KR101125671B1 - 타임 스탬프를 이용한 캔 통신 프로토콜 오류검출 방법 - Google Patents

타임 스탬프를 이용한 캔 통신 프로토콜 오류검출 방법 Download PDF

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Abstract

1980년대 보쉬에 의해 자동차 애플리케이션용으로 처음 개발된 CANBus는 데이터 수집은 물론 실시간 제어에 사용할 수 있는 대역폭을 가지고 있어 전 세계적으로 차량 시스템에 사용되어 왔다. 2000년대에 들어서면서부터 트랙터를 비롯한 농기계에도 CANBus의 사용이 시작되었다.
본 발명은 전기자동차 및 농기계에 장착된 각 제어기간 CAN 통신에서 제어기의 고장 혹은 모터 등의 액추에이터 고장, CAN 통신 라인의 단선으로 인한 통신 오류를 실시간으로 진단하고 발생된 에러에 대해서 신속하고 정확하게 원인을 파악하고 다시 정상동작 할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
주 제어기가 주변장치의 상태 정보 신호를 획득할 경우에, 획득된 신호에는 신호를 보냈을 때의 시간 정보가 들어 있으며, 주 제어기가 주변장치의 요청에 따라서 자신의 상태 정보를 송신할 때에도 시간 정보를 포함해서 송신하게 되면, 주 제어기와 주변장치 사이에서 이루어지는 CAN 통신을 통해서 서로 간에 에러나 고장이 있는지를 실시간으로 파악함으로써, 전기자동차 및 농기계를 효율적으로 사용하는데 상당한 도움이 될 것으로 판단된다.

Description

타임 스탬프를 이용한 캔 통신 프로토콜 오류검출 방법{CAN protocol communication error detection method using time stamp}
본 발명은 캔 통신 프로토콜 오류검출 방법에 관한 것으로, 특히 타임 스탬프(time stamp)를 이용한 캔(CAN) 통신 프로토콜 오류검출 방법에 관한 것이다.
전기 자동차와 농기계에 내장되어 있는 센서 및 액추에이터 등의 주변장치를 제어할 경우에 1980년대 보쉬에 의해 자동차 애플리케이션용으로 처음 개발된 CAN 프로토콜 기반의 통신을 이용한다.
CAN 통신은 전기적인 노이즈에 매우 강하다는 점, 한 개의 버스라인에 최대 110개의 노드를 연결할 수 있다는 점, 데이터 프레임에 CRC가 있음으로써 하드웨어적인 오류보정이 가능하다는 점, 최대 1Mbps로 통신 속도가 빠르다는 점, 최대 1,000미터의 먼거리 까지도 40kbps로 통신이 가능하다는 점, 플러그 앤 플레이 기능을 제공한다는 점 등 장점이 매우 많다.
KR1020020080632A
본 발명은 전기자동차 및 농기계의 주 제어기와 주변장치 제어에 이용되는 CAN 통신에 관한 것으로, 주변기기 제어기의 고장, 센서 및 액추에이터 고장, CAN 통신 라인의 단선으로 인한 통신 에러를 해결하기 위한 방법을 제시한다.
본 발명에서는 각 제어기간 CAN 통신 시에, 통신 프로토콜에 타임 스탬프를 추가하는 방법을 제시한다. 즉, 주 제어기가 주변장치의 현재 상태 정보를 요청하면 주변장치는 요청된 정보에 현재의 시간을 나타내는 타임 스탬프를 추가하고 송신하면, 주 제어기는 주변장치에서 송신한 정보 안의 타임 스탬프 정보를 통해서 현재의 정보가 정확한지를 판단하게 된다. 역으로, 주변장치가 주 제어기의 현재 상태 정보를 요청하면, 주 제어기는 자신의 현재 상태 정보에 타임 스탬프를 추가해서 송신을 한다. 이러한 결과로 인해서 주변장치의 고장, 센서 및 액추에이터 고장, CAN 통신 라인의 단선으로 인한 통신 에러를 인식하도록 한다.
CAN 통신 프로토콜에 타임 스탬프를 추가하면 주변기기 제어기의 고장, 센서 및 액추에이터 고장, CAN 통신 라인의 단선으로 인한 통신 오류를 실시간 모니터링 함으로써 에러 원인을 찾고 수정한 후에 전기자동차 및 농기계가 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 캔 통신 프로토콜을 이용한 통신방법의 블록도
도 2는 본 발명에 따른 획득 신호의 타임 스탬프 비트 정보 구조도
도 3은 본 발명에 따른 전송 신호의 타임 스탬프 비트 정보 구조도
도 1은 본 발명에 따른 캔 통신 프로토콜을 이용한 통신방법의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 각 제어기간 CAN 통신 시에, 통신 프로토콜에 타임 스탬프를 추가하는 방법을 제시한다. 즉, 주 제어기(Node 1)가 주변장치(Node 2)의 현재 상태 정보를 요청하면 주변장치(Node 2)는 요청된 정보에 현재의 시간을 나타내는 타임 스탬프를 추가하여 송신하다.
이때, 상기 주 제어기(Node 1)는 주변장치(Node 2)에서 송신한 정보 안의 타임 스탬프 정보를 통해서 현재의 정보가 정확한지를 판단하게 된다.
역으로, 주변장치(Node 2)가 주 제어기(Node 1)의 현재 상태 정보를 요청하면, 주 제어기(Node 1)는 자신의 현재 상태 정보에 타임 스탬프를 추가해서 송신을 한다. 이러한 결과로 인해서 주변장치의 고장, 센서 및 액추에이터 고장, CAN 통신 라인의 단선으로 인한 통신 에러를 인식하도록 한다.
도 2는 획득 신호의 CAN ID/Priority 비트(101)와 DLC 비트(102)와 DATA Frame 비트(103)로 구성되며 DATA Frame 비트(103) 안에 본 발명에 따른 타임 스탬프의 Time 정보 비트(104)를 내장하며, 타임 스탬프의 Time 정보 비트(104)는 Month 비트(105), Day 비트(106), Hour 비트(107), Minute 비트(108), Second 비트(109)로 구성된다.
도 3은 전송 신호의 CAN ID/Priority 비트(201)와 DLC 비트(202)와 DATA Frame 비트(203)로 구성되며 DATA Frame 비트(203) 안에 본 발명에 따른 타임 스탬프의 Time 정보 비트(204)를 내장하며, 타임 스탬프의 Time 정보 비트(204)는 Hour 비트(205), Minute 비트(206), Second 비트(207)로 구성된다.
본 발명은 전기자동차 및 농기계와 같이 전자 제어에 CAN 통신을 사용하는 분야에 대해서 고려한다. 주 제어기는 CAN 프로토콜 통신을 통해서 센서, 액추에이터 등의 주변장치를 제어하며, 주변장치의 현재 상태를 실시간으로 파악한다.
주 제어기가 주변장치에 상태 정보를 요청할 때마다 주변장치는 현재 자신의 상태 정보를 보내게 된다. 하지만, 주변장치가 고장 상태일 경우에는 주 제어기의 명령어를 인식할 수 없으므로 자신의 현재 상태 정보를 주 제어기에 보낼 수가 없다. 또한, 주변장치가 자신의 상태 정보를 주 제어기에 보냈지만, 일시적인 현상 혹은 통신 라인의 장애로 인해서 주 제어기에 정보가 전달되지 않거나 잘못된 정보가 전달될 수도 있다.
상기와 같이 주변장치의 고장, 센서 및 액추에이터 고장, CAN 통신 라인의 단선으로 인한 통신 에러 등으로 인해서 문제가 발생될 경우에, 성공적으로 통신이 이루어진 마지막 시점의 시간을 알면, 주변장치의 상태를 파악하는데 크게 도움이 될 것이다.
즉, 요청된 정보에 현재의 시간을 나타내는 타임 스탬프를 추가하고 송신하면, 주 제어기는 주변장치에서 송신한 정보와 타임 스탬프를 현재의 시간과 비교해서, 주 제어기에 설정한 시간이 경과되었을 때 수신된 정보를 에러로 간주하도록 함으로써 에러를 인식하고 이에 대한 대책을 수립할 수 있다.
본 발명은 전기자동차의 출현 및 농기계의 IT 접목화로 인해 CAN 통신이 중요한 상황에서 CAN 통신 프로토콜에 타임 스탬프 정보를 추가함으로써, 실시간 통신 에러 발견 및 수리로 전기자동차 및 농기계의 효율적인 사용을 증대시킬 수 있다.
101 : 획득 신호의 CAN ID/Priority 비트
102 : 획득 신호의 DLC 비트
103 : 획득 신호의 DATA Frame 비트
104 : 획득 신호의 26비트 타임 스탬프 정보
105 : 획득 신호의 타임 스탬프 Month 비트
106 : 획득 신호의 타임 스탬프 Day 비트
107 : 획득 신호의 타임 스탬프 Hour 비트
108 : 획득 신호의 타임 스탬프 Minute 비트
109 : 획득 신호의 Second 비트
201 : 전송 신호의 CAN ID/Priority 비트
202 : 전송 신호의 DLC 비트
203 : 전송 신호의 DATA Frame 비트
204 : 전송 신호의 17비트 타임 스탬프 정보
205 : 전송 신호의 타임 스탬프 Hour 비트
206 : 전송 신호의 타임 스탬프 Minute 비트
207 : 전송 신호의 타임 스탬프 Second 비트

Claims (1)

  1. CAN 통신방식에서의 오류 검출 방법에 있어서,
    주 제어기가, 주변장치에 현재 상태 정보를 요청하는 단계;
    상기 주변장치가 현재 상태 정보 및 타임 스탬프가 포함된 CAN 메세지를 상기 주 제어기에 송신하는 단계;
    상기 타임 스탬프와 현재 시간을 비교한 결과 설정한 시간이 경과된 것으로 판단되면, 상기 주 제어기가 상기 주변장치로부터 수신한 현재 상태 정보를 에러로 간주하는 단계;를 포함하고,
    상기 CAN 메세지는,
    상기 현재 상태 정보가 포함된 데이터 프레임을 포함하고,
    상기 데이터 프레임 중 일부는 상기 타임 스탬프에 할당되며,
    상기 타임 스탬프에는, Month 비트, Day 비트, Hour 비트, Minute 비트 및 Second 비트가 포함되는 것을 특징으로 하는 CAN 통신방식에서의 오류 검출 방법.
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