KR101449212B1 - Ｃａｎ 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 장치는, CAN 버스의 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 평가하는 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부를 모델링하는 모델링 수단을 포함하고, 상기 모델링 수단은 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 시뮬레이션하는 시뮬레이터의 평가항목을 결정하는 평가항목 결정모듈, 상기 결정된 평가항목의 평가 결과에 관여하는 인자들을 결정하는 인자 결정모듈, 및 상기 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 회로설계모듈을 한다.

Description

ＣＡＮ 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법{Apparatus and method for modeling controller of CAN bus simulator}
본 발명은 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법에 관한 것으로, CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 평가하는 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부를 모델링하는 기술에 관한 것이다.
최근에 새로운 기능의 추가로 날로 복잡해져가는 자동차 전장품 설계에 있어 개발 기간 단축은 상품 경쟁력을 결정하는 중요한 요소이다.
이렇게 개발 시간 단축을 위해 많은 개발 과정이 동시에 진행되고 있지만, CAN 버스 토폴로지(CAN Bus Topology)와 같은 시스템 수준의 설계를 진행할 경우에는 CAN 버스 토폴로지를 구성하는 제어기 등의 상세 설계 자료가 적시에 제공되기는 어려운 상황이다. 또한, 보안상의 문제로 제어기에 대한 상세 설계 자료의 공유가 불가능한 경우가 있다.
Signal Level에서 CAN 버스 토폴로지의 검증 목적으로 활용되는 시뮬레이터(Simulator)는 CAN 버스 토폴로지의 설계를 검증하기 위한 목적으로 활용이 되며, 이러한 시뮬레이터를 이용하여 시뮬레이션을 함에 있어서 제어기의 상세 설계 자료가 준비되지 않은 상태라면 정확한 검증이 어렵게 된다.
본 발명의 목적은, CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 평가하는 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부를 모델링하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법을 제공함에 있다.
특히, 본 발명의 목적은, 시뮬레이션 평가 항목에 영향을 미칠 수 있는 인자를 이용하여 회로를 구성하기 때문에 제어기의 설계 정보에 대한 의존성을 최소화하도록 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 블랙박스 모델링 방식을 이용하여 회로를 설계함으로써 제어기의 통신부에 대한 회로적인 설계 정보 없이 모델링이 가능하도록 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치는, CAN 버스의 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 평가하는 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부를 모델링하는 모델링 수단을 포함한다. 이때, 상기 모델링 수단은, CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 시뮬레이션하는 시뮬레이터의 평가항목을 결정하는 평가항목 결정모듈, 상기 결정된 평가항목의 평가 결과에 관여하는 인자들을 결정하는 인자 결정모듈, 및 상기 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 회로설계모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회로설계모듈은, 블랙박스 모델링(black box modeling) 방식을 이용하여 상기 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 것을 특징으로 한다.
상기 회로설계모듈은, 상기 통신부의 입력 특성 및 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 한다.
상기 출력 특성에 대한 등가회로는, 출력 FET 등가 스위치, 출력 임피던스 및 역전류 방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 출력 특성에 대한 등가회로는, 도미넌트 출력전압(Dominant Output Voltage) 및 리세시브 출력전압(Recessive Output Voltage)으로 구성되고, 단락회로 출력전류(Short Circuit Output Current)에 의해 전류 구동 능력이 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 입력 특성에 대한 등가회로는, 공통 모드(Common Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스와, 차동 모드(Differential Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치는, 상기 결정된 인자들에 대한 파라미터를 계측 또는 계산하여 정량화하는 파라미터 정량화 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치는, 상기 파라미터 정량화 모듈에 의해 정량화된 파라미터를 상기 회로설계모듈에 의해 설계된 회로에 적용하여 상기 통신부의 회로모델을 생성하는 모델 생성 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제어기 모델링 방법은, 평가항목 결정모듈이 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 시뮬레이션하는 시뮬레이터의 평가항목을 결정하는 단계, 인자 결정모듈이 상기 결정된 평가항목의 평가 결과에 관여하는 인자들을 결정하는 단계, 및 회로설계모듈이 상기 결정된 인자들을 이용하여 상기 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부에 적용되는 회로를 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회로를 설계하는 단계는, 블랙박스 모델링(black box modeling) 방식을 이용하여 상기 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 것을 특징으로 한다.
상기 회로를 설계하는 단계는, 상기 통신부의 입력 특성 및 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 한다.
상기 회로를 설계하는 단계는, 출력 FET 등가 스위치, 출력 임피던스 및 역전류 방지 다이오드를 이용하여 상기 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 한다.
상기 출력 특성에 대한 등가회로는, 도미넌트 출력전압(Dominant Output Voltage) 및 리세시브 출력전압(Recessive Output Voltage)으로 구성되고, 단락회로 출력전류(Short Circuit Output Current)에 의해 전류 구동 능력이 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 회로를 설계하는 단계는, 공통 모드(Common Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스와, 차동 모드(Differential Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스를 이용하여 상기 입력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 제어기 모델링 방법은, 파라미터 정량화 모듈이 상기 결정된 인자들에 대한 파라미터를 계측 또는 계산하여 정량화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 제어기 모델링 방법은, 모델 생성 모듈이 상기 파라미터 정량화 모듈에 의해 정량화된 파라미터를 상기 회로설계모듈에 의해 설계된 회로에 적용하여 상기 통신부의 회로모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 평가하는 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부를 모델링함에 있어서, 시뮬레이션 평가 항목에 영향을 미칠 수 있는 인자를 이용하여 회로를 구성하기 때문에 제어기의 설계 정보에 대한 의존성을 최소화할 수 있는 이점이 있으며, 이로 인해 회로 모델 설계에 따른 개발 프로세스의 효율성이 증대되는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 블랙박스 모델링 방식을 이용하여 회로를 설계함으로써 제어기의 통신부에 대한 회로적인 설계 정보 없이 모델링이 가능하며, 이로 인해 회로 설계 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치에 의해 생성된 통신부의 회로 모델을 도시한 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 통신부의 회로 모델에 대한 파라미터를 정량화하는 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제어기 모델링 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치(이하, '제어기 모델링 장치'라 칭한다)는 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 평가하는 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부를 모델링하는 모델링 수단을 포함한다. 이때, 모델링 수단은 평가항목 결정모듈(10), 인자 결정모듈(20), 회로설계모듈(30), 파라미터 정량화 모듈(40) 및 모델 생성 모듈(50)을 포함한다.
먼저, 평가항목 결정모듈(10)은 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 시뮬레이션하는 시뮬레이터의 평가항목을 결정한다.
인자 결정모듈(20)은 평가항목 결정모듈(10)에 의해 결정된 평가항목의 평가 결과에 영향을 미치는 인자들을 결정한다. 일 예로서, 인자 결정모듈(20)은 출력 FET 등가 스위치, 출력 임피던스, 역전류 방지 다이오드, 공통 모드(Common Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스와, 차동 모드(Differential Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스를 인자로서 결정할 수 있다.
회로설계모듈(30)은 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계한다. 여기서, 회로설계모듈(30)은 블랙박스 모델링(black box modeling) 방식을 이용하여 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 것으로 한다.
이때, 회로설계모듈(30)은 통신부의 입력 특성 및 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것으로 한다.
일 예로서, 회로설계모듈(30)은 출력 FET 등가 스위치, 출력 임피던스 및 역전류 방지 다이오드를 이용하여 통신부의 출력 특성에 대한 등가회로를 설계할 수 있다. 이때, 출력 특성에 대한 등가회로는 도미넌트 출력전압(Dominant Output Voltage) 및 리세시브 출력전압(Recessive Output Voltage)으로 구성되고, 단락회로 출력전류(Short Circuit Output Current)에 의해 전류 구동 능력이 결정될 수 있다.
또한, 회로설계모듈(30)은 공통 모드(Common Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스와, 차동 모드(Differential Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스를 이용하여 통신부의 입력 특성에 대한 등가회로를 설계할 수 있다.
한편, 회로설계모듈(30)은 제어기에 공통 모드 초크(Common Mode Choke) 및 종단 저항 등이 설치되는 경우를 대비하여 설계된 회로 상에 별도의 인자를 추가할 수 있는 기능이 추가로 구현될 수 있다.
파라미터 정량화 모듈(40)은 회로설계모듈(30)에 의해 설계된 회로상의 각 인자들에 대한 파라미터를 계측 또는 계산하여 정량화한다. 여기서, 파라미터는 소스코드 형태로 입력될 수 있으며, 이때 입력된 파라미터에 의해 제어기의 전기적인 특성이 결정하게 된다. 만일, 회로설계모듈(30)에 의해 설계된 회로 상에 별도의 인자가 추가되는 경우에는 추가 옵션 기능을 통해 파라미터를 입력할 수도 있다.
모델 생성 모듈(50)은 파라미터 정량화 모듈(40)에 의해 정량화된 파라미터를 회로설계모듈(30)에 의해 설계된 회로에 적용하여 통신부에 대한 회로모델을 최종 생성한다.
도 2는 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치에 의해 생성된 통신부의 회로 모델을 도시한 예시도이다. 도 2를 참조하면, 'A'는 출력 특성 모델을 나타낸 것이고, 'B'는 입력 특성 모델을 나타낸 것이다.
'A'의 출력 특성 모델에서 J1(111) 및 J3(112)은 출력 FET 등가 스위치, R1(121) 및 R2(122)는 출력 임피던스이고, D1(131) 및 D2(132)는 역전류 방지 다이오드이다. 여기서, 출력 특성 모델은 도미넌트 출력전압(Dominant Output Voltage) 및 리세시브 출력전압(Recessive Output Voltage)으로 구성되고, 단락회로 출력전류(Short Circuit Output Current)에 의해 전류 구동 능력이 결정될 수 있다.
한편, 'B'의 입력 특성 모델에서 R3(141) 및 R4(142)는 차동 모드(Differential Mode)의 입력 등가 저항, R5(151) 및 R6(152)은 공통 모드(Common Mode)의 입력 등가 저항, C2(161)은 차동 모드의 입력 등가 커패시턴스이고, C1(171) 및 C3(172)은 공통 모드의 입력 등가 커패시턴스이다.
여기서, J1(111), R1(121) 및 D1(131)은 CAN 버스의 하이(High)단과 직렬 연결된다. 또한, R3(141)은 일단이 CAN 버스의 하이(High)단과 연결되고 타단이 R4(142)와 연결되며, R5(151) 및 C1(171)은 일단이 CAN 버스의 하이(High)단과 연결되고 타단이 접지단과 연결된다.
한편, J3(112), R2(122) 및 D2(132)는 CAN 버스의 로우(High)단과 직렬 연결된다. 또한, R4는 일단이 CAN 버스의 로우(High)단과 연결되고 타단이 R3(141)과 연결되며, R6(152) 및 C3(172)는 일단이 CAN 버스의 로우(High)단과 연결되고 타단이 접지단과 연결된다. 또한, C2(161)는 일단이 CAN 버스의 하이(High)단과 연결되고 타단이 CAN 버스의 로우(High)단과 연결된다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 통신부의 회로 모델에 대한 파라미터를 정량화하는 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
회로설계모듈에 의해 설계된 회로의 인자들에 대한 파라미터를 계측 혹은 계산에 정량화될 수 있다. 이때, 정량화된 파라미터는 도 3과 같이 소스코드 형태로 입력될 수 있으며, 도 4와 같이 별도 구현되는 파라미터 입력 기능을 이용하여 입력할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 제어기 모델링 장치의 제어기 모델링 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 제어기 모델링 장치는 평가항목 결정모듈이 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 시뮬레이션하는 시뮬레이터의 평가항목을 결정하하고(S110), 인자 결정모듈이 'S110' 과정에서 결정된 평가항목의 평가 결과에 관여하는 인자들을 결정한다(S120).
이후, 회로설계모듈은 'S120' 과정에서 결정된 인자들을 이용하여 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부에 적용되는 회로를 설계한다(S130).
'S130' 과정은 블랙박스 모델링(black box modeling) 방식을 이용하여 통신부의 입력 특성 및 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것으로 한다. 'S130' 과정에서 설계된 회로는 도 2의 실시예를 참조하도록 한다.
한편, 파라미터 정량화 모듈은 'S130' 과정에서 설계된 회로상의 각 인자들에 대한 파라미터를 계측 또는 계산하여 정량화하고(S140), 모델 생성 모듈은 'S140' 과정에서 정량화된 파라미터를 'S130' 과정에서 설계된 회로에 적용하여 제어기 통신부의 회로모델을 생성한다(S150).
이상과 같이 본 발명에 의한 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치 및 방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
10: 평가항목 결정모듈 20: 인자 결정모듈
30: 회로설계모듈 40: 파라미터 정량화 모듈
50: 모델 생성 모듈

Claims (16)

  1. CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 평가하는 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부를 모델링하는 모델링 수단을 포함하고,
    상기 모델링 수단은,
    CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 시뮬레이션하는 시뮬레이터의 평가항목을 결정하는 평가항목 결정모듈;
    상기 결정된 평가항목의 평가 결과에 관여하는 인자들을 결정하는 인자 결정모듈; 및
    상기 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 회로설계모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회로설계모듈은,
    블랙박스 모델링(black box modeling) 방식을 이용하여 상기 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회로설계모듈은,
    상기 통신부의 입력 특성 및 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 출력 특성에 대한 등가회로는,
    출력 FET 등가 스위치, 출력 임피던스 및 역전류 방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 출력 특성에 대한 등가회로는,
    도미넌트 출력전압(Dominant Output Voltage) 및 리세시브 출력전압(Recessive Output Voltage)으로 구성되고, 단락회로 출력전류(Short Circuit Output Current)에 의해 전류 구동 능력이 결정되는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 입력 특성에 대한 등가회로는,
    공통 모드(Common Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스와, 차동 모드(Differential Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스를 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정된 인자들에 대한 파라미터를 계측 또는 계산하여 정량화하는 파라미터 정량화 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 파라미터 정량화 모듈에 의해 정량화된 파라미터를 상기 회로설계모듈에 의해 설계된 회로에 적용하여 상기 통신부의 회로모델을 생성하는 모델 생성 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 장치.
  9. 평가항목 결정모듈이 CAN 버스 토폴로지(Topology)의 구성을 시뮬레이션하는 시뮬레이터의 평가항목을 결정하는 단계;
    인자 결정모듈이 상기 결정된 평가항목의 평가 결과에 관여하는 인자들을 결정하는 단계; 및
    회로설계모듈이 상기 결정된 인자들을 이용하여 상기 시뮬레이터에서 CAN 버스에 연결되는 제어기의 통신부에 적용되는 회로를 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 회로를 설계하는 단계는,
    블랙박스 모델링(black box modeling) 방식을 이용하여 상기 결정된 인자들로 구성되는 회로를 설계하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 블랙박스 모델링 방식을 이용하여 상기 회로를 설계하는 단계는,
    상기 통신부의 입력 특성 및 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 등가회로의 설계는,
    출력 FET 등가 스위치, 출력 임피던스 및 역전류 방지 다이오드를 이용하여 상기 출력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 출력 특성에 대한 등가회로는,
    도미넌트 출력전압(Dominant Output Voltage) 및 리세시브 출력전압(Recessive Output Voltage)으로 구성되고, 단락회로 출력전류(Short Circuit Output Current)에 의해 전류 구동 능력이 결정되는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 등가회로의 설계는,
    공통 모드(Common Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스와, 차동 모드(Differential Mode)의 입력 등가 저항 및 입력 등가 커패시턴스를 이용하여 상기 입력 특성에 대한 등가회로를 설계하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    파라미터 정량화 모듈이 상기 결정된 인자들에 대한 파라미터를 계측 또는 계산하여 정량화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    모델 생성 모듈이 상기 파라미터 정량화 모듈에 의해 정량화된 파라미터를 상기 회로설계모듈에 의해 설계된 회로에 적용하여 상기 통신부의 회로모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 버스 시뮬레이터의 제어기 모델링 방법.
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