KR101165046B1 - 캔-버스 제어 모듈 및 제어 방법 - Google Patents

캔-버스 제어 모듈 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

각 전자 제어 유닛에 의해 CAN-버스 상에서 발생된 CAN 신호를 식별하고 각 CAN 신호의 입력 시간을 측정하는 데이터 식별부; 매 루프마다 상기 CAN-버스의 전체 부하를 계산하고 계산된 CAN-버스 부하 및 상기 측정된 입력 시간을 기반하여 CAN-버스 부하 최적화를 위한 각 전자 제어 유닛의 데이터 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행하는 오프셋 조절부; 및 상기 오프셋 조절에 상응하는 오프셋 보정 명령을 각 전자 제어 유닛에 송출하는 오프셋 보정 명령 송출부를 포함하는 CAN-버스 제어 모듈이 제공된다.
본 발명에 의하면, CAN-버스 제어 모듈이 각 전자 제어 유닛내에 구비된 CAN 컨트롤러부터 각 신호의 입력 시간을 측정하여 각 전자 제어 유닛내의 CAN 컨트롤러의 메시지 전송 시간 오프셋을 조절하도록 CAN-버스를 통해 명령을 내림으로써 동기화가 필요한 신호들은 같은 타이밍으로 전송하도록 하고 그렇지 않은 경우에는 전송 시간 오프셋을 분산 시킴으로써 CAN-버스의 통신을 최적화할 수 있다.

Description

캔-버스 제어 모듈 및 제어 방법{CONTROLLER AREA NETWORK-BUS CONTROLLING MODULE AND THE CONTROLLING MEHOD THEROF}
본 발명은 캔(CAN: Controller Area Network) 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 제어기간 통신에서 각 메시지간의 동기화를 수행하기 위해 캔 버스를 제어하는 캔-버스 제어 모듈 및 제어 방법에 관한 것이다.
고급 차량으로 갈수록 차량내 전자 제어 장치 및 멀티미디어 장비가 증가되고, 이러한 분리 시스템들을 상호 연결하기 위해서 일반적으로 사용되는 배선 장치는 믿어지지 않을 정도의 엄청난 케이블을 필요로 한다.
이것은 전체적인 차량의 무게와 제조 비용에서 상당한 부분을 차지하며 신뢰성 저하 및 품질 문제 발생 요소의 증가를 가져와 근본적인 대책이 필요하게 되었다.
이 문제의 확실한 해결책은 이러한 모든 시스템들을 차량 둘레에서 실행되는 한 개 혹은 두 개의 전선들로 구성된, 사무실의 데스크탑들을 함께 연결한 것과 같은 방식인, 하나의 공통 네트워크 버스에 연결하는 것이다.
상기 공통 네트워크 버스는 차량에서의 배선 양을 획기적으로 감소시키며, 네트워크 인터페이스 칩들이 아주 저렴한 이상, 차량의 총 제조 비용도 감소된다.
이것이 바로 계측 제어기간 통신망인 캔(CAN: Controller Area Network)통신이다.
오늘날 대부분의 차량에는 각각 독립적인 기능을 수행하는 여러 제어기 유닛들이 장착되며, 이들 제어기 유닛은 캔통신 버스(CAN_H, CAN_L)를 통해 연결되고, 각 전자 제어 유닛에 포함되어 있는 CAN 컨트롤러에 의해 각 독립적인 제어정보에 대한 메시지의 송수신으로 차량의 거동이 최적의 상태로 유지된다.
도 1은 종래의 CAN-버스 통신 방식에서 CAN-버스에 통신 부하가 과도하게 발생하는 경우를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 최초 차량 전원 인가 시 각 전자 제어 유닛별(Message A, Message B, Message C)로 기동(Wake-up) 시간이 일정하지 않고 서로 다르므로 CAN 전송시 시작 시점이 다르다. 아울러, CAN 전송 주기도 제 각각이므로 각 신호들이 동기화되지 않으며 CAN-버스의 통신 부하도 시간에 따라 일정치 않다.
이에 따라, 도시된 바와 같이 시간에 따라 CAN-버스에 통신 부하가 과도한 경우가 발생하게 된다. CAN 버스에 통신 부하가 과도하게 되면 각 제어기들은 에러 프레임을 발생시킬 가능성이 높아지고 에러 프레임을 반복 전송하게 되고 네트워크에 악영향을 주게 됨으로써 CAN 버스 라인은 통신 불능 상태가 된다. 이는 차량의 거동을 능동적으로 제어하지 못하게 하는 문제점을 유발한다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 차량내에 구비된 각 전자 제어 유닛에 포함되어 있는 CAN 컨트롤러에 의해 각 독립적인 제어정보에 대한 메시지의 송수신시 전송시간의 동기화를 구현하여 CAN-버스의 통신 최적화를 도모할 수 있는 CAN-버스 제어 모듈 및 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 메시지 전송을 위해 각 전자 제어 유닛에 의해 CAN-버스 상에서 발생된 CAN 신호를 식별하고 각 CAN 신호의 입력 시간을 측정하는 데이터 식별부; 매 루프마다 상기 CAN-버스의 전체 부하를 계산하고 계산된 CAN-버스 부하 및 상기 측정된 입력 시간을 기반하여 CAN-버스 부하 최적화를 위한 각 전자 제어 유닛의 메시지 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행하는 오프셋 조절부; 및 상기 오프셋 조절에 상응하는 오프셋 보정 명령을 각 전자 제어 유닛에 송출하는 오프셋 보정 명령 송출부를 포함하는 CAN-버스 제어 모듈이 제공된다.
바람직하게는, 상기 오프셋 조절부는 각 전자 제어 유닛으로부터 발생된 CAN 신호로부터 메시지 전송 사이클을 서로 비교하여 동기화가 필요한 신호들이 있는지 판별하여 동기화가 필요한 CAN 신호들이 있는 경우 임의의 전자 제어 유닛으로부터 발생된 임의의 CAN 신호에 동기화를 시키기 위해 다른 전자 제어 유닛의 메시지 전송 시간의 오프셋을 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 오프셋 조절부는 CAN-버스의 전체 부하에 기반하여 메시지 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 메시지 전송을 위해 각 전자 제어 유닛에 의해 CAN-버스 상에서 발생된 CAN 신호를 식별하고 각 CAN 신호의 입력 시간을 측정하는 단계; 매 루프마다 상기 CAN-버스의 전체 부하를 계산하고 계산된 CAN-버스 부하 및 상기 측정된 입력 시간을 기반하여 CAN-버스 부하 최적화를 위한 각 전자 제어 유닛의 메시지 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행하는 단계; 및 상기 오프셋 조절에 상응하는 오프셋 보정 명령을 각 전자 제어 유닛에 송출하는 단계를 포함하는 CAN-버스 제어 모듈의 제어 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 오프셋 조절 단계는 각 전자 제어 유닛으로부터 발생된 CAN 신호로부터 메시지 전송 사이클을 서로 비교하여 동기화가 필요한 신호들이 있는지 판별하여 동기화가 필요한 CAN 신호들이 있는 경우 임의의 전자 제어 유닛으로부터 발생된 임의의 CAN 신호에 동기화를 시키기 위해 다른 전자 제어 유닛의 메시지 전송 시간의 오프셋을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 오프셋 조절 단계는 CAN-버스의 전체 부하에 기반하여 메시지 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, CAN-버스 제어 모듈이 각 전자 제어 유닛내에 구비된 CAN 컨트롤러부터 각 신호의 입력 시간을 측정하여 각 전자 제어 유닛내의 CAN 컨트롤러의 메시지 전송 시간 오프셋을 조절하도록 CAN-버스를 통해 명령을 내림으로써 동기화가 필요한 신호들은 같은 타이밍으로 전송하도록 하고 그렇지 않은 경우에는 전송 시간 오프셋을 분산 시킴으로써 CAN-버스의 통신을 최적화할 수 있다.
도 1은 종래의 CAN-버스 통신 방식에서 CAN-버스에 통신 부하가 과도하게 발생하는 경우를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CAN-버스 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CAN-버스 제어 모듈이 CAN-버스 제어를 수행하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CAN-버스 제어 모듈이 각 제어기 유닛내의 CAN 컨트롤러와 통신을 수행하여 CAN-버스를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CAN-버스 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 CAN-버스 제어 모듈(100)은 복수의 전자 제어 유닛(200, 300, 400)과 CAN-버스(10)를 통하여 서로 데이터 통신을 수행하여 CAN-버스의 메시지 전송 부하를 제어할 수 있다.
여기에서는, CAN-버스 제어 모듈(100)이 복수의 전자 제어 유닛(20, 30, 40)과 별도의 유닛으로 구현되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 복수의 전자 제어 유닛(20, 30, 40) 중에서 선정된 어느 하나에 통합되어 구현될 수 있다. 예컨대, CAN 버스 제어 모듈(100)은 엔진 전자 제어유닛내에 통합되어 구현될 수 도 있다. 이외에도 상기 복수의 전자 제어 유닛은 EMS 유닛, TCU 유닛, ABS 유닛, CLU 유닛이 해당될 수 있다.
CAN 버스 제어 모듈(100)은 데이터 식별부(110), 오프셋 조절부(120), 오프셋 보정 명령 송출부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
데이터 식별부(110)는 CAN-버스(10) 상에서 발생하는 모든 CAN 데이터를 식별한다. 데이터 식별부(110)는 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)에 의해 CAN-버스(10)에 발생된 메시지 전송 요청 신호에 대하여 각 신호의 입력 시간을 측정한다. 예컨대, 데이터 식별부(110)는 식별된 CAN 메시지 신호의 도착시기를 각 전자 제어유닛(MCU)의 고유의 free run time TCNT 등과 같이 저장할 수 있다.
오프셋 조절부(120)는 매 루프(loop)마다 CAN-버스의 전체 부하를 계산하고 계산된 CAN-버스 부하에 기반하여 각 전자 제어 유닛의 메시지 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행한다.
오프셋 조절부(120)는 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)으로부터 발생된 메시지 전송 사이클을 서로 비교하여 동기화가 필요한 신호들이 있는지 판별한다. 오프셋 조절부(120)는 동기화가 필요한 신호들이 있는 경우 임의의 전자 제어 유닛(20)으로부터 발생된 임의의 신호에 동기화를 시키기 위해 다른 전자 제어 유닛(30)의 메시지 전송 신호의 오프셋을 조절한다.
오프셋 조절부(120)는 동기화를 위한 오프셋 조절이 완료되면, 전체 부하에 기반하여 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절을 수행한다.
오프셋 보정 명령 송출부(130)는 각 전자 제어 유닛에 대하여 계산된 오프셋 보정 명령을 각 전자 제어 유닛에 제공한다. 예컨대, 오프셋 보정 명령 송출부(130)는 동기화를 위한 오프셋 조절이 수행된 전자 제어 유닛에 대하여는 동기화를 위한 오프셋 보정 명령을 송출한다. 또한, 오프셋 보정 명령 송출부(130)는 전송 시간 오프셋 분산을 위한 오프셋 조절이 수행된 전자 제어 유닛에 대하여는 오프셋 분산을 위한 오프셋 보정 명령을 송출한다.
오프셋 보정 명령 송출부(130)로부터 송출된 오프셋 보정 명령을 수신한 각 전자 제어 유닛들은 해당 오프셋 보정 명령에 따라 자신의 메시지 전송 사이클을 조절하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CAN-버스 제어 모듈이 CAN-버스 제어를 수행하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 전자 제어 유닛들(20, 30, 40)이 CAN-버스(10)에 메시지 전송 신호를 요청하면, 데이터 식별부(110)는 CAN 버스(10) 상의 모든 CAN 메시지 데이터를 식별한다(S10). 데이터 식별부(110)는 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)에 의해 CAN 버스(10)에 발생된 각 신호의 입력 시간을 측정한다(S20).
오프셋 조절부(120)는 매 루프(loop)마다 CAN-버스 부하를 계산한다(S30). 오프셋 조절부(120)는 계산된 CAN-버스 부하에 기반하여 각 제어 유닛(20, 30, 40)의 메시지 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행한다.
오프셋 조절부(120)는 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)으로부터 발생된 메시지 전송 사이클을 서로 비교하여 동기화가 필요한 신호들이 있는지 판별한다(S40). 동기화가 필요한 신호들이 있는 경우 임의의 전자 제어 유닛(20)으로부터 발생된 임의의 신호에 동기화를 시키기 위해 다른 전자 제어 유닛(30)의 메시지 전송 신호의 오프셋을 조절한다(S50).
오프셋 조절부(120)는 동기화를 위한 오프셋 조절이 완료되면, 전체 부하에 기반하여 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절이 필요한지 여부를 판단한다(S60). 판단 결과, 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절이 필요한 경우에는 오프셋 조절부(120)는 오프셋 분산을 위한 오프셋 조절을 수행한다(S70).
오프셋 보정 명령 송출부(130)는 각 제어 유닛에 대하여 계산된 오프셋 보정 명령을 CAN-버스를 통해 각 제어 유닛(20, 30, 40)에 송출한다(S80). 예컨대, 오프셋 보정 명령 송출부(130)는 동기화를 위한 오프셋 조절이 수행된 제어 유닛에 대하여는 동기화를 위한 오프셋 보정 명령을 송출하고, 전송 시간 오프셋 분산을 위한 오프셋 조절이 수행된 제어 유닛에 대하여는 오프셋 분산을 위한 오프셋 보정 명령을 송출한다.
각 전자 제어 유닛들(20, 30, 40)은 오프셋 보정 명령 송출부(130)로부터 송출된 오프셋 보정 명령을 수신하여 해당 오프셋 보정 명령에 따라 자신의 메시지 전송 사이클을 조절하게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CAN-버스 제어 모듈이 각 전자 제어 유닛내의 CAN 컨트롤러와 통신을 수행하여 CAN 버스를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, CAN-버스 제어 모듈(100)은 최초 전원이 인가되어 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)이 기동(Ignition)되면 데이터 식별부(110)에 의해 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)내에 구비된 CAN 컨트롤러부터 CAN 버스(10)에 전송된 CAN 신호들(Message A, Message B, Message C)을 식별하여 메시지 전송 사이클을 인식하고 입력 시간을 측정한다(S101).
오프셋 조절부(120)는 식별된 CAN 신호들(Message A, Message B, Message C)에 근거하여 CAN-버스의 전체 부하를 계산하고 계산된 버스 부하에 기반하여 각 전자 제어 유닛에 대한 메시지 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행하게 된다.
오프셋 조절부(120)는 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)으로부터 발생된 메시지 전송 사이클을 서로 비교하여 동기화가 필요한 신호들이 있는지 판별한다. 예컨대, 전자 제어 유닛(20)의 CAN 신호(Message A)와 저낮 제어 유닛(30)의 CAN 신호(Message B)가 서로 동기화가 필요한 신호들이라면, 오프셋 조절부(120)는 CAN 신호(Message A)에 동기화시키기 위해 CAN 신호(Message B)의 오프셋 조절을 수행한다. 오프셋 보정 명령 송출부(130)은 오프셋 보정 명령을 전자 제어 유닛(30)에 송출한다(S102).
이에 따라 전자 제어 유닛(30)은 CAN 버스(10)를 통해 CAN-버스 제어 모듈(100)로부터 오프셋 보정 명령을 수신하여 전자 제어 유닛(20)의 CAN 신호에 동기화되도록 자신의 오프셋을 보정한다(S103).
오프셋 조절부(120)는 전자 제어 유닛(20)과 전자 제어 유닛(30)에 대한 동기화를 위한 오프셋 조절이 완료되면, 전체 부하에 기반하여 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절을 수행하게 된다. 예컨대, 오프셋 조절부(120)는 제어 유닛(30)에 대하여 전송 시간 오프셋 분산을 위한 오프셋 조절을 수행할 수 있다. 이에 따라, 오프셋 보정 명령 송출부(130)는 전자 제어 유닛(40)에 계산된 오프셋 보정 명령을 송출한다(S104). 오프셋 보정 명령 송출부(130)로부터 송출된 오프셋 보정 명령을 수신한 전자 제어 유닛(40)은 해당 오프셋 보정 명령에 따라 자신의 메시지 전송 사이클을 조절하게 된다(S105).
한편, CAN-버스 제어 모듈(100)은 각 신호의 오프셋 보정이 필요한 경우 이벤트 전송 방식으로 각 전자 제어 유닛(20, 30, 40)에게 오프셋 보정 명령을 송출할 수 도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : CAN-버스 20, 30, 40: 전자 제어 유닛
100 : CAN- 버스 제어모듈 110 : 데이터 식별부
120 : 오프셋 조절부 130: 오프셋 보정 명령 송출부

Claims (6)

  1. 메시지 전송을 위해 각 전자 제어 유닛에 의해 CAN-버스 상에서 발생된 CAN 신호를 식별하고 각 CAN 신호의 입력 시간을 측정하는 데이터 식별부;
    매 루프마다 상기 CAN-버스의 전체 부하를 계산하고 계산된 CAN-버스 부하 및 상기 측정된 입력 시간을 기반하여 CAN-버스 부하 최적화를 위한 각 전자 제어 유닛의 데이터 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행하는 오프셋 조절부; 및
    상기 오프셋 조절에 상응하는 오프셋 보정 명령을 각 전자 제어 유닛에 송출하는 오프셋 보정 명령 송출부를 포함하며;
    상기 오프셋 조절부는 CAN-버스의 전체 부하에 기반하여 데이터 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절을 수행하는 CAN-버스 제어 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오프셋 조절부는 각 전자 제어 유닛으로부터 발생된 CAN 신호로부터 데이터 전송 사이클을 서로 비교하여 동기화가 필요한 신호들이 있는지 판별하여 동기화가 필요한 CAN 신호들이 있는 경우 임의의 전자 제어 유닛으로부터 발생된 임의의 CAN 신호에 동기화를 시키기 위해 다른 전자 제어 유닛의 데이터 전송 시간의 오프셋을 조절하는 CAN-버스 제어 모듈.
  3. 삭제
  4. 메시지 전송을 위해 각 전자 제어 유닛에 의해 CAN-버스 상에서 발생된 CAN 신호를 식별하고 각 CAN 신호의 입력 시간을 측정하는 단계;
    매 루프마다 상기 CAN-버스의 전체 부하를 계산하고 계산된 CAN-버스 부하 및 상기 측정된 입력 시간을 기반하여 CAN-버스 부하 최적화를 위한 각 전자 제어 유닛의 데이터 전송 시간에 대한 오프셋 조절을 수행하는 단계; 및
    상기 오프셋 조절에 상응하는 오프셋 보정 명령을 각 전자 제어 유닛에 송출하는 단계를 포함하며;
    상기 오프셋 조절 단계는 CAN-버스의 전체 부하에 기반하여 데이터 전송 시간 오프셋을 분산하기 위한 오프셋 조절을 수행하는 단계를 포함하는 CAN-버스 제어 모듈의 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 오프셋 조절 단계는 각 전자 제어 유닛으로부터 발생된 CAN 신호로부터 데이터 전송 사이클을 서로 비교하여 동기화가 필요한 신호들이 있는지 판별하여 동기화가 필요한 CAN 신호들이 있는 경우 임의의 전자 제어 유닛으로부터 발생된 임의의 CAN 신호에 동기화를 시키기 위해 다른 전자 제어 유닛의 데이터 전송 시간의 오프셋을 조절하는 단계를 포함하는 CAN-버스 제어 모듈의 제어 방법.
  6. 삭제
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