KR101505369B1 - 센서 계측을 위한 캔 통신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서 계측을 위한 캔 통신 방법에 관한 것으로서, 복수개의 센서들로부터 제공되는 데이터의 전송을 위한 메시지를 구성하는 단계와; 상기 센서들에 대응되는 복수개의 메시지를 전송받기 위한 각 메시지 간의 전송순서를 지정하고, 상기 전송순서에 따라 메시지별로 우선순위를 할당하는 단계와; 적어도 하나의 상기 메시지에 대한 전송지연을 확인하는 단계와; 상기 전송지연이 확인되면 상기 메시지의 우선순위에 따른 전송시도 횟수에 따라 대기열 생성 조건을 확인하고, 상기 전송지연이 확인되지 않으면 전송성공 횟수에 따라 대기열 리셋 조건을 확인하는 단계와; 상기 대기열 생성 조건을 만족하면 상기 메시지를 기설정된 우선순위에 앞서는 선행순위를 할당하여 대기열을 생성하고, 상기 대기열 리셋 조건을 만족하면 기설정된 우선순위에 뒤지는 후행순위를 할당하여 대기열을 리셋하는 단계와; 상기 대기열 생성 조건 또는 상기 대기열 리셋 조건에 따라 상기 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

센서 계측을 위한 캔 통신 방법{CONTROL AREA NETWORK METHOD FOR SENSOR MEASURING}

본 발명은 센서 계측을 위한 캔 통신 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 물리량 계측을 위한 센서들과의 통신을 수행함에 있어 메시지 전송시의 안정성을 보장할 수 있는 캔 통신 방법에 관한 것이다.

일반적으로 물리량 계측을 위한 센서관리시스템의 경우, 계측대상에 장착되는 개별의 센서로부터 측정되는 아날로그 신호가 디지털로 변환되기 전에 복잡하고 긴 센서 배선을 통해 하나의 배선 수집 구조물(정션박스)에 직접 연결되므로 아날로그 신호의 왜곡 가능성이 크다는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 종래에 캔(CAN) 통신 방법(장치)이 제안된 바 있으며, 캔 기반의 통신 모듈을 거쳐 구성할 경우 짧은 배선의 아날로그 신호가 마이크로컨트롤러유닛(MCU)를 통해 디지털로 변환되고, 변환된 디지털 신호는 물리적으로 외부 환경에 강인한 CAN(Controller Area Network)를 통해 전송되므로 모니터링 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다. 이러한 캔 통신은 메시지에 따른 우선순위 할당 및 데이터 프레임 생성을 완료한 후 우선순위에 따라 전송을 하게 된다. 그러나, 많은 데이터나 전송시간이 짧은 경우 전송지연이 발생하게 되고, 대기열의 전송지연이 길어지게 되면 대기하고 있는 다음의 데이터 프레임은 전송이 되지 않는 현상이 발생한다. 또한, 캔 통신의 전송지연에서 특정 메시지가 수신되지 않는 문제가 발생한다.

상기한 캔 통신 방법(장치)을 개선한 종래기술로서, 본 출원인에 의해 2011년 11월 11일자로 출원된 대한민국 등록특허 제10-1286753호 '선박 엔진 모니터링을 위한 캔 통신 장치 및 방법'이 있으며, 도1은 종래기술에 따른 캔 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도1에 따른 종래기술은, 전송지연이 발생할 때 대기열을 생성하여 전송지연 문제를 해결하고, 데이터 영역의 프레임 헤더를 변환하여 대기열의 우선순위를 바꿔 전송지연시 대기하고 있는 데이터 프레임의 전송문제를 해결한다. 또한, 분산선행 대기열 알고리즘을 사용하여 특정 메시지 수신 문제를 해결한다.

그러나, 상기한 종래기술은 메시지가 전송이 되고 난 후 전송 순서를 재지정함에 있어 초기 조건으로 전송 순서를 재지정하는데, 이는 다음번 전송에 있어 같은 문제를 발생시킨다. 그리고 종래기술은 데이터 영역의 프레임 헤더를 변환하여 대기열의 우선순위를 바꾸더라도 각 노드 간의 평균 전송지연시간이 균일하지 못한 문제점이 있다. 또한, 메시지가 전송되고 난 후 전송 순서를 최하위로만 바꾸는 방식의 종래기술은 우선순위에 대한 우위를 유지할 수 없어 수신율이 단순해지는 문제점이 있다.

한편, 종래기술은 분산 선행 대기열 알고리즘을 사용할 때, 특정 아이디의 통신속도나 전송데이터 크기에 따라 수신율이 올라가는 문제점이 있다. 즉, 특정하게 전송시도가 불규칙적이고 서로 다른 통신속도를 가지는 캔 디바이스가 버스라인에 존재하는 경우 우선순위에 따라 수신율이 차이가 나는 것이 아닌 전송시도가 빠른 장치가 수신율이 높아지게 되는 문제점이 있다.

KR 10-1286753 B1 KR 10-2005-0053060 A KR 10-2002-0042139 A

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전송지연 문제가 다음번 전송시 재발하는 것을 방지하고, 각 노드간의 평균 전송지연시간을 균일하게 할 수 있는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 우선순위에 대한 우위를 유지할 수 있도록 하여 수신율이 단순해지는 것을 방지하는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 특정한 우선순위의 통신속도에 영향을 적게 받으며 우선순위 자체의 우위에만 영향을 받으면서 일정한 수신율을 보장받을 수 있도록 하는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 복수개의 센서들로부터 제공되는 데이터의 전송을 위한 메시지를 구성하는 단계와; 상기 센서들에 대응되는 복수개의 메시지를 전송받기 위한 각 메시지 간의 전송순서를 지정하고, 상기 전송순서에 따라 메시지별로 우선순위를 할당하는 단계와; 적어도 하나의 상기 메시지에 대한 전송지연을 확인하는 단계와; 상기 전송지연이 확인되면 상기 메시지의 우선순위에 따른 전송시도 횟수에 따라 대기열 생성 조건을 확인하고, 상기 전송지연이 확인되지 않으면 전송성공 횟수에 따라 대기열 리셋 조건을 확인하는 단계와; 상기 대기열 생성 조건을 만족하면 상기 메시지를 기설정된 우선순위에 앞서는 선행순위를 할당하여 대기열을 생성하고, 상기 대기열 리셋 조건을 만족하면 기설정된 우선순위에 뒤지는 후행순위를 할당하여 대기열을 리셋하는 단계와; 상기 대기열 생성 조건 또는 상기 대기열 리셋 조건에 따라 상기 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 대기열 생성 조건을 확인하는 단계에서는, 메시지의 우선순위가 높을수록 전송시도 횟수가 증가하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 대기열 생성 조건은, 다음의 수학식

의 E값에 따라 결정되며,(여기서, s는 사용자에 의해 임의로 지정된 수이며, s는 1보다 크다.) 상기 전송시도 횟수가 상기 수학식의 E값 보다 크면 대기열을 생성하고, 상기 전송시도 횟수가 상기 수학식의 E값 보다 작으면 기설정된 우선순위대로 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 대기열 리셋 조건은, 다음의 수학식

의 E^{- 1}값에 따라 결정되며,(여기서, s는 사용자에 의해 임의로 지정된 수이며, s는 1보다 크다.)

상기 전송성공 횟수가 상기 수학식의 E^{- 1}값 보다 크면 대기열을 리셋하고, 상기 전송성공 횟수가 상기 수학식의 E^{- 1}값 보다 작으면 기설정된 우선순위대로 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기한 실시예에 따른 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 전송지연 문제가 다음번 전송시 재발하는 것을 방지하고, 각 노드간의 평균 전송지연시간을 균일하게 할 수 있다.

둘째, 우선순위에 대한 우위를 유지할 수 있도록 하여 수신율이 단순해지는 것을 방지할 수 있다.

셋째, 특정한 우선순위의 통신속도에 영향을 적게 받으며 우선순위 자체의 우위에만 영향을 받으면서 일정한 수신율을 보장받을 수 있다.

도1은 종래기술에 따른 캔 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이고,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 센서 계측을 위한 캔 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 센서 계측을 위한 캔 통신 방법은, 서로 캔 통신하는 복수개의 센서모듈과 캔 통신의 경로로 이용되는 캔 버스 및 신호 처리를 위한 제어부를 포함하는 시스템에 적용되는 것을 전제로 한다.

여기서, 상기 센서모듈은 측정값을 센서들로부터 각각 입력받아 복수개의 메시지를 구성하여 캔 통신을 수행하며, 메시지들의 전송 순서를 결정하는 우선순위를 제어부에서 할당하지 않고 자체적으로 메시지의 전송지연 여부에 따라 우선순위를 선택하도록 하여 선택된 결과에 따라 캔 통신을 수행한다.

한편, 본 발명을 이해하기 위해 바탕이 되는 구체적인 내용은 본 출원인에 의해 앞서 출원 등록된 대한민국 등록특허 제10-1286753호에서 언급하고 있으므로 본원에서는 생략하기로 한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 센서 계측을 위한 캔 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도2를 참조한 본 발명은, 메시지를 구성하는 단계(S100)와, 우선순위를 할당하는 단계(S200)와, 전송지연을 확인하는 단계(S300)와, 대기열 생성 또는 리셋 조건 확인 단계(S400)와, 대기열 생성 또는 리셋 단계(S500)와, 메시지를 전송하는 단계(S600)를 포함한다.

먼저, 메시지를 구성하는 단계(S100)는 복수개의 센서들로부터 제공되는 데이터를 전송하기 위한 메시지를 구성한다. 여기서, 상기 센서들로부터 측정된 값은 데이터프레임의 노드값 영역에 저장된다.

다음으로, 우선순위를 할당하는 단계(S200)는, 상기 센서들에 대응되는 복수개의 메시지를 전송받기 위한 각 메시지 간의 전송순서를 지정하고, 상기 전송순서에 따라 메시지별로 우선순위를 할당한다. 이는 기본적인 우선순위이며 각 노드 간 메시지의 전송 우선순위가 된다.

다음으로, 전송지연을 확인하는 단계(S300)는 적어도 하나의 상기 메시지에 대한 전송지연을 확인한다. 여기서, 각 노드가 동시에 통신을 시도하게 되면 기존에 우선순위를 할당받아 데이터프레임의 같은 영역에 저장되기 때문에 각자의 우선순위 ID에 따라 전송순위가 결정된다.(예를 들어, ID가 001과 003일 경우 001이 전송되고 003은 전송지연)

다음으로, 대기열 생성 또는 리셋 조건 확인 단계(S400)는 상기 전송지연의 여부에 따라 다음의 두 단계로 나누어 진행된다.

상기 대기열 생성 조건을 확인하는 단계(S400a)는 상기 전송지연이 확인될 때 수행되는 단계로서, 상기 메시지의 우선순위에 따른 전송시도 횟수에 따라 대기열 생성 조건을 확인하게 된다. 이때, 상기 메시지의 우선순위가 높을수록 전송시도 횟수가 증가하며, 우선순위가 높은 메시지가 상대적으로 낮은 메시지보다 더 많이 전송을 시도한 후 대기열 생성 모드로 진입하게 된다.

그리고, 상기 대기열 생성 조건은, 다음의 수학식

의 E값에 따라 결정되며,(여기서, s는 사용자에 의해 임의로 지정된 수이며, s는 1보다 크다.) 상기 전송시도 횟수가 상기 수학식의 E값 보다 크면 대기열을 생성하고, 상기 전송시도 횟수가 상기 수학식의 E값 보다 작으면 기설정된 우선순위대로 메시지를 전송한다. 여기서, 대기열 리셋 조건을 확인하는 단계(S400b)는 상기 전송지연이 확인되지 않을 때 수행되는 단계로서, 상기 메시지의 전송성공 횟수에 따라 대기열 리셋 조건을 확인하게 된다. 이러한 수치는 위 수학식의 지수함수가 밑으로 구성된 자연로그의 모습으로 데이터프레임의 각 선행순위 영역의 ID값을 자체적으로 수식에 대입하여 얻어진다.

이에 따라, 상기 대기열 생성 조건을 만족하면 상기 메시지를 기설정된 우선순위에 앞서는 선행순위를 할당하여 대기열을 생성하며, 이러한 대기열 생성 방법에 의해 각 노드는 일정한 수신율을 보장받을 수 있게 된다.

그리고, 상기 대기열 리셋 조건은, 다음의 수학식

의 E^{- 1}값에 따라 결정되며,(여기서, s는 사용자에 의해 임의로 지정된 수이며, s는 1보다 크다.) 상기 전송성공 횟수가 상기 수학식의 E^{- 1}값 보다 크면 대기열을 리셋하고, 상기 전송성공 횟수가 상기 수학식의 E^{- 1}값 보다 작으면 기설정된 우선순위대로 메시지를 전송한다.

이에 따라, 상기 대기열 리셋 조건을 만족하면 기설정된 우선순위에 뒤지는 후행순위를 할당하여 대기열을 리셋하며, 이러한 대기열 리셋 방법에 의해 특정 ID에 과도한 수신율이 발생하는 것을 방지하게 된다.

마지막으로, 메시지를 전송하는 단계(S600)에서는 상기 대기열 생성 조건 또는 상기 대기열 리셋 조건에 따라 상기 메시지를 전송한다.

지금까지 설명한 본 발명에 따르면, 전송지연 문제가 다음번 전송시 재발하는 것을 방지하고, 각 노드간의 평균 전송지연시간을 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 우선순위에 대한 우위를 유지할 수 있도록 하여 수신율이 단순해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 특정한 우선순위의 통신속도에 영향을 적게 받으며 우선순위 자체의 우위에만 영향을 받으면서 일정한 수신율을 보장받을 수 있는 효과가 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (4)

1. 복수개의 센서들로부터 제공되는 데이터의 전송을 위한 메시지를 구성하는 단계;(S100)
   상기 센서들에 대응되는 복수개의 메시지를 전송받기 위한 각 메시지 간의 전송순서를 지정하고, 상기 전송순서에 따라 메시지별로 우선순위를 할당하는 단계;(S200)
   적어도 하나의 상기 메시지에 대한 전송지연을 확인하는 단계;(S300)
   상기 전송지연이 확인되면 상기 메시지의 우선순위에 따른 전송시도 횟수에 따라 대기열 생성 조건을 확인하고(S400a), 상기 전송지연이 확인되지 않으면 전송성공 횟수에 따라 대기열 리셋 조건을 확인하는 단계;(S400b)
   상기 대기열 생성 조건을 만족하면 상기 메시지를 기설정된 우선순위에 앞서는 선행순위를 할당하여 대기열을 생성하고(S500a), 상기 대기열 리셋 조건을 만족하면 기설정된 우선순위에 뒤지는 후행순위를 할당하여 대기열을 리셋하는 단계;(S500b) 및
   상기 대기열 생성 조건 또는 상기 대기열 리셋 조건에 따라 상기 메시지를 전송하는 단계;(S600)
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 대기열 생성 조건을 확인하는 단계(S400a)에서는, 메시지의 우선순위가 높을수록 전송시도 횟수가 증가하는 것을 특징으로 하는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 대기열 생성 조건은, 다음의 수학식

   

   의 E값에 따라 결정되며,(여기서, s는 사용자에 의해 임의로 지정된 수이며, s는 1보다 크다.)
   상기 전송시도 횟수가 상기 수학식의 E값 보다 크면 대기열을 생성하고,
   상기 전송시도 횟수가 상기 수학식의 E값 보다 작으면 기설정된 우선순위대로 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 대기열 리셋 조건은, 다음의 수학식

   

   의 E^{- 1}값에 따라 결정되며,(여기서, s는 사용자에 의해 임의로 지정된 수이며, s는 1보다 크다.)
   상기 전송성공 횟수가 상기 수학식의 E^{- 1}값 보다 크면 대기열을 리셋하고,
   상기 전송성공 횟수가 상기 수학식의 E^{- 1}값 보다 작으면 기설정된 우선순위대로 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 계측을 위한 캔 통신 방법.

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