KR101552714B1 - 차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치 및 방법 - Google Patents

차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR101552714B1 KR1020150065658A KR20150065658A KR101552714B1 KR 101552714 B1 KR101552714 B1 KR 101552714B1 KR 1020150065658 A KR1020150065658 A KR 1020150065658A KR 20150065658 A KR20150065658 A KR 20150065658A KR 101552714 B1 KR101552714 B1 KR 101552714B1
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Abstract

본 발명은 차량의 전자 부품간 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치는, 시험 시작 명령에 따라 시험 대상 전장품에 물리계층 시험 신호를 인가하는 통신 시험기; 시험 대상인 차량 전장품으로부터 시험 신호에 따른 파형정보를 생성하고, 파형 수집 명령에 따라 수집된 파형정보를 데이터로 제공하는 오실로스코프;상기 오실로스코프로부터 파형 정보를 수집하여 XML 형식으로 변환하는 파형 수집기; 상기 파형 수집기로부터 수집된 물리계층 정보의 결과인 시간 대비 전압의 값과 통신 프레임의 디지털 값을 매칭시켜 시험 항목에 따라 분석하는 파형 분석기; 및 상기 통신 시험기와 상기 파형 수집기를 제어하여 전체 시험을 제어하는 통신시험 제어기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 기존에 시험자가 수동으로 수행하였던 차량 부품 통신 기능의 물리 계층 시험 항목들을 자동화함으로써 시험자에 의한 시험 결과 오류를 최소화시킬 수 있고, 시험에 소요되는 인력 비용과 시간 비용을 감소시킬 수 있다.

Description

차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치 및 방법{ METHOD AND SYSTEM FOR ANALYZING AUTOMATICALLY PHYSICAL LAYER IN CAR COMMUNICATION }
본 발명은 차량에서 전자 부품간 통신 프로토콜 테스트 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 전자 부품간 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량 전자 부품들은 다른 부품과 정보를 교환하기 위한 통신 기능을 포함하고 있는데, 이때 주로 사용되는 통신 프로토콜로서 CAN(Controller Area Network)과 LIN(Local Interconnect Network)이 있다.
CAN이나 LIN과 같은 통신 표준은 물리계층과 네트워크 계층으로 계층화된 구조를 갖는데, 전자 부품의 통신 기능이 제대로 구현되었는지 확인하기 위해서는 차량 제조 업체에서 제시하는 각 계층에 대한 통신 평가 시험 기준에 맞는 통신 시험이 이루어져야 한다. 통신 시험 항목 중 물리계층의 기능을 시험하는 항목은 실제 통신이 이루어지는 신호의 전압이나 타이밍을 측정하는 항목이다.
그런데 CAN이나 LIN과 같은 차량 전자 부품간 통신에서 물리 계층의 통신 신호는 마이크로초 단위로 매우 신속하게 이루어지기 때문에 짧은 시간의 해상도와 정밀한 전압 측정이 필요하다. 따라서 종래에는 짧은 시간 해상도와 정밀한 전압 측정을 위해서 차량 전자 부품의 통신 시험을 수행하는 시험자가 오실로스코프를 이용하여 통신 신호선의 전압을 수동으로 측정하였다.
이와 같이 시험자가 통신 시험의 물리 계층에 해당하는 시험 항목을 수행하기 위해서는 오실로스코프의 측정 결과를 수동으로 관찰하고, 그 결과를 이용하여 수식 계산을 통해 최종 시험 결과를 도출해야 하므로 시험이 복잡하고 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 예컨대, 물리 계층 테스트 과정에서 시험자가 오실로스코프의 측정 결과를 잘못 판정한다거나 이후의 수식 계산에서 오류가 발생한다면, 최종 시험 결과에 오류가 발생할 수 있는데, 특히 시험을 반복적으로 수행해야 하는 경우에는 이와 같은 오류가 발생할 확률이 더 높아진다.
LIN 통신 시험에서 물리 계층 시험 항목의 한 예로서, 다음 표 1과 같이 마스터 노드의 VOH와 VOL를 측정하는 항목이 있는데, 오실로스코프를 이용하여 도 1에 도시된 바와 같은 파형의 두 지점을 20번 측정하여 해당 지점의 전압이 특정 범위 내에 들어가는지를 시험하는 경우, 종래와 같이 수동으로 20번 측정한다면, 시험 시간과 비용뿐 아니라 시험 결과의 오류가 발생할 확률이 높아진다.
Figure 112015045114050-pat00001
KR 10-1330143 B1 KR 10-1472584 B1
일반적으로 통신 시험 항목의 물리계층 시험은 많은 시험 항목과 반복적인 시험 작업을 수행해야 하는데, 이 과정에서 시험자에 의한 시험 오류가 발생할 확률이 매우 높다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 전자 부품간 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하여 신뢰성을 향상시킨 물리계층 시험 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 시험 시작 명령에 따라 시험 대상 전장품에 물리계층 시험 신호를 인가하는 통신 시험기; 시험 대상인 차량 전장품으로부터 시험 신호에 따른 파형정보를 생성하고, 파형 수집 명령에 따라 수집된 파형정보를 데이터로 제공하는 오실로스코프;상기 오실로스코프로부터 파형 정보를 수집하여 XML 형식으로 변환하는 파형 수집기; 상기 파형 수집기로부터 수집된 물리계층 정보의 결과인 시간 대비 전압의 값과 통신 프레임의 디지털 값을 매칭시켜 시험 항목에 따라 분석하는 파형 분석기; 및 상기 통신 시험기와 상기 파형 수집기를 제어하여 전체 시험을 제어하는 통신시험 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 파형 수집기는 상기 통신 시험 제어기로부터 파형 수집 명령을 받으면 파형 수집을 시작하고, 파형 수집이 끝났을 때 상기 통신 시험 제어기로 파형 수집 완료 신호를 송신하는 통신 시험 제어기 명령 송수신 모듈과, 파형 수집이 시작되면, 상기 오실로스코프로 파형 수집 명령을 송신하기 위해 오실로스코프 제어 명령 데이터를 구성한 후 상기 오실로스코프로 명령을 송신하는 오실로스코프 수집 명령 송신 모듈과, 상기 오실로스코프에서 파형 수집을 완료하면, 상기 오실로스코프로부터 파형 데이터를 수신하는 오실로스코프 파형 정보 수신 모듈과, 상기 파형 정보 수신 모듈에서 수신한 파형 데이터를 상기 파형 분석기에서 분석하기 쉬운 형태인 XML 데이터로 변환하여 저장하는 오실로스코프 파형 정보 XML 저장 모듈로 구성된다.
상기 파형 분석기는 상기 파형 수집기에서 저장한 파형 정보 XML을 읽어 상기 파형 분석기에서 분석하기 쉬운 자료 구조 형태로 변환하는 오실로스코프 파형 정보 XML 로드 모듈과, 저장된 파형 정보인 전압-시간 정보를 실제 통신 프레임 비트 정보로 변환하고 통신 프레임의 구성 요소 별로 통신 프레임 비트 정보를 구분하는 오실로스코프 파형 정보 분석 모듈과, 상기 파형 분석 정보를 이용하여 통신 시험 항목에 따른 시험 결과 판정을 수행하는 자동 시험 판정 모듈과, 상기 시험 판정 결과를 이용하여 보고서를 자동으로 생성하는 시험 판정 결과 보고서 생성 모듈로 구성된다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 통신시험 제어기가 시험 시작 명령을 통신 시험기로 전송하고, 파형수집 명령을 파형 수집기로 전송하는 제 1 단계; 시험 시작 명령에 따라 통신 시험기가 시험대상 전장품으로 통신 시험신호를 입력하는 제 2 단계; 파형수집 명령에 따라 파형 수집기가 통신 시험기의 시험결과 파형을 오실로스코프로부터 획득하는 제 3 단계; 오실로스코프로부터 획득된 파형 정보를 XML 형식으로 변환하는 제 4 단계; 상기 XML 형식의 파형정보를 통신 프레임 구성요소로 구분하여 분석하는 제 5 단계; 시험 항목에 따라 시험결과를 자동으로 판정하는 제 6 단계; 및 상기 판정결과에 따라 시험판정 결과 보고서를 자동으로 생성하는 제 7 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기존에 시험자가 수동으로 수행하였던 차량 부품 통신 기능의 물리 계층 시험 항목들을 자동화함으로써 시험자에 의한 시험 결과 오류를 최소화시킬 수 있고, 시험에 소요되는 인력 비용과 시간 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 차량 통신에서 물리계층 측정을 위한 파형의 예,
도 2는 본 발명에 따라 차량 전자 부품 통신의 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치의 전체 구성 블럭도,
도 3은 도 2에 도시된 파형 수집기의 세부 구성 블럭도,
도 4는 도 2에 도시된 파형 분석기의 세부 구성 블럭도,
도 5는 본 발명에 따라 차량 전자 부품 통신의 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 절차를 도시한 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 CAN 물리 계층 시험시 CAN 프레임의 예이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따라 차량 전자 부품 통신의 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치의 전체 구성 블럭도이고, 도 3은 도 2에 도시된 파형 수집기의 세부 구성 블럭도이며, 도 4는 도 2에 도시된 파형 분석기의 세부 구성 블럭도이다.
본 발명에 따라 차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 통신 시험기(110), 시험대상인 차량 전장품(120), 오실로스코프(130), 파형 수집기(140), 통신시험 제어기(150), 및 파형 분석기(160)로 구성된다.
도 2를 참조하면, 통신 시험기(110)는 시험 시작 명령에 따라 시험 대상 전장품(120)에 물리계층 시험 신호를 인가하고, 오실로스코프(130)는 시험 대상인 차량 전장품(120)으로부터 시험 신호에 따른 파형정보를 생성한 후 파형 수집 명령에 따라 수집된 파형정보를 데이터로 제공한다.
파형 수집기(140)는 오실로스코프로(130)부터 파형 정보를 수집하여 XML 형식으로 변환하고, 파형 분석기(160)는 파형 수집기(140)로부터 수집된 물리계층 정보의 결과인 시간 대비 전압의 값과 통신 프레임의 디지털 값을 매칭시켜 시험 항목에 따라 분석하며, 통신시험 제어기(150)는 통신 시험기(110)와 파형 수집기(140)를 제어하여 전체 시험을 제어한다.
본 발명에 따른 주요 구성인 파형 수집기(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 통신 시험 제어기 명령 송수신 모듈(141), 오실로스코프 수집 명령 송신모듈(142), 오실로스코프 파형정보 수신모듈(143), 오실로스코프 파형정보 XML 저장모듈(144)로 구성된다.
도 3을 참조하면, 통신 시험 제어기 명령 송수신 모듈(141)은 통신 시험 제어기(110)로부터 파형 수집 명령을 받으면 파형 수집을 시작하도록 한다. 또한 파형 수집이 끝났을 때 통신 시험 제어기(110)로 파형 수집 완료 신호를 송신한다.
오실로스코프 수집 명령 송신 모듈(142)은 파형 수집이 시작되면 오실로스코프로 파형 수집 명령을 송신하기 위해 오실로스코프 제어 명령 데이터를 구성하고 오실로스코프로 명령을 송신한다.
오실로스코프 파형 정보 수신 모듈(143)은 오실로스코프에서 파형 수집을 완료하면 파형 데이터를 파형 수집기로 전송한다. 해당 모듈은 전송된 데이터를 수신하는 역할을 한다.
오실로스코프 파형 정보 XML 저장 모듈(144)은 파형 정보 수신 모듈에서 수신한 파형 데이터를 파형 분석기(160)에서 분석하기 쉬운 형태인 XML 데이터로 변환하여 저장하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 주요 구성인 파형 분석기(160)는 도 4에 도시된 바와 같이, 오실로스코프 파형 정보 XML 로드모듈(161)과, 오실로스코프 파형정보 분석모듈(162), 자동시험 판정모듈(163), 시험 판정결과 보고서 생성모듈(164)로 구성된다.
도 4를 참조하면, 오실로스코프 파형 정보 XML 로드 모듈(161)은 파형 수집기에서 저장한 파형 정보 XML을 읽어 파형 분석기(160)에서 분석하기 쉬운 자료구조 형태로 변환하는 기능을 수행한다.
오실로스코프 파형 정보 분석 모듈(162)은 저장된 파형 정보인 전압-시간 정보를 실제 통신 프레임 비트 정보로 변환하고, 통신 프레임의 구성 요소 별로 통신 프레임 비트 정보를 구분하는 기능을 수행한다.
자동 시험 판정 모듈(163)은 파형 분석 정보를 이용하여 통신 시험 항목에 따른 시험 결과 판정을 수행한다. 시험 판정 결과 보고서 생성 모듈(164)은 시험 판정 결과를 이용하여 보고서를 자동으로 생성한다.
도 5는 본 발명에 따라 차량 전자 부품 통신의 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 절차를 도시한 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 CAN 물리 계층 시험시 CAN 프레임의 예이다.
본 발명에 따라 차량 전자 부품 통신의 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 절차는 도 5에 도시된 바와 같이, 시험 시작 명령을 전송하는 단계(S101), 통신시험신호를 입력하는 단계(S102), 시험결과 오실로스코프 파형정보를 획득하는 단계(S103), 파형정보를 XML 형식으로 변환하는 단계(S104), 파형정보를 통신 프레임 구성요소로 구분하는 단계(S105), 시험 항목에 따른 시험결과를 판정하는 단계(S106), 시험판정결과 보고서를 생성하는 단계(S107)로 구성된다.
도 5를 참조하면, 먼저 통신 시험 제어기(150)에서 통신 시험기(110)로 시험 시작 명령을 내리고, 파형 분석기(140)로 파형 수집 명령을 내린다. 이에 따라 통신 시험기(110)는 차량 전장 부품(120)으로 시험을 위한 입력을 인가하고, 파형 수집기(140)는 오실로스코프(130)로 파형 수집 명령을 내린다.
이어 파형 수집기(140)는 차량 전장 부품(120)의 통신 출력을 오실로스코프(130)에서 수집한다. 오실로스코프(130)에서 수집한 결과를 파형 수집기(140)가 전달받으면, 파형 수집기(140)는 오실로스코프(130)로부터 받은 파형 정보를 분석이 용이한 XML 파일 형태로 저장한다.
저장된 파형 정보 파일은 파형 분석기(160)를 통해 각 시험 항목 기준에 따라 분석되고, 파형 분석기(160)는 파형 분석 결과에 따른 시험 판정 결과를 생성한다.
보다 자세히 살펴보면, 정보 분석 단계에서 파형의 정보를 자동으로 분석하기 위해서는 파형 수집기(140)에서 수집된 물리계층 정보의 결과인 시간 대비 전압의 값과 통신 프레임의 디지털 값을 매칭시킬 수 있어야 한다. 예를 들면, CAN 데이터프레임의 첫 번째 데이터 바이트의 네 번째 비트가 측정된 시간 대비 전압 값의 어떤 부분에 해당하는지를 알 수 있어야 한다. 통신 속도(baud rate)와 전압이 측정된 시간 구간을 이용하여 1비트에 매칭되는 전압 값의 개수를 분석할 수 있다(1초 동안 측정된 전압 샘플 개수 / bit rate). 비트별 매칭되는 전압이 판별되면, 각 통신 프로토콜에서 정의하고 있는 프레임의 레이아웃에 따라 원하는 프레임 지점에 매칭되는 전압 값을 확인할 수 있다.
도 6은 CAN 프레임의 레이아웃으로, 통신 속도가 100Kbps고 파형 수집기(140)에서 1초에 1 mega 샘플을 수집한다고 하면 1비트는 전압의 10개 샘플에 해당된다. 만약 통신 시험 항목에서 Message Identifier의 3번째 bit를 측정해야 되는 시험이면 파형 수집기(140)에서 수집한 21~30번째의 전압 샘플을 이용하면 Message ID의 3번째 bit 값과 그때의 전압 값을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 각 테스트 항목 별로 필요한 비트 정보와 전압 정보, 시간 정보를 획득하여 물리 계층 정보를 자동으로 분석할 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100: 물리계층 자동 분석장치 110: 통신 시험기
120: 시험대상 전장품 130: 오실로스코프
140: 파형 수집기 150: 통신시험 제어기
160: 파형 분석기

Claims (5)

  1. 시험 시작 명령에 따라 시험 대상 전장품에 물리계층 시험 신호를 인가하는 통신 시험기;
    시험 대상인 차량 전장품으로부터 시험 신호에 따른 파형정보를 생성하고, 파형 수집 명령에 따라 수집된 파형정보를 데이터로 제공하는 오실로스코프;
    상기 오실로스코프로부터 파형 정보를 수집하여 XML 형식으로 변환하는 파형 수집기;
    상기 파형 수집기로부터 수집된 물리계층 정보의 결과인 시간 대비 전압의 값과 통신 프레임의 디지털 값을 매칭시켜 시험 항목에 따라 분석하는 파형 분석기; 및
    상기 통신 시험기와 상기 파형 수집기를 제어하여 전체 시험을 제어하는 통신시험 제어기를 포함하는 차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파형 수집기는
    상기 통신 시험 제어기로부터 파형 수집 명령을 받으면 파형 수집을 시작하고, 파형 수집이 끝났을 때 상기 통신 시험 제어기로 파형 수집 완료 신호를 송신하는 통신 시험 제어기 명령 송수신 모듈과,
    파형 수집이 시작되면, 상기 오실로스코프로 파형 수집 명령을 송신하기 위해 오실로스코프 제어 명령 데이터를 구성한 후 상기 오실로스코프로 명령을 송신하는 오실로스코프 수집 명령 송신 모듈과,
    상기 오실로스코프에서 파형 수집을 완료하면, 상기 오실로스코프로부터 파형 데이터를 수신하는 오실로스코프 파형 정보 수신 모듈과,
    상기 파형 정보 수신 모듈에서 수신한 파형 데이터를 상기 파형 분석기에서 분석하기 쉬운 형태인 XML 데이터로 변환하여 저장하는 오실로스코프 파형 정보 XML 저장 모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파형 분석기는
    상기 파형 수집기에서 저장한 파형 정보 XML을 읽어 상기 파형 분석기에서 분석하기 쉬운 자료 구조 형태로 변환하는 오실로스코프 파형 정보 XML 로드 모듈과,
    저장된 파형 정보인 전압-시간 정보를 실제 통신 프레임 비트 정보로 변환하고 통신 프레임의 구성 요소 별로 통신 프레임 비트 정보를 구분하는 오실로스코프 파형 정보 분석 모듈과,
    상기 파형 분석 정보를 이용하여 통신 시험 항목에 따른 시험 결과 판정을 수행하는 자동 시험 판정 모듈과,
    상기 시험 판정 결과를 이용하여 보고서를 자동으로 생성하는 시험 판정 결과 보고서 생성 모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 장치.
  4. 통신시험 제어기가 시험 시작 명령을 통신 시험기로 전송하고, 파형수집 명령을 파형 수집기로 전송하는 제 1 단계;
    시험 시작 명령에 따라 통신 시험기가 시험대상 전장품으로 통신 시험신호를 입력하는 제 2 단계;
    파형수집 명령에 따라 파형 수집기가 통신 시험기의 시험결과 파형을 오실로스코프로부터 획득하는 제 3 단계;
    오실로스코프로부터 획득된 파형 정보를 XML 형식으로 변환하는 제 4 단계;
    상기 XML 형식의 파형정보를 통신 프레임 구성요소로 구분하여 분석하는 제 5 단계;
    시험 항목에 따라 시험결과를 자동으로 판정하는 제 6 단계; 및
    상기 판정결과에 따라 시험판정 결과 보고서를 자동으로 생성하는 제 7 단계를 포함하는 차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제 5 단계는
    저장된 파형 정보인 전압-시간 정보를 실제 통신 프레임 비트 정보로 변환하고 통신 프레임의 구성 요소 별로 통신 프레임 비트 정보를 구분하여 분석하는 것을 특징으로 하는 차량 전자 부품 통신에서 물리 계층 정보를 자동으로 분석하는 방법.
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