KR101198724B1

KR101198724B1 - 캔통신 에러 검출 및 대처방법

Info

Publication number: KR101198724B1
Application number: KR1020070054846A
Authority: KR
Inventors: 김정환; 신정헌
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2012-11-12
Also published as: KR20080107046A

Abstract

본 발명은 캔(CAN: Controller Area Network) 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 제어기간 통신에서 제어기의 고장이나 통신 라인의 단선 및 단락으로 인한 버스 오프(Bus Off) 및 타임아웃(Time Out) 에러를 진단하여 대처하도록 하는 캔통신 에러 검출 및 대처방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 캔통신 에러 검출 및 대처방법은, ECU에서 내부 레지스터를 통하여 주기적으로 제1버스 오프 인지를 감지하는 단계와, 상기 제1버스 오프가 감지된 경우에 ECU에 포함되어 있는 CAN 컨트롤러를 초기화하거나, 레지스터를 리셋하고 관련 파라미터를 재초기화하는 단계와, 상기 재초기화한 후에도 계속 제2버스 오프가 발생하는 경우에 통신을 일시 중단하고, 고장 내역을 저장하는 단계와, 상기 제2버스 오프로부터 소정시간이 경과한 후 통신을 반복 재시도하여 제3버스 오프가 연속으로 발생하는 경우에 통신을 재중단하는 단계와, 상기 통신을 재중단한 후 림프-홈(Limp-home) 모드로 진입하여 최소 정보를 공유하는 제한적 기능을 수행하고, 통신으로 받아야 할 제어 파라미터를 디폴트 값으로 설정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

CAN, 버스 오프, 메시지 프레임, 에러 검출

Description

캔통신 에러 검출 및 대처방법{Error Detection Method for robust CAN communication in Vehicles}

도 1은 버스 오프의 개념을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 버스 오프 대처 방법의 순서도,

도 3은 ECU 내부 문제에 의한 캔통신 에러의 개념을 나타내는 도면,

도 4a와 도 4b는 본 발명의 제2실시예와 제3실시예에 따른 ECU 내부 문제에 의한 에러 검출 및 대처방법의 순서도,

도 5a와 도 5b는 일반적인 CAN 메시지 프레임과 도 4에 의한 검출 방법을 위한 CAN 메시지 프레임의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전송노드 12: 메모리

14: CPU 16: 캔 컨트롤러

18: 트랜시버 20: 수신노드

22: 트랜시버 24: 캔 컨트롤러

26: CPU 28: 메모리

30: 와이어링 40,50: 캔 메시지 프레임

고급 차량으로 갈수록 차량내 전자제어장치 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 CAN통신이다.

오늘날 대부분의 차량에는 각각 독립적인 기능을 수행하는 여러 제어기들이 장착되며, 이들 제어기는 캔통신 버스(CAN_H, CAN_L)를 통해 연결되고, 각 제어기 에 포함되어 있는 CAN 컨트롤러에 의해 각 독립적인 제어정보에 대한 메시지의 송수신으로 차량의 거동이 최적의 상태로 유지된다.

이때, 제어정보의 송수신 도중에 오류(비트 에러, 폼(Form) 에러 등)가 발생하게 되면 재전송 혹은 수신 신호의 무시가 이루어진다,

이와 같이 CAN통신 버스를 통한 메시지의 송수신에서 제어기의 고장 혹은 통신 라인의 단선/단락 등으로 인하여 메시지의 송수신이 불가한 경우가 발생되는데이런 고장을 통칭하여 "CAN통신 에러"라 한다.

상술한 다양한 에러가 발생 시 해당 제어기 및 이를 감지한 제어기는 에러 프레임을 반복 전송하게 되고 네트워크에 악영향을 주게 됨으로써 버스 라인은 통신 불능 상태가 된다.

이는 차량의 거동을 능동적으로 제어하지 못하게 하는 문제점을 유발한다

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, CAN 통신을 하는 차량 제어기간 메시지 송/수신에 대하여 체크함으로써, CAN 통신에 대한 에러를 진단하고, 통신 에러의 자기 진단을 통해 차량의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 캔통신 에러 검출 및 대처방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 캔통신 에러 검출 및 대처방법은, ECU에서 내부 레지스터를 통하여 주기적으로 제1버스 오프 인지를 감지하는 단계와;

상기 제1버스 오프가 감지된 경우에 ECU에 포함되어 있는 CAN 컨트롤러를 초기화하거나, 레지스터를 리셋하고 관련 파라미터를 재초기화하는 단계와;

상기 재초기화한 후에도 계속 제2버스 오프가 발생하는 경우에 통신을 일시 중단하고, 고장 내역을 저장하는 단계와;

상기 제2버스 오프로부터 소정시간이 경과한 후 통신을 반복 재시도하여 제3버스 오프가 연속으로 발생하는 경우에 통신을 재중단하는 단계와;

상기 통신을 재중단한 후 림프-홈(Limp-home) 모드로 진입하여 최소 정보를 공유하는 제한적 기능을 수행하고, 통신으로 받아야 할 제어 파라미터를 디폴트 값으로 설정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 버스 오프의 개념을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 버스 오프 대처 방법의 순서도이다.

CAN 통신라인에 문제(단선 또는 단락)가 발생하거나 노드에 문제가 발생하는 경우에 다양한 형태의 에러(Bit Error, Stuff Error, CRC Error, Form Error, ACK Error)가 발생되며, 에러를 감지한 수신 노드 및 전송 노드는 에러 발생시 마다 에러 카운터를 증가시키고, 정상적인 송수신이 이루어지면 각 노드는 에러 카운터를 감소시킨다.

이에 따라 문제가 있는 노드로부터의 반복 전송(무한 반복)에 의해 통신 불능 상태가 발생하고 이를 방지하기 위한 대처 방법이 도 2의 순서도이다.

도 2의 순서도에서 ECU는 내부 레지스터를 통하여 주기적으로 버스 오프 인지를 감지하다가(S202) 버스 오프가 감지되면 내부에 탑재된 소프트웨어로 ECU에 포함되어 있는 CAN 컨트롤러를 초기화하거나, 레지스터를 리셋하고 관련 파라미터를 재초기화한다(S204).

상기 재초기화한 후에도 계속 버스 오프가 발생하는 경우에(S206) 통신을 일시 중단하고(S208), 에러의 원인을 와이어링 불량이나 하드웨어 문제 등으로 판단하여 고장코드를 저장한다(S209).

다음 상기 206단계의 버스 오프로부터 50~100㎳ 경과한 후 통신을 반복 재시도하여(S210) 10회 연속 버스 오프가 감지될 경우(S212) 통신을 재중단하고(S214) 림프-홈(Limp-home) 모드로 진입한다(S216).

상기 림프-홈은 차량이 고장으로 엔진이 정지하려고 할 때 엔진의 손상을 막고자 스로틀 개도각을 운전자가 정하지 않고 ECU가 조절하여 차량을 공장으로 입고 되도록 유도하는 장치이다.

상기 림프-홈 모드로 진입한 후에 배선(Hard-Wired) 백업과 보조 통신 수단 등을 통한 최소 정보를 공유하는 제한적 기능을 수행하고(S218), 통신으로 받아야 할 제어 파라미터를 디폴트 값으로 설정한다(S220).

도 3은 ECU 내부 문제에 의한 캔통신 에러의 개념을 나타내는 도면이다.

전송노드(10)의 캔 컨트롤러(16)와 트랜시버(18), 수신노드(20)의 트랜시버(22)와 캔 컨트롤러(24), 전송노드(10)와 수신노드(20)의 양 트랜시버(18~22)를 연결하는 와이어링(30) 구간에는 프로토콜 정의에 따른 에러를 검출한다.

그러나 나머지 구간 즉, 전송노드(10)와 수신노드(20)의 ECU 내부(전송노드의 메모리(12)와 CPU(14) 구간, 수신노드(20)의 CPU(26)와 메모리(28) 구간) 문제로 인한 통신 데이터 처리 문제가 발생하는 경우는 도 4a와 도 4b의 순서도를 수행하여 에러를 수행하고 대처한다.

상기 ECU 내부 문제의 첫번째 원인은 내부 메모리 문제로서 메모리의 내부적인 에러, 잘못된 메모리 주소값 참조로 인한 데이터 손실과, 두번째 원인은 수행시간 부족이나 인터럽트 폭주 등에 의한 송/수신용 데이터 처리 불가이다.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 제2실시예와 제3실시예에 따른 ECU 내부 문제에 의한 에러 검출 및 대처방법의 순서도로서, 도 4a는 내부 메모리 문제에 의한 에러 검출 방법의 순서도이다.

도 4a는 메시지 체크섬(check sum)을 이용하여 메시지 데이터의 일관성(consustency)을 확인한다.

전송노드(10)의 메모리(12)에서 전송할 메시지를 CPU(14)로 전송하면(S402), CPU(14)는 전달받은 메시지 데이터를 기준으로 신(new) 체크섬을 연산하여(S404), 이전의 구(old) 체크섬과 비교한다(S406).

상기 신 체크섬과 구 체크섬이 같으면 내부 메모리에 문제가 없는 것으로 판단하여 신 체크섬을 포함한 메시지를 재구성한 후(S408), 전송 카운터 + 1를 포함한 메시지를 재구성하여(S410), 재구성한 메시지를 전송노드(10)의 CAN 컨트롤러(16)로 전송한다(S412).

상기 S406단계에서 신 체크섬과 구 체크섬이 다르면, 내부 메모리에 문제가 있는 것으로 판단하여 현재 메모리 에러 카운터를 1 증가한 후(S414), 최대 에러 카운터와 비교한다(S416).

현재 에러 카운터가 최대 에러 카운터 미만인 경우에 CPU(14)는 메모리(12)에 메시지 재전송을 요구하고(S422), 이에 따라 메모리(12)는 S402단계를 수행한다.

그리고 현재 에러 카운터가 최대 에러 카운터와 같은 경우에 CPU(14)는 메모리 영역을 초기화하고(S418), 상기 내부 메모리에 문제가 있다는 자기진단코드(Diagnostic Trouble Code : DTC)를 발생하여 고장 내역을 저장한다(S420).

도 4b는 송/수신용 데이터 처리 문제의 에러를 검출하는 방법에 관한 것으로서, 메시지 전송시 매회 전송 카운터를 기록하여 보냄으로써 미수신 여부를 확인한다.

수신노드(20)의 CPU(26)는 캔 컨트롤러(24)로부터 수신 메시지를 입력받아(S432), 메모리(28)부터 이전 수신 메시지의 전송 카운터를 읽어들여(S434) 이전 전송 카운터 +1한 값과 수신된 전송 카운터를 비교한다(S436).

상기 이전 전송 카운터 +1한 값이 수신된 전송 카운터와 같은 경우에 메시지가 정상적으로 수신된 것으로 판단하여 수신된 메시지의 신 체크섬 값을 연산하고(S438), 에러 테스트 완료된 수신 메시지와 신 체크섬을 메모리(28)에 저장한다(S440).

상기 S436단계에서 이전 전송 카운터 +1한 값이 수신된 전송 카운터와 다른 경우에, 메시지가 정상적으로 수신되지 않은 것으로 판단하여 다시 이전 전송 카운 터와 수신된 전송 카운터를 비교한다(S442).

상기 이전 전송 카운터와 수신 전송 카운터가 같으면 CPU(26)는 CAN 컨트롤러(24)에 메시지 재전송을 요구하고(S452), CAN 컨트롤러(24)는 이에 따라 S432단계를 수행한다.

그리고 상기 이전 전송 카운터와 수신 전송 카운터가 다르면 메시지 손실로 판단하여(S444) DTC를 발생하고 고장 내역을 메모리(28)에 저장한다(S446).

도 5a와 도 5b는 일반적인 CAN 메시지 프레임과 도 4에 의한 검출 방법을 위한 CAN 메시지 프레임의 구성도이다.

도 5a의 일반적인 CAN 메시지 프레임(40)은 CAN 메시지 ID 영역(42)과 데이터 1~8 영역(44a,…,44h)으로 이루어진다.

도 5b의 도 4에 의한 검출 방법을 위한 CAN 메시지 프레임(50)은 CAN 메시지 ID 영역(52a)과 데이터 1~6 영역(54a,…,54f)과 전송 카운터 영역(56)과, 체크섬 영역(58)으로 이루어진다.

상기 전송 카운터 영역(56)은 일반적인 CAN 메시지 프레임(40)에서 데이터 7 영역(44g)에 해당하는 1바이트를 사용한다.

따라서 0~255의 범위를 가지며 전송 카운터의 오버플로우(overflow)를 막기 위해 255인 경우 0으로 초기화된다.

상기 체크섬 영역(58)은 일반적인 CAN 메시지 프레임(40)에서 데이터 8 영역에 해당하는 1바이트를 사용한다.

상기 체크섬 영역(58)은 데이터 1 영역(54a)에서 데이터 6 영역(54f)까지의 비트를 합하여 계산하는 모듈 256 방식을 취한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, CAN 통신을 수행하는 차량 제어기간 메시지 송/수신에 대하여 체크함으로써, CAN 통신에 대한 에러를 진단하고, 통신 에러의 자기 진단을 통해 차량의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있으며, 이에 따라 CAN 통신 버스의 강건성 향상과 통신 효율성을 제공할 수 있다.

Claims

ECU에서 내부 레지스터를 통하여 주기적으로 제1버스 오프 인지를 감지하는 단계와;

상기 제1버스 오프가 감지된 경우에 ECU에 포함되어 있는 CAN 컨트롤러를 초기화하거나, 레지스터를 리셋하고 관련 파라미터를 재초기화하는 단계와;

상기 재초기화한 후에도 계속 제2버스 오프가 발생하는 경우에 통신을 일시 중단하고, 고장 내역을 저장하는 단계와;

상기 제2버스 오프로부터 소정시간이 경과한 후 통신을 반복 재시도하여 제3버스 오프가 연속으로 발생하는 경우에 통신을 재중단하는 단계와;

상기 통신을 재중단한 후 림프-홈(Limp-home) 모드로 진입하여 최소 정보를 공유하는 제한적 기능을 수행하고, 통신으로 받아야 할 제어 파라미터를 디폴트 값으로 설정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔통신 에러 검출 및 대처방법.
제 1 항에 있어서,

상기 소정시간은 50~100㎳인 것을 특징으로 하는 캔통신 에러 검출 및 대처방법.
전송노드의 메모리에서 전송할 메시지를 CPU로 전송하는 경우에, 상기 CPU에 서 전달받은 메시지 데이터를 기준으로 신(new) 체크섬(check sum)을 연산하여, 이전의 구(old) 체크섬과 비교하는 단계와;

상기 신 체크섬과 구 체크섬이 같은 경우에 신 체크섬을 포함한 메시지를 재구성한 후, 전송 카운터 +1를 포함한 메시지를 재구성하여 그 재구성한 메시지를 전송노드의 CAN 컨트롤러로 전송하는 단계와;

상기 신 체크섬과 구 체크섬이 다른 경우에 현재 메모리 에러 카운터를 +1 증가한 후, 최대 에러 카운터와 비교하는 단계와;

상기 현재 에러 카운터가 최대 에러 카운터 미만인 경우에 CPU에서 메모리에 메시지 재전송을 요구하는 단계와;

상기 현재 에러 카운터가 최대 에러 카운터와 같은 경우에 CPU에서 메모리 영역을 초기화하고, 자기진단코드(DTC)를 발생하여 고장 내역을 저장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔통신 에러 검출 및 대처방법.
수신노드의 CPU에서 캔 컨트롤러로부터 수신 메시지를 입력받는 경우에, 메모리부터 이전 수신 메시지의 전송 카운터를 읽어들여 이전 전송 카운터 +1한 값과 수신된 전송 카운터를 비교하는 단계와;

상기 이전 전송 카운터 +1한 값이 수신된 전송 카운터와 같은 경우에 신 체크섬 값을 연산하고, 에러 테스트 완료된 수신 메시지와 신 체크섬을 메모리에 저장하는 단계와;

상기 이전 전송 카운터 +1한 값이 수신된 전송 카운터와 다른 경우에 이전 전송 카운터와 수신된 전송 카운터를 비교하는 단계와;

상기 이전 전송 카운터와 수신 전송 카운터가 같은 경우에 CAN 컨트롤러에 메시지 재전송을 요구하는 단계와;

상기 이전 전송 카운터와 수신 전송 카운터가 다른 경우에 DTC를 발생하고 고장 내역을 메모리에 저장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔통신 에러 검출 및 대처방법.
제 3 항 또는 제 4항에 있어서,

상기 캔 메시지의 송수신에 사용되는 프레임은 CAN 메시지 ID 영역과, 데이터 1~6 영역과, 전송 카운터 영역 및 체크섬 영역으로 이루어지고, 상기 전송 카운터 영역은 0~255의 범위를 가지며 전송 카운터가 255인 경우 0으로 초기화되는 것을 특징으로 하는 캔통신 에러 검출 및 대처방법.