KR101428093B1 - 차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치 - Google Patents

차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속 CAN(Control Area Network) 프로토콜을 이용하여 차량 내에 구비되는 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)들간에 네트워킹을 제공하는 차량 네트워크에서 전송되는 데이터의 유효성을 판단할 수 있는 기술에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 통신 버스를 통해 복수의 전자제어장치(ECU)가 연결된 고속 CAN 기반의 차량 네트워크에 있어서, 상기 전자 제어장치는 상기 차량 네트워크에서 사용되는 각 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 저장하는 메시지 조건 저장부, 수신된 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 근거로 상기 수신된 메시지의 유효성을 판단하는 제어부를 구비하고, 상기 메시지 조건은 각 메시지에 대한 시간 조건과 전압 범위 조건을 포함한다.

Description

차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치{VALIDITY DIAGNOSTIC APPARATUS OF DATA ON NETWORK FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량 네트워크에서의 메시지 전송 상태 진단 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속 CAN(Control Area Network) 프로토콜을 이용하여 차량 내에 구비되는 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)들간에 네트워킹을 제공하는 차량 네트워크에서 전송되는 데이터의 유효성을 판단할 수 있는 기술에 관한 것이다.
차량이 고급화되면서 운전자에게 안락함과 편리함을 제공하기 위한 다양한 기능들이 제공되고 있다. 일반적으로, 차량에 제공되는 기능들의 수행을 위해서는 해당 기능을 수행하기 위한 전자제어장치(ECU)들이 장착되고, 서로 연동이 필요한 전자제어장치들은 전선(wire)을 통해 연결된다. 따라서, 전자제어장치가 증가함에 따라 불가피하게 전선 연결이 복잡해지고, 전선 연결이 복잡해짐에 따라 전체 전선량도 증가하게 된다. 이는 차량의 고장 진단시 고장 원인을 찾기가 어려워진다는 문제점과 차량의 전체 중량이 증가된다는 문제를 유발한다.
뿐만 아니라, 설계의 변경시에는 관련 하드웨어의 수정이 불가피하다는 점을 감안할 때 각 전자제어장치들이 전선으로 복잡하게 연결되어 있기 때문에 하드웨어 변경시 요구되는 전선의 신규 설치로 인해 설계상의 마진 확보가 어려워 설계 변경이 어렵다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 통신 버스를 이용하여 각 전자제어장치들 간의 고속 네트워킹을 실현하기 위한 차량 고속 네트워크가 제안되었고, 차량 네트워크의 하나로 고속 CAN(Controller Area Network) 통신이 이용되고 있다. 고속 CAN 통신에 따르면, 차량 내에 구성된 모든 전자제어장치들은 CAN 버스를 통해 연결된 상태에서 CAN 프로토콜을 이용하여 상호 네크워킹을 실현한다.
도 1은 일반적인 고속 CAN 통신 네트워크 토폴로지의 한 예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고속 CAN 통신 네트워크는 고속 CAN 버스(10)에 연결된 복수의 전자제어장치(ECU 1 ~ ECU 10; 이하 "ECU"라 함)가 연결되어 구성되고, 각 전자제어장치는 고속 CAN 프로토콜을 기반으로 전자제어장치간 네트워킹을 실현한다.
각 ECU는 도 2에 도시된 바와 같이, ROM(110), CPU(120), RAM(130), 입출력부(140), 통신모듈(150)을 구비한다.
ROM(120)에는 어플리케이션 및 분산 제어 플랫폼과 관련되는 프로그램이 저장되고, CPU(110)는 ROM(120)에 저장된 상기 프로그램을 실행한다.
RAM(130)은 CPU(110)의 상기 프로그램의 실행시 작업 영역으로서 사용된다.
입출력부(140)는 각종 검출신호가 입력되고, CPU(120)가 어플리케이션 프로그램을 수행함으로 인해 생성되는 각종 제어신호를 출력된다.
통신모듈(19)은 해당 ECU의 외부의 CAN 고속 버스(10)에 접속되어 타 ECU와 고속 CAN 통신을 실시한다.
차량 네트워크에 구성되는 각 ECU의 CPU(120)는 배터리 전압이 인가되면 도 3에 도시된 바와 같이, 이그니션(IG) 전압이 오프일때는 오프 상태를 유지하다가(S3) 상기 이그니션 전압이 온 상태로 전이되면 초기화 시간(tINT) 동안 시스템 리셋 및 소프트웨어 초기화 과정을 수행한다(S2). CPU(120)는 초기화 시간이 경과된 후에는 정상으로 동작하여 통신상태가 된다(S3). CPU(120)는 통신상태에서 기 정의된 메시지를 송신한다.
또한, CPU(120)는 배터리 전압이 차단되면 도 4에 도시된 바와 같이, 이그니션(IG) 전압이 온 인 동안은 통신이 가능한 상태(S4) 이다가 상기 이그니션 전압이 오프되면 정지 시간(tSHOFF) 동안은 통신 상태를 유지하다가(S4) 상기 정지 시간이 경과된 후 시스템 정지(System Shutdown) 상태(S5)로 천이된 후, 오프상태가 된다(S6). CPU(120)는 통신상태(S4)에서 기 정의된 메시지를 송신하는데, 이 경우 버스로 송신되는 메시지 중에서 상기 정지 시간에 도달된 시점에 전송되고 있던 메시지(D)는 그 일부가 손실된다. 상기와 같은 이유로, 특정 ECU에서 전송되는 송신된 메시지를 수신한 타 ECU는 유효하지 않은 데이터를 처리함으로 인해 동작상에 문제가 발생할 수 있을 것이다.
따라서, 수신된 데이터에 대한 유효성 판단이 필요하다.
수신된 데이터에 대한 유효성의 판단 필요성은 배터리 전압이 인가된 초기화 구동시에만 한정되지 않고, 데이터를 수신하는 동안에 지속적으로 필요하다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출되어진 것으로서, 고속 CAN 통신 기반의 차량 네트워크에서 수신된 메시지의 주기, 전압, 대기 시간 등을 근거로 상기 메시지의 유효성을 진단할 수 있는 차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치는 통신 버스를 통해 복수의 전자제어장치(ECU)가 연결된 고속 CAN 기반의 차량 네트워크에 있어서, 상기 전자 제어장치는 상기 차량 네트워크에서 사용되는 각 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 저장하는 메시지 조건 저장부, 수신된 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 근거로 상기 수신된 메시지의 유효성을 판단하는 제어부를 구비하고, 상기 메시지 조건은 각 메시지에 대한 시간 조건과 전압 범위 조건을 포함한다.
바람직하게, 본 발명은 상기 제어부의 제어하에 무효화된 데이터에 대한 고장 코드를 저장하는 고장코드 저장부를 더 구비한다.
바람직하게, 본 발명에서 상기 제어부는 상기 수신된 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 로딩한 후, 상기 메시지의 시간 정보가 상기 메시지 조건에 포함된 시간 조건을 만족하지 못하면 상기 수신된 메시지에 대한 데이터를 무효화시키고, 상기 무효화된 데이터에 대한 시간관련 고장 코드를 상기 고장코드 저장부에 저장할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에서 상기 시간 조건은 초기화 시간(tINT), 대기 시간 및 정지 시간(tSHTOFF) 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
바람직하게, 본 발명에서 상기 제어부는 상기 수신된 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 로딩한 후, 상기 메시지의 전압 정보가 상기 메시지 조건에 포함된 전압 조건을 만족하지 못하면 상기 수신된 메시지에 대한 데이터를 무효화시키고, 상기 무효화된 데이터에 대한 전압관련 고장 코드를 상기 고장코드 저장부에 저장할 수 있다.
본 발명에 따른 차량 네트워크에서의 메시지 전송 상태 진단 장치에 의하면, 고속 CAN 통신 기반의 차량 네트워크에서 수신된 메시지에 대해 유효성을 진단할 수 있게 됨으로써, 유효하지 않은 메시지 처리로 인한 시스템 오동작을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 첨부되어진 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유효성 진단 기능을 갖춘 ECU의 블럭 구성도이며, 도 2에 도시된 구성요소와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 도 2와 동일한 참조번호를 부여한다.
ECU에 구비되는 CPU(220)는 ROM(210)에 저장된 데이터 유효성 진단 프로그램을 로딩하여 본 발명의 실시예에 해당하는 데이터 유효성 진단 동작을 수행한다. 또한, CPU(220)에는 타이어가 구비되어, 초기화 시간, 대기 시간 및 정지 시간에 대한 계시동작을 수행할 수 있다.
ROM(210)에는 데이터 유효성 진단 프로그램 외에 고속 CAN 통신의 수행을 위해 정의된 메시지에 대한 조건(reference)이 저장된 메시지 조건 저장부(211), CPU(220)에서 시간 조건을 만족하지 못하여 유효성이 없는 메시지로 판단된 데이터에 대한 시간관련 고장코드가 저장되는 시간관련 고장코드 저장부(212), CPU(220)에서 시간 조건을 만족하였으나 전압조건을 만족하지 못하여 유효성이 없는 메시지로 판단된 데이터에 대한 전원관련 고장코드가 저장되는 전압관련 고장코드 저장부(213)를 구비한다.
이어, 도 6과 도 7에 도시된 플로우차트를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치의 동작을 상세하게 설명한다.
CPU(220)는 이그니션 전원이 온 되어 배터리 전원이 인가되면, 시스템 리셋 및 S/W 초기화 상태로 천이되고, 이와 동시에 타이머(도시 생략)을 구동하여 초기화 시간을 측정하기 위한 시각을 계시한다. 본 발명에서 상기 초기화 시간은 ROM(210)에 저장될 수 있다.
상기 시스템 리셋 및 S/W 초기화 상태에서 고속 CAN 통신 기반의 기 정의된 메시지가 수신되면(S20), CPU(220)는 메시지 조건 저장부(211)에서 상기 수신된 메시지의 조건 정보를 로딩한다(S22). 이때, 로딩되어지는 정보는 상기 수신된 메시지에 대한 주기정보, 타임아웃정보, 전압정보를 포함한다. 주기정보는 상기 수신된 메시지에 대한 메시지 주기에 대한 정보이고, 타임아웃정보는 상기 메시지의 정상적 수신을 위해 정의되는 대기시간에 해당하는 정보이고, 전압정보는 CPU(220)가 정상적으로 CAN 통신을 수행할 수 있도록 안정적인 전원을 제공할 수 있는 기준 전압에 대한 정보이다. 참고로, CPU(220)로 인가되는 배터리 전압이 상기 기준 전압을 초과하지 못하면, CPU(220)는 동작상태가 불안정해져서 송신되는 CAN 메시지에 에러가 발생할 수 있다.
이어, CPU(220)는 상기 타이머의 값이 기설정된 초기화시간을 경과하였는가를 판단한다(S24).
S24 단계의 판단결과 상기 타이머의 값이 상기 초기화 시간을 경과하지 않았으면(S24에서 No) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 무효한 것으로 판단하여 시간관련 고장코드 저장부(212)에 관련 고장코드를 저장한다(S26).
반면, S24 단계의 판단결과 상기 타이머의 값이 상기 초기화 시간을 경과하였으면(S24에서 Yes) 배터리 전압이 미리 결정된 전압 조건에 만족하는가를 판단한다(S28). 여기서, 미리 결정된 전압 조건은 안정적인 통신을 위해 보장되어야할 전압 범위에 해당한다.
S28 단계에서 상기 배터리 전압이 상기 전압 조건을 만족하지 않으면(S28에서 No) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 무효한 것으로 판단하여 전압관련 고장코드 저장부(213)에 관련 고장코드를 저장한다(S30). 상기 배터리 전압이 상기 전압 조건을 만족하지 못하는 경우는 상기 배터리 전압이 안정적인 통신을 수행할 만큼 인가되지 못한 경우를 나타낸다.
이와 달리, S28 단계에서 상기 배터리 전압이 상기 전압 조건을 만족하면(S28에서 Yes) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 정상적으로 처리한다(S32).
본 발명은 S20 단계 내지 S30 단계를 통해 초기화 시간 이내 또는 초기화 시간이 경과된 후에도 전압을 근거로 데이터에 유효성을 판단할 수 있게 된다.
이후, CPU(220)는 기정의된 메시지의 수신을 대기하고 있다가 상기 기정의된 메시지가 수신되면(S34) 상기 메시지에 대한 타임아웃 판단을 위한 대기 시간을 계시하는 타이머를 구동함과 동시에 수신된 메시지의 메시지 조건 저장부(211)에서 상기 수신된 메시지의 조건 정보를 로딩한다(S36).
이어, CPU(220)는 타이머의 값을 근거로 상기 수신된 메시지에 대해 기설정된 타임아웃을 판단하고(S38), S24 단계의 판단결과 상기 수신된 메시지에 대해 타임아웃이 발생하였으면(S38에서 Yes) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 무효한 것으로 판단하여 시간관련 고장코드 저장부(212)에 관련 고장코드를 저장한다(S40).
반면, S38 단계의 판단결과 상기 수신된 메시지에 대한 타임아웃이 발생하지 않았으면(S38에서 No) 배터리 전압이 미리 결정된 전압 조건에 만족하는가를 판단한다(S42).
S42 단계에서 상기 배터리 전압이 상기 전압 조건을 만족하지 않으면(S42에서 No) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 무효한 것으로 판단하여 전압관련 고장코드 저장부(213)에 관련 고장코드를 저장한다(S44).
이와 달리, S42 단계에서 상기 배터리 전압이 상기 전압 조건을 만족하 면(S42에서 Yes) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 정상적으로 처리한다(S46).
본 발명은 S34 단계 내지 S46 단계를 통해 초기화 시간 이내 또는 초기화 시간이 경과된 이후인 통신상태에서 타임아웃과 전압을 근거로 수신된 메시지에 대한 데이터 유효성을 판단할 수 있게 된다.
이후, CPU(220)는 이그니션 전원 오프를 판단하여(S48), 이그니션 전원 오프가 판단되지 않으면(S48에서 No) S34 단계로 진행하여 수신된 메시지에 대한 데이터 유효성 판단과정을 지속적으로 수행한다.
그러나, S48 단계의 판단결과 이그니션 전원 오프가 판단되면(S48에서 Yes) 정지시간 계시를 위한 타이머를 구동함과 더불어 기정의된 메시지의 수신을 대기하고 있다가 상기 기정의된 메시지가 수신되면(S50에서 Yes) 메시지 조건 저장부(211)에서 상기 수신된 메시지의 조건 정보를 로딩한다(S52).
이어, CPU(220)는 타이머의 값이 기설정된 정지 시간을 경과하였는가를 판단한다(S54).
S54 단계의 판단결과 상기 타이머의 값이 상기 정지 시간을 경과하였으면(S54에서 Yes) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 무효한 것으로 판단하여 시간관련 고장코드 저장부(212)에 관련 고장코드를 저장한다(S56).
반면, S54 단계의 판단결과 상기 타이머의 값이 상기 초기화 시간을 경과하였으면(S54에서 Yes) 배터리 전압이 미리 결정된 전압 조건에 만족하는가를 판단한다(S58).
S58 단계에서 상기 배터리 전압이 상기 전압 조건을 만족하지 않으면(S58에 서 No) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 무효한 것으로 판단하여 전압관련 고장코드 저장부(213)에 관련 고장코드를 저장한다(S60).
이와 달리, S58 단계에서 상기 배터리 전압이 상기 전압 조건을 만족하면(S58에서 Yes) 상기 메시지에 해당하는 데이터를 정상적으로 처리한다(S62).
본 발명은 S50 단계 내지 S62 단계를 통해 이그니션 전원이 오프된 이후에 정지 시간과 전압을 근거로 데이터에 유효성을 판단할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 고속 CAN 통신 네트워크 토폴로지.
도 2는 종래 전자제어장치(ECU)의 세부 구성도.
도 3은 종래 이그니션 스위치 온 시 전자제어장치의 상태를 설명하기 위한 타이밍도.
도 4는 종래 이그니션 스위치 오프 시 전자제어장치의 상태를 설명하기 위한 타이밍도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치의 블럭구성도.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 방법을 설명하기 위한 플로우차트.

Claims (5)

  1. 차량 네트워크에서 사용되는 각 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 저장하는 메시지 조건 저장부;
    수신된 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 근거로 상기 수신된 메시지의 유효성을 판단하는 제어부를 구비하고,
    상기 메시지 조건은 각 메시지에 대한 시간 조건과 전압 범위 조건을 포함하는
    차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부의 제어하에 무효화된 데이터에 대한 고장 코드를 저장하는 고장코드 저장부를 더 구비하는
    차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는
    상기 수신된 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 로딩한 후, 상기 메 시지의 시간 정보가 상기 메시지 조건에 포함된 시간 조건을 만족하지 못하면 상기 수신된 메시지에 대한 데이터를 무효화시키고, 상기 무효화된 데이터에 대한 시간관련 고장 코드를 상기 고장코드 저장부에 저장하는
    차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치.
  4. 청구항 1항에 있어서, 상기 시간 조건은
    초기화 시간(tINT), 대기 시간 및 정지 시간(tSHTOFF) 중 적어도 하나 이상인
    차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는
    상기 수신된 메시지에 대해 미리 정의된 메시지 조건을 로딩한 후, 상기 메시지의 전압 정보가 상기 메시지 조건에 포함된 전압 조건을 만족하지 못하면 상기 수신된 메시지에 대한 데이터를 무효화시키고, 상기 무효화된 데이터에 대한 전압관련 고장 코드를 상기 고장코드 저장부에 저장하는
    차량 네트워크에서의 데이터 유효성 진단 장치.
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