KR100306077B1 - 데이터 버스 기능을 갖춘 차량용 전자 컨트롤러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로세서 유닛과 통신 출력 스테이지를 갖춘 차량용 전자 컨트롤러에 관한 것으로서, 상기 컨트롤러는 통신 출력 스테이지를 통하여 데이터버스에 결합될 수 있다. 본 발명에 따라, 프로세서 유닛과 통신 출력 스테이지 사이에 데이터 프로토콜 장치가 연결되고, 상기 데이터 프로토콜 장치는 상기 데이터 프로토콜 장치의 입력측에 공급되는 프로토콜 제어 정보의 함수로, 각각의 데이터 전송에 이용될 데이터 프로토콜을 가변적으로 규정할 수 있다. 상기 데이터 프로토콜 장치는 하드웨어나 소프트웨어의 형태를 취할 수 있고, 본 발명에 따르는 데이터 프로토콜 장치로 인해, 심지어 컨트롤러 개발 과정의 마지막에서도 유연하게 데이터 프로토콜을 선정할 수 있다.

Description

데이터 버스 기능을 갖춘 차량용 전자 컨트롤러{Electronic vehicle controller with a databus capability}
본 발명은 프로세서 유닛과 통신 출력 스테이지를 갖춘 차량용 전자 컨트롤러에 관한 것으로, 상기 통신 출력 스테이지를 통해 상기 컨트롤러가 데이터버스에 연결될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 특히 차량전자장치용 데이터 네트워크를 이용하는 현대의 차량에서 이용된다. 이 경우에 서로간의 데이터 통신을 위해, 가능하다면 주변 유닛과의 데이터 통신을 위해, 차량에서 이용되는 다양한 전자 컨트롤러가 일반적으로 CAN(컨트롤러 영역 네트워크, Controller Area Network) 버스 형태의 데이터버스에 연결된다. 전자 데이터 처리에 있어서 일반적인 것처럼, 데이터 교환은 데이터에 대하여 적합한 프로토콜을 이용하여 실행되는데, 이와 같은 전문 분야에 있어서 데이터는 데이터 정보 전송시의 시간 순서(time sequence)를 의미한다. 각각의 컨트롤러는 측정값(measured value), 스위칭위치(switch position) 등과 관련된 다양한 형태의 데이터를 통신 링크를 통하여, 관련 데이터 프로토콜을 이용하여, 타컨트롤러와 교환한다. 동시에, 필요하다면, 이러한 컨트롤러는 다른 부품과 통신한다. 즉, 센서, 액츄에이터(actuator), 디스플레이 장치, 그리고 자동차 라디오와 같은 타통신채널로의 인터페이스와 같은, 타부품과 통신한다. 그러므로, 컨트롤러에서 이용 가능한 서로 다른 다수의 프로토콜을 가지는 것이 필요하다.
보통은, 이러한 요구 사항에 부응(副應)하기 위하여, 적합한 수(數)의 서로 다른 정해진 프로토콜이 차량용 컨트롤러에 영구적으로 구현된다. 이를 위해, 관련이 있는 데이터 네트워크 시스템의 설계 단계 중(中)에, 데이터 식별(data identification) 및 데이터 표현방식(data representation)에 관하여 각각의 컨트롤러용 프로토콜이 바람직한 방식으로 구성된다. 이러한 방식으로 장치가 설정되면, 데이터를 교환하는 컨트롤러 프로토콜을 외부에서 더이상 변경할 수 없다. 그러므로 종래의 방식에서는, 컨트롤러의 모든 요구되어지는 기능이 초기 개발 단계에서 정해진다. 컨트롤러의 후기 개발 단계나 그 개발의 완료 후(後)에, 데이터 교환용 프로토콜에 대한 변경에 수반되는 기능 변경은 높은 비용을 필요로한다. 두 개의 컨트롤러 기능 사이에서 극단적으로 작은 차이조차 처음부터 이 차이점을 고려한 두 개의 컨트롤러에 대한 개발을 요구한다.
데이터버스에 결합될 수 있는 차량용 컨트롤러에, 각각의 데이터버스를 통한 신호 통신을 위한 변환기(converter)를 설치함으로써, 컨트롤러가 서로 다른 형태의 데이터버스에 여러 방식으로 결합될 수 있는 것은 공지되어 있는데, 예를 들면, 출원 공개에 의한 DE 41 40 803 A1 과 DE 42 29 931 A1를 참조할 수 있다.
본 발명은 처음에 기술(記述)된 형태의 차량용 전자 컨트롤러(electronic vehicle controller) 공급에 있어서의 기술(技術)적 문제점을 바탕으로 한다. 즉, 본 발명에 따라, 적합한 데이터버스를 통하여 다른 컨트롤러와 데이터를 교환하는 프로토콜에 대한 변경이, 심지어 컨트롤러의 후기 개발 단계나 컨트롤러의 개발 완료 후(後)에도 낮은 비용으로 구현될 수 있다.
본 발명은 제 1 청구항의 특징을 갖춘 차량용 전자 컨트롤러를 공급함으로서 상기 문제점을 해결할 수 있다. 상기 컨트롤러는 프로세서 유닛과 통신 출력 스테이지 사이에 데이터 프로토콜 장치를 포함하며, 이 데이터 프로토콜 장치는 정해진 수의 서로 다른 데이터 프로토콜로부터, 입력측에 공급되는 프로토콜 제어 정보의 함수로 데이터 전송 순간에 이용될 각각의 데이터 프로토콜을 가변적으로 규정한다. 그러므로, 이러한 범용 데이터 프로토콜 장치의 기능은 심지어 컨트롤러의 최종 개발 과정에서도 관련된 구성 제어 입력(configuration control input)을 통하여 변경될 수 있어서, 그 기능이 개발의 초기 단계에서 모두 규정될 필요가 없다. 덧붙여서, 컨트롤러 변경을 특별 부품으로 개발할 필요성을 제거하면서, 데이터 프로토콜 장치에서 프로토콜을 적합하게 변화시키고 다시 구성함에 의하여, 기존 컨트롤러의 변경에 필요한 데이터 프로토콜 변경이 구현될 수 있다.
제 2 청구항에 따라 개발되는 차량용 컨트롤러의 경우에, 데이터 프로토콜 장치(data protocol device)는 아래와 같이 구성되는 송신 블록(transmission block)을 포함한다. 즉, 특정한 수의 데이터 입력 채널을 통하여 프로세서 유닛으로부터 도착한 데이터를 가능하다면 다른 숫자의 데이터 출력 채널로 보낼 수 있도록 상기 송신 블록이 구성되고, 이와 관련된 데이터 프로토콜은 여러 값으로 조정될 수 있으며, 특히, 적절한 송신 멀티플렉서 스테이지를 이용한다. 그러므로, 프로세서 유닛으로부터 다수의 채널로 보내어진 데이터는, 바람직한 프로토콜을 이용하여 정해진 수(數)의 출력 채널로 보내어질 수 있고, 이러한 데이터는 그 다음에 데이터버스로 진행한다. 하류 요소(downstream component)에서 데이터 전송을 제어할 목적으로, 송신 멀티플렉서 스테이지는 데이터 프로토콜의 함수인 데이터 전송 제어 신호를 제어 신호 출력에서 내보낸다.
보다 더 세련되게, 제 3 청구항에 따르는 데이터 프로토콜 장치의 송신 블록은 아래와 같은 오버로드 방지 유닛을 포함한다. 즉, 송신 멀티플렉서 스테이지의 (데이터 프로토콜의 함수인) 데이터 전송 제어 신호가 상기 오버로드 방지 유닛에 공급되고, 하류 통신 출력 스테이지가 과량의 송신 처리에 대해 보호되도록 상기 오버로드 방지 유닛은 이 신호를 통과시키고 가능하다면 변경시킨다.
제 4 청구항에 따라 개발된 차량용 전자 컨트롤러에 있어서, 데이터 프로토콜 장치는 앞서 언급한 송신 블록과 동일한 구조를 가지는 수신 블록을 포함하며, 버스측의 데이터 입력 채널을 통하여 도착하는 데이터를 적합한 데이터 프로토콜을 이용하여 이에 상응하는 프로세서측의 데이터 출력 채널로 보내기 위하여 상기 수신 블록이 제공되며, 특히, 관련된 데이터 수신 제어 신호를 수신하는 수신 멀티플렉서 스테이지가 제공된다. 상기 송신 블록이 또한 존재한다면, 범용 데이터 프로토콜 장치는 양(兩) 방향으로 작동한다.
보다 더 세련되게, 발명의 한 실시예에 따라 개발된 데이터 프로토콜 장치는 수신 블록에 아래와 같은 관찰 유닛(obsolescence unit)을 포함한다. 즉, 상기 관찰 유닛에 데이터 수신 제어 신호가 공급되고, 상기 관찰 유닛은 이 신호를 이용하여 추가 데이터가 여진히 기대됨에도 더 이상의 데이터가 도달하지 않는 상황을 알린다.
발명의 한 실시예에 따라 개발된 컨트롤러에 있어서, 데이터 프로토콜 장치의 송신 블록 및 수신 블록, 또는 그 중 하나는 이른바 히스토리 레지스터, 즉, 시프트 레지스터나 버퍼 유닛을 포함한다. 중복 송신 및 수신의 처리를 감소시키기 위해 상기 히스토리 레지스터가 이용된다. 송신 블록에 있어서, 각각의 경우에, 송신 멀티플렉서 스테이지의 상류(upstream)에 데이터 입력 채널 당(當) 하나의 히스토리 레지스터가 존재한다. 수신 블록에 있어서, 수신 멀티플렉서 스테이지의 하류에 데이터 출력 채널 당 한 개의 히스토리 레지스터가 존재한다. 본 발명의 덧붙여진 세련을 위하여, 각각의 히스토리 레지스터에 판단 유닛(assessment unit)이 할당되고, 상기 판단 유닛은 입력 데이터의 양(量)을 특징으로 하며, 판단 기능을 포함한다.
발명의 한 실시예에 따라 개발된 데이터 프로토콜 장치는 각각의 송신 멀티플렉서 스테이지와 수신 멀티플렉서 스테이지, 또는 둘 중 어느 하나에 할당된 다중모드 타이머(multimode timer)를 포함하며, 송신 멀티플렉서 스테이지와 수신 멀티플렉서 스테이지, 또는 그 중 어느 하나에 대한 신호의 주기적 송신과 수신, 또는 둘 중 하나를 위한 클럭 신호(clock signal)를 각각 선택된 데이터 프로토콜의 함수로 생성시킴으로써, 각각의 송신과 수신 종료 신호, 또는 어느 하나를 기다릴 필요없이, 주기적 송신 및 수신 처리가 가능해진다.
도 1은, 버스(bus)에 결합될 수 있는 차량용 전자 컨트롤러의 블록도표.
도 2는, 도 1의 컨트롤러에 제공되는 데이터 프로토콜 장치의 블록도표.
도 3은, 도 2의 데이터 프로토콜 장치의 블록도표.
도 4는, 데이터 입력 채널 및 데이터 출력 채널을 증식하는 기능을 설명하기 위한 데이터 프로토콜 장치의 블록도표.
도 5는, 데이터 프로토콜 장치에 포함된 판단 유닛(assessment unit)의 블록 도표.
도 6은, 데이터 프로토콜 장치에 포함된 송신 멀티플렉서 스테이지의 블록도표.
도 7은, 도 3의 데이터 프로토콜 장치에 포함된 다중모드 타이머의 블록도표.
도 8은, 다중모드 타이머의 제 1 모드를 설명하기 위한 신호 파형 도면.
도 9는, 다중모드 타이머의 제 2 모드를 설명하기 위한 신호 파형 도면.
도 10은, 데이터 프로토콜 장치에 포함된 관찰 유닛(assessment unit)의 도면.
도 11은, 데이터 프로토콜 장치에 포함된 수신 멀티플렉서 스테이지의 블록도표.
도 12는, 데이터 프로토콜 장치에 포함된 오버로드 방지 유닛의 블록도표.
도 1 은 차량용 전자 컨트롤러(1)의 블록도표이다. 컨트롤러(1)는 공통의 데이터버스(2), 예를 들면, CAN 버스(controller area network bus)에 결합되고, 그러므로, 이러한 버스(2)를 통한 데이터 교환을 위해 서로에 대하여 망상(網狀) 조직을 형성한다. 컨트롤러의 중앙 유닛으로써, 컨트롤러(1)는 마이크로프로세서(3)와 통신 출력 스테이지(4)를 포함하며, 상기 통신 출력 스테이지(4)는 마이크로프로세서(3)로부터 데이터버스(2)까지 데이터를 통과시키고, 컨트롤러(1)를 향하여 버스(2)를 통해 도착하는 데이터를 수신하며, 프로세서 유닛(3)으로 이러한 데이터를 통과시킨다. 프로세서 유닛(3)과 출력 스테이지(4) 사이에 데이터 프로토콜 장치(5)와 버스 프로토콜 모듈(6)이 직렬로 연결되고, 프로세서 유닛(3)으로부터의 관련 제어 신호(7a, 7b)를 통해 데이터 프로토콜 장치(5)와 버스 프로토콜 모듈(6)이 제어될 수 있다. 프로세서 유닛(3), 데이터 프로토콜 장치(5), 그리고 버스 프로토콜 모듈(6)은 각각 클럭 신호 clk_1, clk_2, clk_3를 가진다. 버스 프로토콜 모듈(6)은 종래의 설계를 가지고, 그러므로 더 이상 상세하게 여기에서 기술(記述)될 필요가 없다. 데이터 프로토콜 장치(5)와 프로세서 유닛(3)의 사이에서 본 발명에 따르는 새로운 특징으로 제공되는 데이터 프로토콜 장치(5)와 버스 프로토콜 모듈(6)은 양(兩) 방향으로써 설계된다. 즉, 화살표로 표시하는 바와 같이 프로세서 유닛(3)과 데이터버스(2) 사이에서 양(兩) 방향 데이터 흐름을 가능하게 한다.
데이터 프로토콜 장치(5)는 각각의 데이터 전송에 이용되는 프로토콜을 가변적이면서 원하는 방식으로 설정하기 위해 이용된다. 즉, 다수의 가용 데이터 프로토콜로부터 관련 데이터 종류에 적합한 데이터 프로토콜을 선택하기 위해 데이터 프로토콜 장치(5)가 이용된다. 이를 위해, 데이터 프로토콜 장치(5)는 프로토콜 제어 입력(5c) 세트를 가지며, 데이터 프로토콜을 규정하는, 그리고 본 예에서 프로세서 유닛(3)을 통해 생성되는, 적합한 구성 신호(8)(configuration signal)가 상기 입력(5c) 세트를 통해 입력될 수 있다. 데이터 전송을 위해 서로 다른 데이터 프로토콜 사이에서 변경을 가하도록 데이터 프로토콜 장치를 구성하는 상기 기능이 의미하는 것은, 데이터 프로토콜 장치(5)의 기능, 따라서 전체적으로 컨트롤러(1)의 기능이 초기 개발 단계에서 모두 규정될 필요가 없다는 것이다. 실제로, 심지어 마지막 개발 단계나 컨트롤러의 개발 완료 후(後)에도 일부 변경이 가능하다. 그래서, 상기 기능에 대한 변경은 컨트롤러의 완전한 재개발을 필요로 하지 않는다. 제어 입력(5c)을 통해 수행되는 설정 및 구성 변화는 전압 공급이 없을 때에도 유효하게 남아 있다. 다음의 내용은 데이터 프로토콜 장치(5)의 설계와 기능을 아주 상세하게 기술(記述)하며, 상기 데이터 프로토콜 장치(5)의 상기 이점(利點)과 특징(特徵) 등이 더욱 분명해질 것이다. 데이터 프로토콜 장치(5)는 자율 송신 및 수신 타이머, 정해진 수(數)의 자율 판단 기능(autonomous assessment functions), 송신 및 수신 버퍼, 송신 작동 알림 기능, 송신 확인 알림 기능, 그리고 신호 수신 알림 기능을 부가적으로 포함할 수 있다.
도 2 는, 데이터 프로토콜 장치(5)의 개략적인 설계를 도식(圖式)에 의하여 나타낸다. 이 장치(5)는 송신 블록(5a)과 수신 블록(5b)을 포함한다. 프로세서측에서, 즉, 프로세서 유닛(3)에 연결된 쪽에서, 송신 블록(5a)은 정해진 수 n의 데이터 입력 채널(9)을 가지며, 각각의 채널은 관련된 송신 입력 스테이지(10)를 포함한다. 버스측에서, 즉, 버스 프로토콜 모듈(6)에 연결된 쪽에서, 송신 블록(5a)은 정해진 수 k의 데이터 출력 채널(11)을 가지며, 각각의 채널은 관련된 송신 출력 스테이지(12)를 포함한다. 마이크로프로세서(3)로부터 n 개의 입력 채널(9)을 통하여 수신되는 데이터를 k 개의 출력 채널(11)로 보내기 위해, 적절한 송신 맵핑 장치(13)가 입력 스테이지(10)와 출력 스테이지(12)의 사이에 공지된 방식으로 제공된다. 이럴 때에 송신 맵핑 장치(13)에 의하여 이용되는 각각의 데이터 프로토콜은, 관련이 있는 구성 명령어(14)(configuration command)를 입력함으로서, 관련이 있는 제어 입력(13a)을 통하여 구성될 수 있다.
수신 블록(5b)은 송신 블록(5a)에 대응하는 설계를 가진다. 수신 블록(5b)은 버스측에 정해진 수 m의 데이터 입력 채널(15)을 가지고, 각각의 입력 채널(15)은 관련된 수신 입력 스테이지(16)를 가진다. 수신 블록(5b)은 프로세서측에 정해진 수 l의 데이터 출력 채널(17)을 가지며, 각각의 출력 채널(17)은 관련된 수신 출력 스테이지(18)를 가진다. 또한, 수신 블록(5b)은 두 스테이지(16, 18) 사이에 수신 맵핑 장치(19)를 가지며, 공급된 구성 신호(20)를 이용한 제어 입력(19a)을 통해 상기 장치(19)의 현재 이용되는 데이터 프로토콜이 설정될 수 있다. 송신 블록(5a) 및 수신 블록(5b)의 프로세서측 출력 스테이지(10, 18)는 히스토리 레지스터, 판단 유닛(assessment unit), 그리고 송신 및 수신 멀티플렉서 스테이지 부분(데이터 멀티플렉서)을 각각 포함한다. 송신 블록(5a) 및 수신 블록(5b)의 버스측 출력 스테이지(12, 16)는 멀티플렉서 스테이지 부분(버스 데이터 멀티플렉서), 다중모드 타이머, 오버로드 방지 유닛, 그리고 관찰 유닛을 포함하며, 이는 아래에 상세하게 기술(記述)될 것이다.
도 3 은 데이터 입력 채널과 데이터 출력 채널에 대한 데이터 프로토콜 장치(5)의 송신 블록(5a) 및 수신 블록(5b)을 더 상세하게 도시한다. 도 3 에서 나타난 것처럼, 송신 블록(5a)의 각각의 입력 스테이지(10)는 히스토리 레지스터(21), 판단 유닛(21)(assessment unit), 그리고 데이터 멀티플렉서(23)를 포함하며, 관련된 데이터 입력 채널(9)이 상기 히스토리 레지스터(21)의 입력측에 할당되고, 상기 판단 유닛(21)(assessment unit)은 히스토리 레지스터(21)로부터 송신되는 유입 데이터를 판단하며, 히스토리 레지스터(21)를 통과한 데이터와 판단 유닛(22)으로부터의 출력 신호가 상기 데이터 멀티플렉서(23)에 공급된다. 데이터 전송을 제어하는 신호(24a, 24b)가 데이터 멀티플렉서(23)와 프로세서 유닛(3) 사이에서 교환되고, 상기 신호(24a, 24b)는 데이터 송신이나 데이터 수신 처리가 완료되었음을 나타낸다.
송신 블록(5a)의 출력 스테이지(12)는 다중모드 타이머(25), 버스 데이터 멀티플렉서(26), 그리고 오버로드 방지 유닛(26)을 포함한다. 데이터 프로토콜 장치(5)의 다른 클럭 성분과 같은 방식으로, 상기 다중모드 타이머(25)에는 외부 클럭 신호 clk가 공급된다. 덧붙여서, 다중모드 타이머(25)는 판단 유닛(22)으로부터의 출력에 의하여 제어될 수 있고, 그러므로 전송되는 데이터 내용의 함수로 제어될 수 있다. 버스 데이터 멀티플렉서(26)는 데이터 멀티플렉서(23)로부터 버스 데이터 멀티플렉서(26)를 통과한 데이터를 관련 데이터 출력 채널(11)을 통해 내보내고, 이때 데이터 전송 과정 완료를 나타내는, 버스측에 도달하는 확인 신호(28)가 출력 스테이지(12)로부터 입력 스테이지(10)의 데이터 멀티플렉서(23)로 보내어진다. 오버로드 방지 유닛(27)은 버스 데이터 멀티플렉서(26)로부터 도착하는 데이터 전송 제어 신호(29)를 처리하고, 이 데이터 전송 제어 신호(29)는 하류 요소에 대한 각각의 송신 처리의 완료를 나타내며, 그래서 상기 하류 요소는 과량의 송신 처리에 대해 여전히 보호된다. 상기 데이터 전송 제어 신호(29)를 생성시키기 위해, 버스 데이터 멀티플렉서(26)는 데이터 멀티플렉서(23)와 다중모드 타이머(25)로부터 관련 제어 신호를 수신한다. 송신 맵핑 장치(13)는 송신 입력 스테이지(10)와 송신 출력 스테이지(12) 사이의 정확한 데이터 전송을 보장한다. 위에서 기술(記述)된 송신 블록 요소의 각각에 대하여 각각의 제어 데이터 레지스터(30a 내지 30g)가 할당되고, 구성 제어 데이터 세트 param.in이 상기 레지스터(30a 내지 30g)들을 선택하며, 이 수단에 의하여 이에 따라 나타나는 데이터 프로토콜로, 레지스터와 관련된 요소의 작동이 설정된다.
수신 블록(5b)의 버스측 입력 스테이지(16)와 프로세서측 출력 스테이지(18)는 송신 블록(5a)의 버스측 출력 스테이지와 프로세서측 입력 스테이지에 각각 상응하는 구조를 가진다. 그러므로, 수신 블록(5b)의 프로세서측 출력 스테이지(18)는 히스토리 레지스터(31), 판단 유닛(32), 데이터 멀티플렉서(33)를 포함하고, 버스측 입력 스테이지(16)는 다중모드 타이머(35), 버스 데이터 멀티플렉서(36), 및 관찰 유닛(37)을 포함한다. 수신 맵핑 장치(19)는 수신 블록(5b)의 버스측 입력 스테이지(16)와 프로세서측 출력 스테이지(18) 사이에서 데이터 전송을 제어한다. 각각의 요구되어지는 데이터 프로토콜에 따른 구성을 위해 상기 유닛의 각각에 대하여 다시 각각의 레지스터(40a 내지 40g)가 할당된다. 버스측에 도착하는 데이터 BusDataIn은 버스 데이터 멀티플렉서(36)를 지나, 수신 매핑 장치(19)와 데이터 멀티플렉서(33)를 통해 출력측의 히스토리 레지스터(31)까지 진행하며, 이어서 관련 데이터 출력 채널(17)을 지나 프로세서 유닛(3)까지 다다른다. 다중모드 타이머(35)는 버스 데이터 멀티플렉서(36)를 적절한 방식으로 제어한다. 버스 데이터 멀티플렉서(36) 부분에 대하여, 버스 데이터 멀티플렉서(36)는 히스토리 레지스터(31)에 내장된 데이터의 함수로 제어된다. 데이터 멀티플렉서(33)는 판단 유닛(32)으로부터의 출력 신호에 의하여 제어된다. 유입 데이터 수신 제어 신호 BusData.rx는 버스 데이터 멀티플렉서(36)와 관찰 유닛(37)에 대하여 병렬로 공급된다. 데이터가 여전히 기대되지만 더 이상의 데이터가 도착하지 않음을 관찰 유닛(37)이 확인하고, 관찰 유닛(37)은 버스 데이터 멀티플렉서(36)로 적절한 출력 신호를 보낸다. 출력측에서 데이터 멀티플렉서(33)는 제어 신호(35a, 35b)를 마이크로프로세서로 보내고, 이 제어 신호(35a, 35b)는 데이터 출력 처리의 어떤 송신 오류나 완료에 관한 정보를 제공한다.
히스토리 레지스터(21, 31)는 송신되는 데이터에 관한 이전(以前)의 지식을 제공하기 위해 사용되고, 트리거 입력을 가지며, 그리고 클럭 형식의 시프트 레지스터와 같은 종래의 방식으로 구현될 수 있다. 관련된 판단 유닛(22, 32)에 관하여, 데이터 전송에 대한 이전의 히스토리를 참작하는 것이 가능하고, 예를 들어 이전의 히스토리가 바뀔 때만 데이터를 통과시키도록 순서대로 데이터 전송이 일어나며, 이 수단을 이용하여 중복 데이터 전송을 억제할 수 있다. 이 사항은 선택적인 사항으로서, 이 기능이 없을 수도 있다. 각각의 요소에 할당되는 구성 레지스터(30a 내지 30g, 그리고 40a 내지 40g)(configuration register)에 의하여, 시작시에 각 요소의 초기화 및 정해진 기능의 선택이 가능하다. 일반적으로, 이러한 레지스터(30a 내지 30g, 그리고 40a 내지 40g)는 비(非) 휘발성 메모리로 이루어진다. 이와는 별도로, 도 3 에 있는 데이터 신호와 제어 신호의 흐름은 그 자체로 명백하다.
송신 블록(5a)과 수신 블록(5b)의 입력 스테이지(10, 16)와 출력 스테이지(12, 18)는 각각의 요구되어지는 횟수 n, m; k, l로 증식되며, 이 횟수는 각각의 데이터 입력 채널 및 출력 채널(9, 15; 11, 17)의 수와 일치한다. 도 4 에 나타난 것처럼, 이는 송신 블록(5a)에서 다수의 입력 채널 DataIn을 통하여 프로세서측에 공급되는 데이터를 버스측의 출력 채널 BusDataOut으로 보내도록 한 개 이상의 맵을 형성하게 하며, 수신 블록(5b)에서도 이와 상응하는 방식으로, 버스측에서 입력 채널 BusDataIn을 통해 데이터버스로부터 도달하는 데이터를 프로세서측의 다수의 출력 채널 DataOut으로 맵핑하게 한다.
앞서 기술된 방식으로 설계된, 범용 양방향 데이터 프로토콜 장치(5)에 의하여, 자율 초기화 기능을 갖춘 관련 다중모드 타이머에 의해 정해진 모드 세트로부터 각각 송신 모드 및 수신 모드를 선택할 수 있다. 그 모드 세트의 예로는 동기(同期) 송신 및 수신, 또는 비동기(非同期) 송신 및 수신, 예방적 통신 오버로드 방지, 자율 관찰 감시, 판단 유닛에 의하여 정해질 수 있는 논리 함수의 세트 중(中)에서 데이터 내용 판단 로직의 선택, 그리고 부가적으로, 수신 알림 및 송신 요청 생성이 있다. 다음의 내용은 도 5 내지 12를 참고하여, 데이터 프로토콜 장치(5)에서 주된 새로운 요소의 구현을 상세하게 기술한다. 물론, 컨트롤러(1)의 모든 요소는 하드웨어일 수도 있고 소프트웨어일 수도 있다.
도 5 는 이용되는 판단 유닛(22, 32)(assessment unit)의 설계를 나타내는데, 상기 도면은 자체적으로 충분히 설명이 가능하다. 사용될 판단 로직은 데이터 프로토콜을 구성하는 관련 레지스터로부터의 선택 명령에 따르는 구성 입력을 통하여 설정된다. 따라서, 새롭게 도착한 데이터 'new' 는 일치점을 찾기 위해 관련 히스토리 레지스터의 이전(以前)에 도착한 데이터 'old' 와 비교되고, 적절한 상태 신호 y가 생성되며, 이 신호 y는 멀티플렉서 스테이지와 다중모드 타이머로 전달된다.
도 6 은, 송신 멀티플렉서 스테이지(41)를 나타내며, 상기 송신 멀티플렉서 스테이지(41)는 송신 블록(5a)의 입력 스테이지(10) 및 출력 스테이지(12)의 데이터 멀티플렉서(23)와 버스 데이터 멀티플렉서(26)로 이루어진다. 도시되는 바와 같이, 상기 송신 멀티플렉서 스테이지(41)는 다수의 스위칭 요소를 포함하고, 판단 유닛으로부터의 데이터 상태 출력 신호에 의하여, 또는 관련 구성 레지스터로부터 데이터 프로토콜을 설정하는 구성 명령에 의하여, 상기 다수의 스위칭 요소가 선택되고 스위치-온(on)되거나 스위치-오프(off)될 수 있다. 상기 스위칭 요소의 위치에 따라, 버스측에서 공급되는 송신 완료 신호 BusData.tx.rdy는 이에 대응하는 데이터 제어 신호 Data.con으로 프로세서 유닛까지 진행하거나 진행하지 않고, 다른 한편으로, 적절한 버스 데이터 전송 제어 신호는 다중모드 타이머로부터 공급되는 신호, 또는 버스 입력 완료 신호 DataIn.rdy가 생성되어 오버로드 방지 유닛까지 진행한다. 이 경우에, 도시되는 송신 멀티플렉서(41)는 송신 맵핑 장치를 위한 맵핑 메커니즘(mapping mechanism)을 또한 포함한다. 송신 멀티플렉서 스테이지(41)는 주소 할당을 포함한 데이터 흐름 및 제어 신호 흐름을 제어하고, 이 제어사항은 원래 공지되어 있으므로 다음에서 상세하게 기술하지 않을 것이다. 도시되는 바와 같이, 멀티플렉서 스테이지(41)는 동기(同期) 송신과 비동기(非同期) 송신 사이에서 스위칭(switching)될 수 있다. 한개의 멀티플렉서 부분(41a)은 프로세서측 각각의 데이터 채널마다, 그리고 버스측 각각의 데이터 채널마다 한개씩 증식될 수 있으며, 다른 한개의 멀티플렉서 부분(41b)은 버스측 각각의 데이터 채널마다 한 개씩 증식될 수 있다.
도 7 은 다중모드 타이머(25, 35)의 구조를 나타낸다. 이 다중모드 타이머 유닛은 관련 멀티플렉서 스테이지를 위한 트리거 신호(42)를 하나 이상 생성시키고, 다중모드 타이머 유닛은 내부 시간 기준을 가지거나 시간 기준으로 이용되는 클럭 입력 clk를 가진다. 버스측 각각의 데이터 채널에 대한 다중모드 타이머(25, 35)는 프로세서측 여러 데이터 채널의 판단 유닛으로부터 상태 출력 신호를 OR 게이트(43)에서 수신한다. OR 게이트(43)로부터의 출력 신호는 메시지 타이머(44)에 공급되고, 상기 메시지 타이머(44)는 상기 OR 게이트(43)로부터의 출력 신호와 병렬로, 관련 데이터 프로토콜 구성 레지스터로부터 데이터 프로토콜의 함수인 구성 명령을 수신한다. 다중모드 타이머(25, 35)는 매개변수인 서로 다른 주기 시간 T1, T2 를 갖춘 두 개의 모드를 가진다. 덧붙여서, 런-온(run on)이 추가될 수 있다. 대신(代身)에, 3 개 이상의 모드가 다중모드 타이머에 구현될 수 있고, 이 경우에 있어서 일반적으로 스위칭(switching)가능하며 주기적인 타이머를 포함한다.
도 8 과 도 9는 다중모드 타이머(25, 35)의 두 모드의 도면이다. 도 8 은 런-온(run-on)을 갖춘 주기적 메시지 타이머를 나타내는 제 1 모드의 도면으로서, 이 경우에 두 개의 전형적인 시간 매개변수 T1 과 T2가 모두 0보다 크다. 각각의 적용 가능한 주기 시간으로써 두 개의 시간 매개변수 T1 과 T2 중 하나가 OR 게이트(43)에서의 출력 신호에 의하여 선택된다. 같은 시간 좌표를 가지는 도 8의 두 그래프에서 상부 도면은 OR 게이트(43)로부터의 출력 신호를 도시하고, 하부 그래프는 멀티플렉서에 공급되는 트리거 신호(42)를 도시한다. OR 게이트(43)로부터의 출력 신호가 시간 매개변수 T1과 연계하여 변화할 때, 트리거 신호는 선택된 세 개(한 예임)의 런-온 반복 인자에 대해 이전의 클럭 레벨 T2에 유지되고, 이어서 새로운 클럭 레벨 T1으로 변화한다.
도 9 에 도시되는 모드는 런-온(run on) 없는 주기적 메시지 타이머를 나타내고, 이때 두 개의 시간 매개변수 T1 과 T2 사이에서 선택하는 것이 다시 한 번 가능하다. 시간 매개변수 T1은 메시지의 주기적 전송이 시작되기 전의 지연(delay)을 규정하고, 이 지연 이후에, 시간 매개변수 T2를 이용하여 메시지의 주기적 전송이 실행된다. 이와는 대조적으로, OR 게이트(43)로부터의 출력 신호가 시간매개변수 T2와 연계되어 변화할 때 트리거 신호(42)는 주기 클럭 T1에서 어떤 지연 없이 주기 클럭 T2로 변화된다.
도 10 은 관찰 유닛(37)(obsolescence unit)의 구조도로서, 다른 도면에서와 마찬가지로 얇은 선은 제어 신호를 나타내고, 두꺼운 선은 데이터 신호나 상태 신호를 나타낸다. 관찰 유닛(37)은 분기(分岐) 노드(45)와 변환 스위치(changeover switch)(46)를 포함하며, 상기 분기(分岐) 노드(45)는 드라이버로 간주할 수 있고 상기 변환 스위치(46)는 논리 게이트를 의미할 수 있다. 도시되는 시간 지연 유닛(47)은 일반적으로 시프트 레지스터나 카운터의 형태를 취하고, 관련 구성 레지스터로부터 데이터 프로토콜의 함수인 구성 신호(configuration signal)를 통해 상기 시간 지연 유닛(47)이 설정될 수 있다. 관찰 유닛(37)으로부터의 출력 신호가 관련 멀티플렉서 스테이지에 공급된다. 이러한 방식으로 설계된 관찰 유닛(37)은 상당히 긴 시간 동안 데이터를 갱신이 없었음을 표시한다. 즉, 데이터 수신 처리와 연계된 시간을 감시함을 나타낸다.
도 11 은 수신 블록(5b)에 있는 수신 멀티플렉서 스테이지(48)(reception multiplexer stage)를 나타내고, 상기 수신 멀티플렉서 스테이지(48)는 데이터 멀티플렉서(33) 및 버스 데이터 멀티플렉서(36)를 관련된 수신 맵핑 장치(19)와 결합한다. 상기 수신 멀티플렉서 스테이지(48)의 구조는 도 6의 송신 멀티플렉서(41)의 구조와 대부분 비슷하기 때문에, 도 6의 내용설명을 여기서 인용할 수 있다. 이 경우에 나타나는 접합점(49)(junction point)은 논리 OR 게이트를 나타내고, 이때 스위칭 요소는 논리 AND 게이트로 구현되는 것이 일반적이다. 수신 멀티플렉서 스테이지(48)는 동기(同期) 수신과 비동기(非同期) 수신 사이에서 스위칭될 수 있다. 송신 멀티플렉서 스테이지(41)의 기능과는 달리, 적절한 구성에 의해 수신 멀티플렉서 스테이지(48)는 오류 신호(fault signal)로써 관찰 유닛으로부터 프로세서 유닛까지 (송신 에러를 표시할 수 있는) 출력 신호를 전달한다. 멀티플렉서 부분(50)은 프로세서측 각각의 데이터 채널마다 한개씩, 그리고 버스측 각각의 데이터 채널마다 한 개씩 증식될 수 있다. 수신 멀티플렉서(48)는 입력측에 도달하는 데이터 BusDataIn을 서로 다른 부분으로 분류하고, 정확한 히스토리 레지스터로 이 부분들을 보낸다.
도 12 는 오버로드 방지 유닛(27)(overload protection unit)의 구조를 나타낸다. 이 경우에, 노드는 다시 한번 드라이버 유닛을 나타내고, 도시되는 스위칭 요소(51)는 논리 AND 게이트로 간주될 수 있다. 관련 멀티플렉서 출력 신호를 공급받는 입력측의 큐 유닛(52)(queuing unit)은 예를 들어 FIFO(first-in first-out) 메모리에 의하여 형성된다. 데이터 전송의 정확한 시간 간격을 설정하기 위해, 그리고 본 경우에 상응하는 전송 제어 신호 BusData.tx를 형성하기 위해, 관련 구성 레지스터로부터의 구성 명령에 의해 스위칭 요소(53)와 시간 지연 요소(54)가 추가될 수 있다. 상기 구성 명령은 데이터 프로토콜을 규정한다.
본 발명에 따르는 데이터 프로토콜 장치(data protocol device)는, ASIC(application specific integrated circuit), IC, 또는 하드웨어나 소프트웨어 의 다른 논리 회로와 같은 관련 유닛과 함께 이산형(離散型) 또는 집적형(集積型)으로 구현될 수 있다. 이러한 적용에 따라, 설명되고 도시된 실시예(實施例)에 있어서, 데이터 프로토콜 장치의 개개의 인터페이스나 모듈이 생략될 수 있다. 이러한 데이터 프로토콜 장치를 갖춘 본 발명에 따르는 차량용 컨트롤러는, 서로 다른 형태의 데이터가 사용될 경우에도 유연하게 이용될 수 있으며, 심지어 컨트롤러 개발의 완료 후(後)에 프로토콜을 정의하는 기능을 유지한다. 종래의 기술(技術)과 비교하여, 그러므로, 서로 다르면서 단지 약간만이라도 변경된 변형 컨트롤러(controller variant)를 미리 준비하지 않을 수 있고, 이로 인해 부품 보급 및 재고 관리 면에서 장점을 보인다. 덧붙여서, 데이터 프로토콜을 매우 쉽게 선택하고 구성할 수 있기 때문에, 기본형 차량용 및 실험용 차량의 컨트롤러를 저렴하게 제작할 수 있다. 생산 라인의 마지막에서 특정용도의 차량에 컨트롤러를 어렵지 않게 부합시킬 수 있기 때문에, 예를 들면, 동일한 컨트롤러가 서로 다른 차량 모델에 이용될 수 있다. 컨트롤러 개발의 마지막을 향할 때까지 데이터 프로토콜을 규정하지 않는 것은, 요소 공급자가 프로토콜 적용 측정을 실행할 필요성을 제거한다. 컨트롤러 응답을 외부에서 조정할 수 있기 때문에, 최적화된 검사가 수행될 수 있으며, 이러한 수단에 의하여 배출 검사 및 상품 내부 검사 영역에서 오류 분석(fault analysis)을 보조하는 것이 가능하다.

Claims (4)

  1. 프로세서 유닛(3)과 통신 출력 스테이지(4)를 가지는 차량용 전자 컨트롤러로서, 상기 통신 출력 스테이지를 통해 컨트롤러가 데이터버스(2)에 연결될 수 있고, 이때 각각의 데이터 전송에 사용될 데이터 프로토콜은 입력측에 공급되는 프로토콜 제어 정보의 함수로서 가변적으로 규정될 수 있으며,
    상기 차량용 전자 컨트롤러는 프로세서 유닛(3)과 통신 출력 스테이지(4) 사이에 연결되는 데이터 프로토콜 장치(5)를 가지며, 상기 데이터 프로토콜 장치(5)는 블록(5a, 5b)으로 이루어지고, 상기 블록(5a, 5b)은 프로세서측에서 정해진 수(n 또는 l)의 데이터 채널(9 또는 17), 버스측에서 정해진 수(k 또는 m)의 데이터 채널(11 또는 15), 그리고 입력채널로부터의 데이터를 출력 채널로 보내기 위한 변환 수단(13 또는 19)을 가지며, 상기 변환 수단(13 또는 19)은 데이터 프로토콜의 함수로 한 개 이상의 데이터 제어 신호(29 또는 35b)를 내보내는 멀티플렉서 스테이지(23, 26, 또는 33, 36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 컨트롤러.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 프로토콜 장치(5)는 송신 블록(5a)을 포함하고, 상기 송신 블록(5a)은 프로세서측에 정해진 수(n)의 데이터 입력 채널(9), 버스측에 정해진 수(k)의 데이터 출력 채널(11), 그리고 입력 채널로부터의 데이터를 출력 채널로 보내는 변환 수단(13)을 포함하며, 상기 변환 수단(13)은 데이터 프로토콜의 함수로 한개 이상의 데이터 전송 제어 신호(29)를 내보내는 송신 멀티플렉서 스테이지(23, 26)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 전자 컨트롤러.
  3. 제 2 항에 있어서, 과량의 전송 처리를 방지하기 위해 데이터 전송 제어 신호(29)를 처리하는 오버로드 방지 유닛(27)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 전자 컨트롤러.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 프로토콜 장치(5)는 수신 블록(5b)을 포함하고, 상기 수신 블록(5b)은 버스측에 정해진 수(m)의 데이터 입력 채널(15), 프로세서측에 정해진 수(l)의 데이터 출력 채널(17), 그리고 입력 채널로부터의 데이터를 출력 채널로 보내는 변환 수단(19)을 포함하며, 상기 변환 수단(19)은 데이터 프로토콜의 함수로 한개 이상의 데이터 전송 제어 신호(35b)를 내보내는 수신 멀티플렉서 스테이지(33, 36)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 전자 컨트롤러.
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