage de compteur 39 de l'horloge locale d'au
moins toutes les stations réceptrices à la valeur
HS détectée dans la trame de synchronisation,
ledit compteur 39 étant commandé par les
signaux S3 du compteur 33 des unités de temps J
de l'horloge.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de synchronisation des horloges locales des (L) stations d'un réseau connectées par une ligne de transmission (LT) et communiquant par des trames de messages comportant chacune au moins un champ de début de trame (DEB), un champ d'adresse ADR, un champ de données (DON) et un champ de fin de trame (FIN), caractérisé en ce qu'au moins deux stations dudit réseau comportent chacune au moins :: - un premier dispositif (A) pour détecter dans chaque

trame le champ de début de trame (DEB) et effectuer un

recalage des signaux (S2) définissant la durée de

chaque bit de la trame, - un deuxième dispositif (C) pour émettre à des instants

déterminés sur la ligne de transmission (LT) une trame

de synchronisation dont le champ de données (DON)

indique au moins la valeur courante de l'horloge

locale (39), et - un troisième dispositif (B) pour détecter chaque trame

de synchronisation, et effectuer, à un moment

déterminé, un recalage des signaux définissant la

durée de chaque unité de temps de l'horloge locale

ainsi que pour vérifier ou recaler la valeur de

l'horloge locale avec celle de la station émettrice

contenue dans le champ des données.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième dispositif (B) comprend un compteurs (33) d'unités de temps d'horloge qui compte les signaux recalés (S2) fournis par le premier dispositif (A), la valeur dudit compteur (33) d'unités de temps d'horloge étant recalée à chaque trame de synchronisation à une valeur prédéterminée.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième dispositif (C) comprend un compteur (36) qui compte les signaux fournis par le compteur horaire (33) du troisième dispositif (B) et fournit, à intervalles réguliers, un signal de commande de l'émission de la trame de synchronisation à un circuit d'élaboration (37) de ladite trame.

4. Système selon l'une des revendications précédentes 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que le premier dispositif (A) comprend un circuit de détection (32) du champ de début de la trame (DEB) qui fournit un signal de recalage (SB) et un compteur de bits (31) dont le cycle de comptage correspond à la durée d'un bit de la trame, ledit compteur de bits (31) étant recalé à une position déterminée par le signal de recalage (SB).

5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le recalage du compteur de bits (31) ne peut être effectué que pendant un intervalle de recalage (IRA) qui est au plus égal à la durée d'un bit définie par le compteur de bit (31).

6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'intervalle de recalage (IRA) est de préférence une fraction de la durée d'un bit.

7. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'intervalle de recalage (IRA) est mesuré à compter d'une position du compteur de bit (31).

8. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le recalage du compteur (31) est effectué une constante de temps de recalage (CTRA) après le signal dx recalage (SB).

9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la constante de temps de recalage (CTRA) est, de préférence, égale à une faction d'un cycle de comptage dudit compteur (31).

10. Système selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la constante de temps de recalage (CTRA) est mesurée à compter d'une position du compteur de bit (31).

11. Système selon l'une des revendication précédentes 2 à 10, caractérisé en ce que le deuxième dispositif (B) comprend, en outre, un circuit de détection (34) de la trame de synchronisation qui fournit un signal de recalage (SU) du compteur (33) d'unités de temps d'horloge à ladite valeur prédéterminée.

12. Système selon la revendication 11 caractérisé en ce que le recalage du compteur (33) d'unités de temps d'horloge ne peut être effectué que pendant un intervalle de recalage (IRB) qui est au plus égal à la durée d'une unité de temps définie par le compteur (33).

13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'intervalle de recalage (IRB) est de préférence une fraction de la durée d'une unité de temps définie par le compteur (33).

14. Système selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'intervalle de recalage (IRB) est mesuré à compter d'une position de compteur (33)

15. Système selon la revendication 11 caractérisé en ce que le recalage du compteur (33) est effectué une constante de temps de recalage (CTRB) après le signal de recalage (SV).

16. Système selon la revendication 15, caractérisé en ce que la constante de temps de recalage (CTRB) est, de préférence, égale à une fraction d'un cycle de comptage dudit compteur (33). a

17. Système selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la constante de temps de recalage (CTRB) est mesurée à compter d'une position du compteur (33) d'unités de temps horloge.

18. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une des stations est prévue pour ne recevoir les trames de synchronisation que pendant un premier temps (tl) tandis que les autres sont prévues pour ne recevoir les trames de synchronisation que pendant un deuxième temps (t2) supérieur au premier temps (tl).

19. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que la station qui est prévue pour ne recevoir les trames de synchronisation que pendant ledit premier temps (tl) émet, après la fin dudit premier temps (tl), une trame de synchronisation dans laquelle le message horaire (HS) correspond à une valeur d'initialisation.

20. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 19, caractérisé en ce qu'au moins une des stations comprend en outre, un quatrième dispositif (D) de recalage commandé par le signal recalé (S3) fourni par le troisième dispositif (B), ledit quatrième dispositif comprenant au moins un compteur (38) qui est recalé à une valeur prédéterminée à chaque signal recalé (S3).

21. Procédé de synchronisation des horloges locales d'un réseau à l'aide d'un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes (el) émission par les stations du réseau de trames

comprenant au moins un champ de début de

trame (DEB) ayant une caractéristique temporelle

qui définit la position précise des bits de la

trame émise, (e2) détection de ce champ de début de trame (DEB) par

chaque station du réseau pour obtenir un

signal (SB) de synchronisation bits, et (e3) recalage dans chaque station d'un compteur de bits

(31) à une valeur prédéterminée, ledit compteur

étant commandé par les signaux (S1) fournis par

l'horloge locale de la station.

22. Procédé de synchronisation selon la revendication 21 , caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les opérations suivantes (e4) émission à intervalles réguliers par au moins une

station du réseau d'une trame de synchronisation

comportant un champ de données (DON) indiquant la

valeur courante (HS) de l'horloge locale (39), (es) détection de ladite trame de synchronisation par

chaque station du réseau pour obtenir un

signal (SU) de synchronisation des unités de temps

de l'horloge et, (e6) recalage dans chaque station d'un compteur (33) à

une valeur prédéterminée, ledit compteur (33) étant

commandé par les signaux (S2) du compteur de

bits (31).

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les opérations suivantes (e7) détection dans le champ de données (DON) de la

trame de synchronisation de la valeur (HS) d'un

compteur (39) de l'horloge locale qui a émis la

trame de synchronisation, et (eg) recalage de compteur (39) de l'horloge locale d'au

moins toutes les stations réceptrices à la valeur

(HS) détectée dans la trame de synchronisation,

ledit compteur (39) étant commandé par les

signaux (S3) du compteur (33) des unités du temps

de l'horloge.