KR101242398B1 - 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법 - Google Patents

듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치는 제1 컨트롤러, 제2 컨트롤러, 캔 트랜시버 및 AND 스위칭부를 포함한다. 상기 제1 컨트롤러는 센서로부터 입력받은 감지 데이터에 식별자를 포함시켜 제1 데이터를 전송하며, 상기 감지 데이터의 오류를 판단하여, 상기 오류가 검출되면 제1 오프 제어 신호를 전송한다. 상기 제2 컨트롤러는 상기 센서로부터 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제2 데이터를 산출하며, 상기 제1 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제1 데이터에 포함된 상기 식별자에 기초하여 상기 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여, 오류가 검출되면 제2 오프 제어 신호를 전송한다. 상기 캔 트랜시버는 상기 제1 컨트롤러로부터 상기 제1 데이터를 수신받아 캔(CAN) 버스를 통해 전송한다. 상기 AND 스위칭부는 상기 제1 및 제2 오프 제어 신호 중 적어도 하나가 입력될 경우, 상기 캔 트랜시버를 비활성화하는 인터럽트 신호를 출력한다. 이에 의하여, 컨트롤러 간 통신 없이 각각의 컨트롤러가 개별적으로 최종 데이터의 오류를 판단하고, 적어도 하나의 컨트롤러에서 오류 발생시 차량으로의 송신 출력을 제어하여 오류를 가진 위험한 데이터의 출력을 차단함으로써, 데이터 통신의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법{ERROR DETECTION APPARATUS AND METHOD FOR DUAL MICROCONTROLLER SYSTEM}
본 발명은 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에서 스티어링 조향각도 데이터를 연산 처리하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 캔(Controller Area Network:CAN)은 자동차 분야에서 엔진 관리 시스템, 자동변속장치, 에어백 시스템, 차체자세제어장치(ESP) 등에 사용되는 온-보드 전자제어장치(ECUs)들 간의 정보 교환에 사용되는 통신 프로토콜이다. CAN 프로토콜은 매우 높은 레벨의 안전성을 갖는 실시간 시리얼 방식의 브로드캐스팅 프로토콜로서, 고속의 ISO 11898과 저속의 ISO 11519-2로 정의된 국제 표준이다. 이러한 CAN 프로토콜은 두개의 메시지 프레임 형식을 제공하는데, CAN 표준 프레임은 11 비트 길이의 ID를 제공하고, CAN 확장 프레임은 29비트 ID를 제공한다.
그런데 CAN과 같이 실시간으로 운영되는 시스템에서 하나의 MCU(Micro Control Unit)를 사용할 경우에는 MCU에서 연산오류나 시스템 장애(fail), 혹은 데드 록(Dead Lock) 등의 장애가 발생될 경우, 데이터(Data)를 전송할 수 없게 되고, 이에 따라 실시간으로 데이터가 필요한 시스템에서는 데이터가 입력되지 않아 고장으로 인지하거나 오동작을 일으킬 수 있는 문제점이 있다. 특히, 차량에서 스티어링 조향각도 데이터를 연산 처리하는 시스템의 경우 실시간 데이터를 필요로 한다.
따라서, 실시간 데이터를 필요로 하는 조향각 산출 시스템에서 두 개의 센서 입력과 두 개의 MCU가 상호 제어 및 동기화 통신 등의 방법으로 상기 오류에 대한 부분을 해소하기 위한 시도가 연구되고 있다.
도 1을 참조하여, 종래의 듀얼 컨트롤러를 이용한 조향각 산출 시스템(10)은 센서(20)로부터 감지신호를 입력받아 듀얼로 구성된 MCU1(30) 및 MCU2(40)가 소정의 알고리즘에 따라 조향각을 산출하여 CAN 버스를 통해 차량 네트워크의 다른 노드들(ECU:Electronic Control Unit)에 전송한다. 이때 산출된 데이터(조향각 데이터)를 전송하기 위해MCU1(30) 및 MCU2(40)에 포함된 CAN모듈(35, 45)은 조향각 데이터를 CAN 프로토콜에 따른 메시지 프레임으로 형성한 후, CAN 트랜시버(50)를 통해 CAN 버스로 전송한다. 오류 검출에 있어서, MCU1(30) 및 MCU2(40)의 문제가 발생하는 경우에는 MCU 간 통신을 통해 상호 비교하고 상호 제어하여 출력의 오류를 방지 할 수 있다.
이러한 종래의 기술은 센서(20)의 값을 비교하여 상호 보완하는 방법을 사용하므로, 센서(20)의 입력 값에 대한 상호 연산이 동시에 수행되어야 비교부의 비교 연산이 정확히 되고, 이를 위해서 MCU간의 통신을 사용하여 상호 동기를 맞추는 방식으로 구현된다. 이 경우 MCU간 통신이 정상인 경우에만 두 MCU 중 하나의 MCU가 문제가 되었을 때 정상적인 MCU에서 제어가 가능하여 차량에 영향을 미치지 않게 할 수 있다.
그러나 컨트롤러 간 통신의 문제가 발생하는 경우에는 통신의 문제 인지와 출력 제어 사이에서 문제가 발생하여 정확한 데이터가 출력되지 않을 수 있다. 또한 MCU간의 통신 오류라는 것을 각각의 MCU가 인지하는 경우에는 전송을 중단 시킬 수 있지만 상호 동기화 지연과 같은 미세한 오류는 감지하지 못하여 잘못된 데이터 처리로 인한 위험을 초래할 가능성이 높은 문제점이 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 차량에서 스티어링 조향각도 데이터의 연산 처리에 있어 컨트롤러 간 통신 없이 데이터 오류를 검출하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치는 제1 컨트롤러, 제2 컨트롤러, 캔 트랜시버 및 AND 스위칭부를 포함한다. 상기 제1 컨트롤러는 센서로부터 입력받은 감지 데이터에 식별자를 포함시켜 제1 데이터를 전송하며, 상기 감지 데이터의 오류를 판단하여, 상기 오류가 검출되면 제1 오프 제어 신호를 전송한다. 상기 제2 컨트롤러는 상기 센서로부터 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제2 데이터를 산출하며, 상기 제1 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제1 데이터에 포함된 상기 식별자에 기초하여 상기 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여, 오류가 검출되면 제2 오프 제어 신호를 전송한다. 상기 캔 트랜시버는 상기 제1 컨트롤러로부터 상기 제1 데이터를 수신받아 캔(CAN) 버스를 통해 전송한다. 상기 AND 스위칭부는 상기 제1 및 제2 오프 제어 신호 중 적어도 하나가 입력될 경우, 상기 캔 트랜시버를 비활성화하는 인터럽트 신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 컨트롤러는, 상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 제1 시간단위로 입력받는 제1 입력부, 상기 감지 데이터를 입력받아 연산하여 상기 제1 데이터를 산출하는 제1 연산부, 상기 제1 데이터를 일정 횟수 샘플링하여 오류를 검출하고, 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 상기 제1 오프 제어 신호를 전송하는 제1 제어부, 및 상기 제1 제어부의 출력 제어 신호에 따라 동작하여 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 출력하는 제1 캔(CAN) 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 상기 제1 시간단위로 입력받는 제2 입력부, 상기 감지 데이터를 입력받아 연산하여 상기 제2 데이터를 산출하는 제2 연산부, 상기 제1 캔 모듈로부터 피드백된 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 제2 시간단위로 출력하는 제2 캔(CAN) 모듈, 상기 식별자에 기초하여 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여 오류를 검출하는 제2 비교부, 및 상기 제2 비교부에서 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 제2 오프 제어 신호를 전송하는 제2 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 제어부는 상기 오류가 검출되지 않으면 상기 제1 캔 모듈에 상기 출력 제어 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 제어부 및 상기 AND 스위칭부의 제1 입력단을 연결하여 상기 제1 오프 제어 신호의 전송라인을 제공하는 제1 캔 트랜시버 제어 라인, 상기 제2 제어부 및 상기 AND 스위칭부의 제2 입력단을 연결하여 상기 제2 오프 제어 신호의 전송라인을 제공하는 제2 캔 트랜시버 제어 라인, 및 상기 제1 캔 모듈로부터 출력되는 상기 제1 데이터를 상기 제2 캔 모듈에 피드백하는 피드백 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 센서는 복수개로 구비되며, 상기 제1 및 제2 컨트롤러는 상기 복수개의 센서로부터 각각 감지 데이터를 입력받을 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 방법은, 제1 컨트롤러가 센서로부터 입력받은 감지 데이터에 식별자를 포함시켜 제1 데이터를 전송하며, 상기 감지 데이터의 오류를 판단하여, 상기 오류가 검출되면 제1 오프 제어 신호를 전송한다. 제2 컨트롤러가 상기 센서로부터 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제2 데이터를 산출하며, 상기 제1 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제1 데이터에 포함된 상기 식별자에 기초하여 상기 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여, 오류가 검출되면 제2 오프 제어 신호를 전송한다. 캔 트랜시버가 상기 제1 컨트롤러로부터 상기 제1 데이터를 수신받아 캔(CAN) 버스를 통해 전송한다. AND 스위칭부에 상기 제1 및 제2 오프 제어 신호 중 적어도 하나가 입력될 경우, 상기 캔 트랜시버를 비활성화하는 인터럽트 신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 컨트롤러가 오프 제어 신호를 출력하는 단계는, 제1 입력부가 상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 제1 시간단위로 입력받는 단계, 제1 연산부가 상기 감지 데이터를 입력받아 연산하고, 상기 식별자를 포함시켜 상기 제1 데이터를 산출하는 단계, 제1 제어부가 상기 제1 데이터를 일정 횟수 샘플링하여 오류를 검출하고, 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 상기 제1 오프 제어 신호를 전송하는 단계, 및 제1 캔(CAN) 모듈이 상기 제1 제어부의 출력 제어 신호에 따라 동작하여 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 컨트롤러가 오프 제어 신호를 전송하는 단계는, 제2 입력부가 상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 상기 제1 시간단위로 입력받는 단계, 제2 연산부가 상기 감지 데이터를 입력받아 연산하여 상기 제2 데이터를 산출하는 단계, 제2 캔(CAN) 모듈이 상기 제1 캔 모듈로부터 피드백된 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 제2 시간단위로 출력하는 단계, 제2 비교부가 상기 식별자에 기초하여 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여 오류를 검출하는 단계, 및 제2 제어부가 상기 제2 비교부에서 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 상기 제2 오프 제어 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 제어부에서 상기 오류가 검출되지 않으면 상기 제1 캔 모듈에 상기 출력 제어 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법에 따르면, 컨트롤러 간 통신 없이 각각의 컨트롤러가 개별적으로 최종 데이터의 오류를 판단하고, 적어도 하나의 컨트롤러에서 오류 발생시 차량으로의 송신 출력을 제어하여 오류를 가진 위험한 데이터의 출력을 차단함으로써, 데이터 통신의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 조향각 산출을 위한 듀얼 컨트롤러 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따라 식별자를 포함하는 CAN 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 세부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 방법에 대한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따라 식별자를 포함하는 CAN 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치(100)는 제1 컨트롤러(120), 제2 컨트롤러(130), 캔 트랜시버(140) 및 AND 스위칭부(150)를 포함한다. 또한 센서(110), 제1 캔 트랜시버 제어 라인(160), 제2 캔 트랜시버 제어 라인(170) 및 피드백 라인(180)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 자동차에서 스티어링 휠의 조향각을 산출하기 위한 실시간 연산 시스템을 개시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 듀얼 컨트롤러 시스템을 채용한 다양한 오류 검출 장치에 적용될 수 있다.
센서(110)는 스티어링 휠의 조향각을 감지하기 위한 AMR(Anisotropic Magneto Resistance)센서로 구현될 수 있다. 센서(110)는 복수개로 구비될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 컨트롤러(120, 130)는 상기 복수개의 센서로부터 각각 감지 데이터를 입력받을 수 있다.
제1 컨트롤러(120)는 센서(110)로부터 입력받은 감지 데이터를 연산하여 제1 데이터를 산출한다. 이때, 제1 컨트롤러(120)는 감지 데이터에 식별자를 포함시켜 제1 데이터를 산출한다. 그리고 입력되는 감지 데이터의 오류를 판단하여, 오류가 검출되면 제1 오프 제어 신호를 전송한다. 예컨대, 일정 횟수 샘플링을 통해 오차 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 방식으로 감지 데이터의 오류를 판단할 수 있는데, 이렇게 개별적으로 센서 오류를 감지하는 방법은 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 CAN 메시지 포맷(200)은 11바이트(byte)의 CAN ID 영역(210), 7바이트의 센서 데이터 영역(220) 및 1바이트의 식별자 영역을 포함할 수 있다. 이와 같이, 센서 감지 데이터를 포함하는 제1 데이터의 일부 영역에 식별자 영역을 할당함으로써, 후술할 제2 컨트롤러(130)는 제1 데이터와 제2 데이터를 동기화할 수 있게 되고, 동기화된 양 데이터를 비교함으로써, 정밀한 오류 검출이 수행될 수 있다.
제2 컨트롤러(130)는 센서(110)로부터 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제2 데이터를 산출한다. 제2 컨트롤러(130)는 제1 컨트롤러(120)와 동일한 소정의 알고리즘에 따라 제2 데이터를 산출할 수 있다. 또한, 제2 컨트롤러(130)는 제1 컨트롤러(120)로부터 피드백된 제1 데이터에 포함된 식별자에 기초하여 제2 데이터와 제1 데이터를 동기화한다. 그리고, 상기 동기화된 제2 데이터와 제1 데이터를 비교하여, 오류가 검출되면 제2 오프 제어 신호를 전송한다.
캔 트랜시버(140)는 제1 컨트롤러(120)로부터 제1 데이터를 수신받아 캔(CAN) 버스를 통해 전송한다. 즉, 캔 트랜시버(140)는 데이터 전송 장치로서, 오류가 검출되지 않은 최종 조향각 데이터를 차량 네트워크로 송신한다.
AND 스위칭부(150)는제1 및 제2 오프 제어 신호 중 적어도 하나가 입력될 경우, 캔 트랜시버(140)를 비활성화하는 인터럽트 신호를 출력한다. 예컨대, AND 스위칭부(150)는 AND 논리 게이트의 특성을 가지며, 제1 컨트롤러(120) 및 제2 컨트롤러(130) 중 적어도 한 측으로부터 오프 제어 신호가 입력될 경우, 인터럽트 신호를 출력하여 캔 트랜시버(140)가 잘못된 데이터를 출력하지 않도록 비활성화 시킨다.
제1 캔 트랜시버 제어 라인(160)은 제1 컨트롤러(120) 및 AND 스위칭부(150)사이에 구비되며, 제1 오프 제어 신호의 전송라인이다.
제2 캔 트랜시버 제어 라인(170)은 제2 컨트롤러(130) 및 AND 스위칭부(150)사이에 구비되며, 제2 오프 제어 신호의 전송라인이다.
피드백 라인(180)은 제1 컨트롤러(120)의 출력단으로부터 분기되어 제2 컨트롤러(130)에 연결되고, 제1 데이터를 제2 컨트롤러(130)에 피드백하기 위한 전송라인이다.
이와 같은 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치에 따르면, 컨트롤러 간 통신 없이 각각의 컨트롤러가 개별적으로 최종 데이터의 오류를 판단하고, 적어도 하나의 컨트롤러에서 오류 발생시 차량으로의 송신 출력을 제어하여 오류를 가진 위험한 데이터의 출력을 차단함으로써, 데이터 통신의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 세부 구성도이다.
도 4를 참조하여, 제1 컨트롤러(120)는 제1 입력부(121), 제1 연산부(123), 제1 제어부(125) 및 제1 캔 모듈(127)을 포함할 수 있다.
제1 입력부(121)는 센서(110)로부터 감지 데이터를 제1 시간단위로 입력받는다. 여기서 제1 시간단위는 2ms일 수 있다.
제1 연산부(123)는 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제1 데이터를 산출한다. 즉, 제1 연산부(123)는 센서(110)를 통해 입력된 센서 값을 연산부를 통해 컨트롤러에서 인식 가능한 데이터로 변환하는 작업을 수행한다. 또한 제1 연산부(123)는 감지 데이터에 식별자를 포함시켜 제1 데이터를 산출할 수 있다.
제1 제어부(125)는 제1 데이터를 일정 횟수 샘플링하여 오류를 검출하고, 상기 오류가 검출되면 AND 스위칭부(150)에 제1 오프 제어 신호를 전송한다. 만약, 상기 오류가 검출되지 않으면 제1 캔 모듈(127)에 출력 제어 신호를 전송한다. 즉, 제1 제어부(125)는 제1 데이터에서 오류가 검출되지 않은 경우 정상적인 출력이 가능하도록 제1 캔 모듈(127)을 제어한다.
제1 캔 모듈(127)은 출력 제어신호에 따라 동작하여 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 최종 데이터를 전송한다.
한편, 제2 컨트롤러(130)는 제2 입력부(131), 제2 연산부(133), 제2 비교부(134), 제2 제어부(135) 및 제2 캔 모듈(137)을 포함할 수 있다.
제2 입력부(131)는 센서(110)로부터 감지 데이터를 제1 시간단위로 입력받는다. 여기서 제1 시간단위는 2ms일 수 있다.
제2 연산부(133)는 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제2 데이터를 산출한다. 즉, 제2 연산부(133)는 센서(110)를 통해 입력된 센서 값을 연산부를 통해 컨트롤러에서 인식 가능한 데이터로 변환하는 작업을 수행한다.
제2 비교부(134)는 식별자에 기초하여 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여 오류를 검출한다.
제2 제어부(135)는 제2 비교부(134)에서 오류가 검출될 경우, AND 스위칭부(150)에 제2 오프 제어 신호를 전송한다. 즉, 제2 제어부(135)는 제2 데이터와 피드백된 제1 데이터를 비교하여 오류가 검출되면 캔 트랜시버(140)의 출력을 중지하도록 한다.
제2 캔 모듈(137)은 제1 캔 모듈(127)로부터 피드백된 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 제2 시간단위로 출력한다. 여기서 제2 시간단위는 10ms일 수 있다. 즉, 제2 캔 모듈(137)은 제1 캔 모듈(127)의 데이터 변환 처리 프로세스를 역으로 진행하여 변환된 제1 데이터를 제2 비교부(134)에 제공한다.
여기서, 제1 캔 트랜시버 제어 라인(160)은 상기 제1 제어부(125) 및 상기 AND 스위칭부(150)의 제1 입력단을 연결하여 전기적 신호의 전송라인을 제공하고, 제2 캔 트랜시버 제어 라인(170)은 상기 제2 제어부(135) 및 상기 AND 스위칭부(150)의 제2 입력단을 연결하여 전기적 신호의 전송라인을 제공하며, 피드백 라인(180)은 제1 캔 모듈(127)이 출력하는 제1 데이터를 제2 캔 모듈(137)에 피드백한다.
본 실시예는 차량에서 스티어링 조향각을 차량에 전송하는데 사용되는 SAS (조향각 센서)에 적용되며 동작 중 오류가 발생하였을 때 차량에 잘못된 정보를 전달하지 않기 위해 송신 자체를 중지 시키고 SAS의 데이터를 사용하는 차량 내 다른 시스템에서 이상을 감지하여 차량의 오동작을 방지하는데 목적이 있다.
예를 들어, 두 개의 센서를 통해 입력된 센서 값을 연산부를 통해 차량에서 인식 가능한 데이터로 변환하고 MCU1의 출력 제어를 통해 CAN 컨트롤러에서 CAN 트랜시버 쪽으로 출력을 송신한다. 마지막으로, CAN 트랜시버는 이를 차량 네트워크로 송신한다. 이때 MCU1의 CAN 컨트롤러에서 CAN 트랜시버로 나가는 TX 핀의 정보를 MCU2의 CAN 컨트롤러 RX 핀으로 연결한다. 이렇게 되면 MCU2의 CAN 컨트롤러는 CAN 트랜시버의 입력 값 대신에 MCU1에서 오는 값을 RX로 인식하여 데이터를 MCU2의 입력 결과를 비교부에 전달하고 MCU2는 연산부에서 입력된 초기 센서 연산 데이터와 CAN 컨트롤러에서 들어온 값을 비교하여 데이터의 정확성을 비교하고 정확한 값으로 차량 네트워크에 전송이 되었는지 비교 여부를 판단하여 잘못된 경우 CAN 트랜시버 제어에 인터럽트를 걸게 된다. MCU1이 정상적으로 출력하고 이를 위해 CAN 트랜시버에 제어를 활성화시킨 경우라도 MCU2의 비교 연산이 오류를 감지하여 CAN 트랜시버에 인터럽트를 걸게 되면 AND 게이트에 의해 차량 네트워크에 물리적인 전송을 할 수 없게 된다.
이때 MCU2에서 비교하기 위한 원래의 센서 연산값과 MCU1에서 피드백 되어 들어오는 센서 데이터가 동일 시간에 측정된 값인지를 인지하여야 비교 판정의 신뢰성이 존재하게 되는데, 이를 위하여 MCU1에서 출력하는 데이터 값에 실제 센서값이 사용되는 영역 뒤 부분에 식별이 가능한 식별자 데이터를 삽입하여 MCU2에서 비교하여 동기화를 시킨다. 즉 MCU1과 MCU2의 직접적인 동기화 없이 MCU2에서 데이터의 식별자를 가지고 비교 시 센서 측정 데이터의 동기화를 맞추어 비교한다.
세부적으로 보면 센서 입력값을 인식하는 주기는 MCU1과 MCU2 모두 2ms 정도의 짧은 주기로 인식하게 되고, MCU1은 이를 5번에 걸쳐 평균값을 적용하여 출력하게 되는데 차량으로 송신하는 주기는 10ms 정도에 한번씩 데이터를 송신하게 된다. 이때 MCU1은 식별자에 1~16회 정도의 카운팅으로 데이터 영역의 4비트 정도를 할애하여 순차적으로 식별자 값을 포함 시켜 데이터를 전송한다. MCU2 역시 5번에 걸쳐 평균값을 적용하여 연산하고 MCU1과 마찬가지로 1~16회 정도의 카운팅으로 식별자 값을 내부적으로 연산한 후 10ms 주기로 들어오는 데이터의 값과 식별자의 값을 비교하여 비교 대상의 일치 여부를 판단한다. 이때 초기 식별자를 위한 카운팅은 MCU1, 2에 전원이 인가 된 후 정상 동작을 위한 100~200ms의 동일 인터벌 시간이 지난 후 카운팅을 시작하게 된다. 만약 동작 도중이나 초기 인터벌 시간의 계산 오차로 식별자가 계속적으로 틀리게 된 경우 MCU2는 다음과 같이 보정을 한다.
우선, 초기 1회 틀릴 경우는 MCU1에서 나오는 카운팅 식별 값을 MCU2의 식별 값으로 인식하고 이후 카운팅 한다. 다음으로, 식별자 용 카운팅으로부터 센서 입력 값 평균을 위한 5회 샘플링의 횟수를 10ms 주기의 MCU1 피드백 타임에 동기화 한다. 이때 5회의 샘플링 횟수를 줄이거나 늘려 데이터에 따른 동기를 맞춘다. 5회 이내에 데이터에 의한 동기화가 안되거나 10회 정도로 늘려서 동기화를 맞추려고 할 때 역시 식별자의 카운팅 값이 오류가 나는 경우에는 MCU 내에 오류 내역을 저장하고 CAN 트랜시버를 비활성화 시킨다.
한편, 컨트롤러간 통신 방식 중 동기화를 위한 방식은 예를 들어, 제1 비교제어부(123)와 제2 비교부(133) 모두 한 시점의 데이터를 기억하고 다음 시점의 데이터 비교를 하는 경우에 이전 시점의 제2 캔 모듈(135)로부터 오는 데이터와 기억된 이전 시점의 데이터 값을 비교한 후 일치하는 경우, 다음 시점의 센서 값에 대한 동기화를 수행한다.
여기서, 전술한 데이터 동기화 방식은 일 실시예로서, 공지된 기술이 선택될 수 있으며, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
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다음으로, 제1 제어부(125)가 제1 데이터를 일정 횟수 샘플링하여 오류를 검출한다(S20). 여기서, 샘플링 횟수는 5회일 수 있다. 단계 S20에서 오류가 검출된 경우, 제1 제어부(125)는 AND 스위칭부(150)에 제1 오프 제어 신호를 전송한다(S30). 단계 S20에서 오류가 검출되지 않은 경우, 제1 제어부(125)는 제1 캔 모듈(127)에 정상적으로 제1 데이터를 출력하도록 출력 제어 신호를 전송한다(S40). 그리고 제1 캔 모듈(127)은 출력 제어 신호에 따라 동작하여 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 출력한다(S50).
다음으로, 제2 캔 모듈(137)이 제1 캔 모듈(127)로부터 피드백된 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 제2 시간단위로 출력한다(S60). 여기서 제2 시간단위는 10ms일 수 있다. 제2 비교부(134)는 제1 데이터에 포함된 식별자에 기초하여 제1 데이터와 제2 데이터를 동기화한다(S70). 그리고 제2 비교부(134)는 동기화된 제2 데이터와 제1 데이터를 비교하여 오류를 검출한다(S80). 이와 같이, 센서 감지 데이터를 포함하는 제1 데이터의 일부 영역에 식별자 영역을 할당함으로써, 제2 컨트롤러(130)는 제1 데이터와 제2 데이터를 동기화할 수 있게 되고, 동기화된 양 데이터를 비교함으로써, 정밀한 오류 검출이 수행될 수 있다.
단계 S80에서 오류가 검출된 경우, 제2 제어부(135)는 AND 스위칭부(150)에 제2 오프 제어 신호를 전송한다(S80). 단계 S20에서 오류가 검출되지 않은 경우, 정상동작이 유지된다. 즉, 제1 제어부(125)는 제1 캔 모듈(127)에 정상적으로 제1 데이터를 출력하도록 출력 제어 신호를 전송한다(S40). 오류가 검출되지 않은 정상출력의 경우, 단계 S11 및 S12로 리턴하여 상기 과정을 반복하게 된다.
AND 스위칭부(150)는제1 및 제2 오프 제어 신호 중 적어도 하나가 입력될 경우, 캔 트랜시버(140)를 비활성화하는 인터럽트 신호를 출력한다(S100). 예컨대, AND 스위칭부(150)는 AND 논리 게이트의 특성을 가지며, 제1 컨트롤러(120) 및 제2 컨트롤러(130) 중 적어도 한 측으로부터 오프 제어 신호가 입력될 경우, 인터럽트 신호를 출력하여 캔 트랜시버(140)가 잘못된 데이터를 출력하지 않도록 비활성화 시킨다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치 및 방법에 따르면, 컨트롤러 간 통신 없이 각각의 컨트롤러가 개별적으로 최종 데이터의 오류를 판단하고, 적어도 하나의 컨트롤러에서 오류 발생시 차량으로의 송신 출력을 제어하여 오류를 가진 위험한 데이터의 출력을 차단함으로써, 데이터 통신의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
100: 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치
110: 센서 120: 제1 컨트롤러
130: 제2 컨트롤러 140: 캔 트랜시버
150: AND 스위칭부 160: 제1 캔 트랜시버 제어 라인
170: 제2 캔 트랜시버 제어 라인 180: 피드백 라인

Claims (10)

  1. 센서로부터 입력받은 감지 데이터에 식별자를 포함시켜 제1 데이터를 전송하며, 상기 감지 데이터의 오류를 판단하여, 상기 오류가 검출되면 제1 오프 제어 신호를 전송하는 제1 컨트롤러;
    상기 센서로부터 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제2 데이터를 산출하며, 상기 제1 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제1 데이터에 포함된 상기 식별자에 기초하여 상기 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여, 오류가 검출되면 제2 오프 제어 신호를 전송하는 제2 컨트롤러;
    상기 제1 컨트롤러로부터 상기 제1 데이터를 수신받아 캔(CAN) 버스를 통해 전송하는 캔 트랜시버; 및
    상기 제1 및 제2 오프 제어 신호 중 적어도 하나가 입력될 경우, 상기 캔 트랜시버를 비활성화하는 인터럽트 신호를 출력하는 AND 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 컨트롤러는,
    상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 제1 시간단위로 입력받는 제1 입력부;
    상기 감지 데이터를 입력받아 연산하여 상기 제1 데이터를 산출하는 제1 연산부;
    상기 제1 데이터를 일정 횟수 샘플링하여 오류를 검출하고, 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 상기 제1 오프 제어 신호를 전송하는 제1 제어부; 및
    상기 제1 제어부의 출력 제어 신호에 따라 동작하여 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 출력하는 제1 캔(CAN) 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제2 컨트롤러는,
    상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 상기 제1 시간단위로 입력받는 제2 입력부;
    상기 감지 데이터를 입력받아 연산하여 상기 제2 데이터를 산출하는 제2 연산부;
    상기 제1 캔 모듈로부터 피드백된 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 제2 시간단위로 출력하는 제2 캔(CAN) 모듈;
    상기 식별자에 기초하여 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여 오류를 검출하는 제2 비교부; 및
    상기 제2 비교부에서 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 제2 오프 제어 신호를 전송하는 제2 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 제어부는 상기 오류가 검출되지 않으면 상기 제1 캔 모듈에 상기 출력 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 제어부 및 상기 AND 스위칭부의 제1 입력단을 연결하여 상기 제1 오프 제어 신호의 전송라인을 제공하는 제1 캔 트랜시버 제어 라인;
    상기 제2 제어부 및 상기 AND 스위칭부의 제2 입력단을 연결하여 상기 제2 오프 제어 신호의 전송라인을 제공하는 제2 캔 트랜시버 제어 라인; 및
    상기 제1 캔 모듈로부터 출력되는 상기 제1 데이터를 상기 제2 캔 모듈에 피드백하는 피드백 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 센서는 복수개로 구비되며, 상기 제1 및 제2 컨트롤러는 상기 복수개의 센서로부터 각각 감지 데이터를 입력받는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 장치.
  7. 제1 컨트롤러가 센서로부터 입력받은 감지 데이터에 식별자를 포함시켜 제1 데이터를 전송하며, 상기 감지 데이터의 오류를 판단하여, 상기 오류가 검출되면 제1 오프 제어 신호를 전송하는 단계;
    제2 컨트롤러가 상기 센서로부터 감지 데이터를 입력받아 연산하여 제2 데이터를 산출하며, 상기 제1 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제1 데이터에 포함된 상기 식별자에 기초하여 상기 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여, 오류가 검출되면 제2 오프 제어 신호를 전송하는 단계;
    캔 트랜시버가 상기 제1 컨트롤러로부터 상기 제1 데이터를 수신받아 캔(CAN) 버스를 통해 전송하는 단계; 및
    AND 스위칭부에 상기 제1 및 제2 오프 제어 신호 중 적어도 하나가 입력될 경우, 상기 캔 트랜시버를 비활성화하는 인터럽트 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러가 오프 제어 신호를 출력하는 단계는,
    제1 입력부가 상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 제1 시간단위로 입력받는 단계;
    제1 연산부가 상기 감지 데이터를 입력받아 연산하고, 상기 식별자를 포함시켜 상기 제1 데이터를 산출하는 단계;
    제1 제어부가 상기 제1 데이터를 일정 횟수 샘플링하여 오류를 검출하고, 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 상기 제1 오프 제어 신호를 전송하는 단계; 및
    제1 캔(CAN) 모듈이 상기 제1 제어부의 출력 제어 신호에 따라 동작하여 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 컨트롤러가 오프 제어 신호를 전송하는 단계는,
    제2 입력부가 상기 센서로부터 상기 감지 데이터를 상기 제1 시간단위로 입력받는 단계;
    제2 연산부가 상기 감지 데이터를 입력받아 연산하여 상기 제2 데이터를 산출하는 단계;
    제2 캔(CAN) 모듈이 상기 제1 캔 모듈로부터 피드백된 상기 제1 데이터를 CAN 프로토콜에 따라 처리하여 제2 시간단위로 출력하는 단계;
    제2 비교부가 상기 식별자에 기초하여 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 동기화하고, 상기 동기화된 제2 데이터와 상기 제1 데이터를 비교하여 오류를 검출하는 단계; 및
    제2 제어부가 상기 제2 비교부에서 상기 오류가 검출되면 상기 AND 스위칭부에 상기 제2 오프 제어 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 제어부에서 상기 오류가 검출되지 않으면 상기 제1 캔 모듈에 상기 출력 제어 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컨트롤러 시스템의 오류 검출 방법.
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