KR101720457B1 - 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법 - Google Patents

모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법 Download PDF

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KR101720457B1
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김동헌
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경남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 관한 것으로, 매트랩 GUI(Graphic User Interface), M 프로그램, 시뮬링크(simulink), 스테이트플로우(stateflow), 툴박스(tool box)등을 실제 자동차 클러스터 시스템과 연동하여 자동차에서 들어오는 경고, 인터럽트 등의 각종 정보 등을 감시하는 PC 스테이션 환경 수단을 통해 자동차 클러스터 설계 시 툴박스의 인터페이스 지령함수가 실제 자동차 클러스터 시스템(700)과 연동하는 PC 스테이션 환경(600)으로 하여금 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 기법으로 클러스터를 설계하고 설계에 따른 감시 및 검증이 가능한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법을 구현함으로써, 기존의 텍스트 방식과 달리 모델기반설계로 개발된 자동차 클러스터 시스템은 각 기능 및 알고리즘을 블록과 스테이트플로우로 프로그램에 따라 작성하기 때문에 알고리즘의 수정이나 기능 추가가 용이하며, 또한, PC를 통해 모니터 상에서 동작 알고리즘을 검증하기 때문에 클러스터의 개발과 수정에 따른 많은 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법{Station Design Method of Vehicle Cluster Using Model-Based Design Techniques}
본 발명은 자동차 등의 클러스터(Cluster)에 관한 것으로, 특히 기존의 자동차 클러스터 개발을 위해 적용된 텍스트(Text) 기반의 설계 방식을 매트랩(MATLAB)을 이용한 모델기반설계(Model-Based Design,MBD) 방식으로 변환함으로써, 사용자의 편의와 프로그램의 수정 및 문제해결이 용이하도록 한 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 관한 것이다.
최근 자동차, 항공기, 선박과 같이 감시 제어용 클러스터를 포함한 이동수단에서와 같이 복잡한 알고리즘 코드를 다루는 유사 기술 분야에서는 모델기반설계(Model-Based Design,MBD)가 새로운 소프트웨어(SW) 개발 방법으로 각광을 받고 있다.
MBD는‘그림을 그리면’코드가 자동으로 만들어지는 방식이며, 코볼, C++와 같은 컴퓨터 언어로 프로그램을 짜는 전통적인 방법과 차별화되고 있다. 그 이유는 소프트웨어(SW) 기능이 고도화 되고 복잡해지면서 기존의 소프트웨어 프로그램 방식은 코드 작성을 위해 100만 ~ 1000만 라인이 필요해 사람이 일일이 대응하기가 힘들고 작업 중에 실수 가능성이 높은 문제를 해결하기가 매우 어려워지고 있기 때문이다.
이러한 문제점에 대응하기 위해 MDB 방식의 SW 방법은 텍스트 기반과는 달리 사용자 편의 중심으로 프로그램의 수정과 문제 해결에 매우 용이하므로 유용하게 사용되고 있다. 현재 임베디드 SW를 중심으로 하드웨어(HW)에 SW를 적용하는 방식이 빠르게 늘면서 국산 솔루션 부재와 전문가 부족이 해결과제로 부상하고 있다.
특히, 자동차의 기술 개발에 있어서 자동차 각종 장치 및 부품의 고급화에 대한 소비자의 요구 사항이 계속 증가하고 있다. 즉, 자동차 자체 내에서 네비게이션, 경고등, MP3, DMB 등의 기능이 제공되지만 이러한 프로그램이 얼마나 소비자에게 사용하기 쉽게 제공하느냐가 매우 중요한 요인으로 작용하고 있다.
MBD는 초기에 모델 기반 디자인이라는 개념이 제창되어 제품 설계에 도움을 주고 있었지만, 최근에는 한층 진일보하여 모델 기반 개발이라는 사고방식으로 제조업 영역으로 확장되고 있다. MBD는 현재 BMW, 현대모비스 등 자동차 업계와 국방ㆍ항공 분야에서 임베디드 시스템의 설계에 사용되고 있으며, 사용 범위가 무궁무진하여 여러 분야에서 사용이 늘어나고 있는 추세이다.
MBD 방식을 사용한 클러스터의 시스템 개발은 국외에서도 현재 연구 중에 있으며, 국외 유명 독일 자동차 연구소에서는 플랫폼이 이미 만들어져서 곧 MBD 방식으로 클러스터를 설계할 예정으로 알려져 있다.
한편, 현대모비스가 클러스터가 아닌 ECU(Engine Control Unit)와 관련해서 SW 개발에 MBD를 도입한 것으로 알려졌으나, 클러스터에 적용을 하였는지에 대한 자료는 없고 개발실적도 찾을 수 없다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해소하며, 현재 국내 적용사례나 개발업체가 없는 점에 착안하여 전통적인 텍스트 설계 방식과 달리 날로 복잡해지는 프로그램의 처리에 대처하고자 MBD 방식을 차량용 클러스터에 우선 적용한 전혀 새로운 시스템을 구현함으로써, 향후 자동차 업계뿐만 아니라 선박, 항공 분야에도 적용 가능하도록 제안한다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 상세하게는, 기존 텍스트 기반의 설계 방식과 달리 매트랩(MTALAB)의 GUI(Graphic User Interface)와, M 프로그램, 시뮬링크(simulink), 스테이트플로우(stateflow), 툴박스(tool box) 등을 실제 자동차 클러스터 시스템과 연동하는 PC 스테이션 환경을 갖는 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 방식으로 변환함으로써, 클러스터 설계에 따른 사용자의 편의와 프로그램의 수정 및 문제해결이 용이하고 사용자 중심의 GUI 인터페이스를 통해 클러스터의 상태를 모니터링 하여 제어 및 설계 가능하도록 한 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법을 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, PC에서 매트랩 GUI(100)의 가이드(Guide)를 이용하여 그래픽 화면을 구현하되, 상기 매트랩 GUI의 M 프로그램(200)을 통해 상기 매트랩 GUI의 상세 동작 알고리즘을 작성하고 기본 스위치 입력으로 자동차 클러스터의 모델기반설계를 위한 소프트웨어 툴인 시뮬링크(Simulink,300)의 프로그램을 작성하는 제1 단계와; 상기 제1 단계 후, 상기 시뮬링크의 프로그램과 M 프로그램 및 스테이트플로우(Stateflow,400)와 연동하여 시뮬링크(300)를 제어하고 스크린의 메뉴 선택과 현재의 클러스터 상태를 표시하는 차트 시뮬링크 프로그램을 구성하는 매트랩 GUI(Matlab Graphic User Interface)의 프로그램을 작성하는 제2 단계와; 상기 제2 단계 후, 기본적인 메뉴 선택과 CAN통신 및 RS232 통신 인터페이스로 수신된 자동차 상태 알림 스테이트플로우(Stateflow) 차트 시뮬링크 프로그램을 통해 실제 자동차 클러스터의 모델기반설계 기법에 따른 동작 감시를 위한 PC 스테이션 환경(600)을 제작하는 제3 단계와; 상기 제3 단계 후, 상기 모델기반설계의 방식으로 설계가 가능하도록 상기 자동차 클러스터의 모든 설계 정보를 툴박스(500)의 지령함수를 통해 상기 PC 스테이션 환경(600)으로 정보를 이식하는 제4 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 기본 스위치 입력을 통한 시뮬링크 프로그램을 작성은, 자동차의 클러스터를 제작하기 전에 PC에서 알고리즘의 동작확인을 위하여 매트랩의 시뮬링크(300)에서 키보드 입력 라이브러리를 추가하여 키보드의 특정키를 자동차의 클러스터에 장착된 스위치 입력으로 시뮬링크를 디자인하고, 제작할 자동차의 클러스터 스위치 입력에 따른 동작 알고리즘을 시뮬링크의 Stateflow 차트를 이용하여 디자인하며, 상기 PC의 PC 스테이션 환경(600)에서 작성된 매트랩 시뮬링크를 실행하여 키보드 입력을 받아 클러스터 스크린의 메뉴 선택 시뮬레이션을 통해 제작할 자동차 클러스터의 스위치 입력 동작 알고리즘을 검증하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 매트랩 GUI(100)의 프로그램 작성은, 먼저 매트랩 GUI 작성을 위하여, 제작할 자동차 클러스터에 입력되는 입력변수 버튼을 생성한 후, 상기 매트랩의 시뮬링크(300)의 입력변수 버튼에 상태에 따른 입력변수 값을 표시하는 상수블록을 생성시키는 단계와, 상기 자동차 클러스터와 매트랩 GUI의 간의 통신연결을 통하여 자동차 클러스터에 결과를 매트랩 GUI가 수신하여 표시하는 자동차 클러스터의 상태를 표시하는 이미지뷰(Image View)와, 상기 매트랩 GUI의 입력변수에 의한 동작 알고리즘 결과 이미지뷰를 생성시키는 단계와, 상기 생성된 매트랩 GUI의 입력변수 버튼과 시뮬링크의 입력변수 상수블록, 매트랩 GUI의 동작 알고리즘 결과 이미지뷰와 시뮬링크의 동작 알고리즘 결과 출력변수는 서로 M 프로그램(200)을 통하여 연동시키는 단계와, 상기 시뮬링크(300)에서 자동차의 모든 입력변수의 상태에 따른 동작 알고리즘은 입력변수의 중요도에 따라 각 그룹으로 나누어지며, 상기 각 그룹은 순번에 따라 상위와 하위로 나누어지는 단계와, 상기 각 그룹은 상위, 하위 인터럽트와 같은 각 상황에 따른 인터럽트 수용 여부가 정해지며, 정해진 자동차 클러스터의 동작 알고리즘에 따라 시뮬링크의 Stateflow 차트를 설계하고 작성하는 단계와, 상기 Stateflow 차트를 이용하여 작성된 상기 시뮬링크 프로그램과 매트랩 GUI는 시뮬레이션을 수행하여 자동차 클러스터의 동작 알고리즘을 검증하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법은, 매트랩 GUI(Matlab Graphic User Interface,100)와, M 프로그램(M Program, 200), 시뮬링크(Simulink,300), 스테이트플로우(Stateflow,400), 툴박스(Tool Box,500) 및 PC 스테이션 환경(600) 수단을 구성하되, 자동차 클러스터 설계 시, 상기 툴박스의 인터페이스 지령함수가 실제 자동차 클러스터 시스템(700)과 연동하는 상기 PC 스테이션 환경으로 하여금 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 기법으로 실제 설계가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법은, 자동차 클러스터 설계에 있어, 기존의 텍스트 기반의 설계방식과 달리 사용자 편의중심의 프로그램의 수정과 문제해결이 용이한 MDB(Model-Based Design) 방식으로 설계가 가능하도록 구현함으로써,
(1) 분석 설계 단계에서 문제를 조기에 해결할 수 있고, 시험 단계에서 모든 경우의 테스트 케이스를 산출하기가 용이하며, 적절한 설계수법으로 잠재적인 버그를 조기에 발견하여 수정이 가능하기 때문에 기존의 텍스트 기반의 설계에 비해 프로그램 수정과 알고리즘 추가가 용이하다.
(2) 향후, 클러스터의 고도화로 복잡해지는 프로그램을 쉽게 처리 가능하고, 제작단계에서 자동화 코드생성으로 핸드코딩을 줄여 시간공수를 절감하고 제작단계에서 발생하는 핸드코딩의 휴먼에러를 방지할 수 있다.
(3) 자동차, 항공기, 선박과 같이 감시 제어용 클러스터를 포함한 이동수단에서와 같이 복잡한 알고리즘 코드를 다루는 유사 기술 분야에 MBD 방식의 클러스터 설계 기법을 도입할 경우, 각 업계 간의 상호 시너지 효과를 통해 기술력이 향상되고 인프라가 확립됨에 따라 고신뢰성, 고안정성 클러스터 제품 개발로 고부가가치 창출이 가능하며, 향후 클러스터 분야의 시장 선점이 예측되는 독특한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 기술적 구성을 개략적으로 나타낸 블록도
도 2는 상기 도 1에 대한 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 따른 매트랩의 시뮬링크와 GUI를 이용하여 모델기반설계 기법을 기반으로 자동차 클러스터의 감시 및 제어 시스템에 대한 구성을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 키보드 입력에 따른 클러스터 기본 동작 확인을 위한 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 화면표시 알고리즘을 위한 매트랩의 시뮬링크 구성을 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 화면표시 알고리즘 입력제어를 위한 GUI 구성을 보여주는 도면
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 의해 설계된 동작 상태를 데스크탑 화면으로 보여 주는 도면
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 4그룹 스테이트플로우 차트의 상위 우선순위로 설계된 도면
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 7그룹 스테이트플로우 차트의 상위 우선순위로 설계된 도면
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 9그룹 스테이트플로우 차트의 스위치 입력에 따른 상태변화 설계를 보여주는 도면
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대한 클러스터 그룹 스테이트플로우 차트의 상위, 하위 우선순위와 재표시 및 스위치 입력 인터럽트를 기반으로 설계된 것을 나타낸 도면
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법을 상세하게 설명한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시하더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 따른 기술적 해결수단과 그 특징은, 매트랩GUI(Matlab Graphic User Interface,100)와, M 프로그램(M Program, 200), 시뮬링크(Simulink,300), 스테이트플로우(StateFlow,400), 툴박스(Tool Box,500) 및 PC 스테이션 환경(600)으로 구성되며, 자동차 클러스터 설계 시 툴박스의 인터페이스 지령함수가 실제 자동차 클러스터 시스템(700)과 연동하는 PC 스테이션 환경(600)으로 하여금 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 방식으로 설계가 이루어지도록 하는데 그 특징이 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 매트랩 GUI(Matlab Graphic User Interface,100)는, 매트랩의 GUI 가이드(GUI Guide)를 이용하여 버튼 등과 같은 그래픽적인 화면을 구성하고 매트랩의 M 프로그램(200)을 작성하여 GUI의 상세 동작 알고리즘을 작성하며 시뮬링크 파일(Simulink File)과 연동하여 시뮬링크(300)를 제어하는 역할을 한다.
여기서, 매트랩(Matlab)은 과학적 또는 공학적인 문제를 컴퓨터를 이용하여 효율적으로 해결할 수 있도록 프로그래밍과 수치해석을 위한 다양한 기능을 제공하는 프로그래밍 언어이다. 매트랩은 해결한 문제의 결과를 시각적으로 표현해주는 강력한 그래픽화면제공 기능을 가지고 있어 문제를 직관적으로 쉽게 이해할 수 있도록 해준다. 매트랩에서는 M-file을 이용하여 프로그래밍이 가능한데 여러 가지 명령어를 순차적으로 실행할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 M 프로그램(200)은, 매트랩 상에서 자동차 클러스터 설계 시 상세 동작을 작성할 때 사용되는 프로그램이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 시뮬링크(Simulink,300)는, 자동차 클러스터의 동작 알고리즘을 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 방식으로 설계하기 위한 소프트웨어 툴이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 스테이트플로우(Stateflow,400)는, 상기 시뮬링크(300) 내의 블록 중 하나이며, 자동차 클러스터의 동작을 각각의 우선순위에 따른 알고리즘을 그래픽(Graphic)으로 작성할 수 있는 블록이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 툴박스(Tool Box,500)는, PC 스테이션 환경(600)을 갖는 자동차 클러스터 설계 시 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 방식으로 변환시키는 함수 수단으로, 자동차 클러스터 설계에 따른 인터페이스를 함수화하여 모아 놓은 매트랩의 함수를 말하며, 툴박스의 지령함수를 통해 실제 자동차 클러스터 시스템(700)과 연동하는 PC 스테이션 환경(600)으로 하여금 모델기반설계(Model-based Design,MDB)가 이루어지도록 변환시키는 것이다.
여기서, 상기 툴박스(500)는 자동차 클러스터 설계 시 모델기반설계방식으로 설계가 가능하도록 여러 학문 분야의 개념 및 인터페이스를 함수화하여 모아 놓은 매트랩의 함수들이며, 다양한 툴박스가 제공되고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 PC 스테이션 환경(600)은, Windows 또는 Linux 운영체제 환경에서 매트랩 소프트웨어가 설치되어 있는 환경이며, 상기 툴박스(500)의 지령함수를 통해 자동차 클러스터 시스템(700)과 연동하여 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 방식으로 자동차 클러스터를 설계 가능하도록 하는 특수 목적의 컴퓨터 수단이다.
이하, 3 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에서는 모델기반 설계를 이용한 자동차 클러스터 스테이션 개발을 위해 기본 스위치 입력을 통한 시뮬링크 프로그램을 작성한다.
즉, PC에서 매트랩 GUI(100)의 가이드(Guide)를 이용하여 그래픽 화면을 구현하되, 상기 매트랩 GUI의 M 프로그램(200)을 통해 상기 매트랩 GUI의 상세 동작 알고리즘을 작성하고 기본 스위치 입력으로 자동차 클러스터의 모델기반설계를 위한 소프트웨어 툴인 시뮬링크(Simulink,300)의 프로그램을 작성하는 제1 단계(S100)를 갖는다.
여기서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 자동차의 클러스터를 제작하기 전에 PC에서 알고리즘의 동작 상태를 확인하고 PC에서 매트랩의 시뮬링크(300)를 통하여 개발될 자동차 클러스터의 알고리즘을 작성한다. 또한, 매트랩의 시뮬링크의 Stateflow 차트를 이용하여 상태도를 작성한다. 그리고 키보드 입력을 받아 클러스터 스크린의 메뉴 선택 Stateflow 차트 시뮬링크 프로그램을 작성하는 순서로 진행된다.
도 1 및 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 기본 스위치 입력을 통한 시뮬링크 프로그램을 작성하는 것을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 자동차의 클러스터를 제작하기 전에 PC에서 알고리즘의 동작확인을 위하여 매트랩의 시뮬링크(300)에서 키보드 입력 라이브러리를 추가하여 키보드의 특정키를 자동차의 클러스터에 장착된 스위치 입력으로 시뮬링크를 설계한다.
또한, 제작할 자동차 클러스터의 스위치 입력에 따른 동작 알고리즘을 시뮬링크의 Stateflow 차트를 이용하여 동작 알고리즘을 설계하고 작성한다.
그리고, PC의 PC 스테이션 환경(600)에서 작성된 매트랩 시뮬링크를 실행하여 키보드 입력을 받아 클러스터 스크린의 메뉴 선택 시뮬레이션을 통하여 개발될 자동차 클러스터의 스위치 입력 동작 알고리즘을 검증한다.
다음은, 도 2 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 매트랩 GUI(Matlab Graphic User Interface)의 프로그램을 작성한다.
즉, 상기 제1 단계 후, 상기 시뮬링크의 프로그램과 M 프로그램 및 스테이트플로우(Stateflow,400)와 연동하여 시뮬링크(300)를 제어하고 스크린의 메뉴 선택과 현재의 클러스터 상태를 표시하는 차트 시뮬링크 프로그램을 구성하는 매트랩 GUI(Matlab Graphic User Interface)의 프로그램을 작성하는 제2 단계(S200)를 포함한다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제 2 단계는, 매트랩 GUI(100)를 통하여 자동차의 모든 상황을 표시하는 클러스터 시뮬링크 프로그램을 작성한 후, 상기 매트랩 GUI(100)가 매트랩 파일(Matlab File)을 이용한 M 프로그램(200)과 모델기반설계 S/W 툴을 갖는 시뮬링크(300) 및 우선순위 알고리즘을 갖는 스테이트플로우(Stateflow,400)가 연동하여 스크린의 메뉴 선택과 현재의 클러스터 상태 표시 차트 시뮬링크 프로그램을 작성하게 되는 것이다.
도 2 및 도 5, 도 6 내지 도 11에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 매트랩 GUI의 프로그램 작성에 대해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 매트랩 GUI(100)를 통하여 자동차의 모든 상황을 표시하는 클러스터 시뮬링크 프로그램을 작성한다.
여기서, 상기 매트랩 GUI 작성을 위하여, 개발될 자동차 클러스터에 입력되는 입력변수 버튼을 생성하고, 매트랩 시뮬링크의 입력변수 버튼에 상태에 따른 입력변수 값을 표시하는 상수블록을 먼저 생성시킨다.
다음은, 매트랩 GUI에 자동차 클러스터의 상태를 표시하는 이미지뷰(Image View)와 매트랩 GUI의 입력변수에 의한 동작 알고리즘 결과 이미지뷰를 생성시킨다.
여기서, 상기 자동차 클러스터의 상태 표시 이미지뷰(Image View)는, 클러스터와 매트랩 GUI의 간의 통신연결을 통하여 자동차 클러스터에 결과를 매트랩 GUI가 수신하여 표시하는 부분이고, 상기 입력변수에 의한 동작 알고리즘 결과 이미지뷰는 매트랩 GUI의 입력변수 버튼을 통한 시뮬링크의 동작 알고리즘 결과를 나타내는 부분이다.
또한, 상기 생성된 매트랩 GUI의 입력변수 버튼과 시뮬링크의 입력변수 상수블록, 매트랩 GUI의 동작 알고리즘 결과 이미지뷰와 시뮬링크의 동작 알고리즘 결과 출력변수는 서로 M 프로그램(200)을 통하여 연동시킨다.
또한, 시뮬링크(300)에서 자동차의 모든 입력변수의 상태에 따른 동작 알고리즘은 입력변수의 중요도에 따라 각 그룹으로 나누어지며, 상기 각 그룹은 순번에 따라 상위와 하위로 나누어진다.
그리고, 상기 각 그룹은 상위, 하위 인터럽트와 같은 각 상황에 따른 인터럽트 수용 여부가 정해진다. 이렇게 정해진 자동차 클러스터의 동작 알고리즘에 따라 시뮬링크의 Stateflow 차트를 설계하고 작성한다.
따라서, 상기 Stateflow 차트를 이용하여 작성하여 개발된 시뮬링크 프로그램과 매트랩 GUI는 시뮬레이션을 수행하여 자동차 클러스터의 동작 알고리즘을 검증할 수 있다.
또한, 도 1과 도 3, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 PC 스테이션을 제작하는 단계를 갖는다.
즉, 상기 제2 단계 후, 기본적인 메뉴 선택과 CAN통신 및 RS232 통신 인터페이스로 수신된 자동차 상태 알림 스테이트플로우(Stateflow) 차트 시뮬링크 프로그램을 통해 실제 자동차 클러스터의 모델기반설계 기법에 따른 동작 감시를 위한 PC 스테이션 환경(600)을 제작하는 제3 단계(S300)를 갖는다.
다시 말해서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제3 단계는, 기본적인 메뉴 선택과 CAN통신 및 RS232 통신 인터페이스로 수신된 자동차 상태 알림 스테이트플로우(Stateflow) 차트 시뮬링크 프로그램을 개발하고 실제 자동차 클러스터의 동작 감시를 위한 PC 스테이션을 제작하는 순서이다.
마지막으로, 도 2, 도 3 및 도 4와 도 7 내지 도 11을 참조하여, 자동차 클러스터의 모든 정보를 이식하는 단계를 갖는다.
즉, 상기 제3 단계 후, 상기 모델기반설계의 방식으로 설계가 가능하도록 상기 자동차 클러스터의 모든 설계 정보를 툴박스(500)의 지령함수를 통해 상기 PC 스테이션 환경(600)으로 정보를 이식하는 제4 단계(S400)가 포함된다.
다시 말해서 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5와 도 8 내지 도 11에서 보는 바와 같이, 4그룹 Stateflow 차트(도 8 참조)와, 7그룹 Stateflow 차트(도 9 참조), 9그룹 Stateflow 차트 (도 10 참조) 및 클러스터그룹 Stateflow 차트에 대한 자동차 클러스터의 모든 정보를 이식하여 감시제어를 위한 통합된 스테이션이 완성된다(도 11 참조).
이때, 텍스트 언어가 아닌 모델기반설계(Model-Based Design, MBD) 기법으로 작성된 프로그램을 오토제너레이션(Auto Generation)으로 변경함으로써, 프로그램 수정과 알고리즘 추가가 용이하도록 하기 때문에 자동차 클러스터의 스테이션 설계 주문자의 요구를 충족시킬 수 있는 독특한 특징이 있다.
도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 설계 방법에 대한 작용효과를 상세하게 설명한다.
본 발명은 PC에서 매트랩 시뮬링크를 통하여 개발될 자동차 클러스터의 알고리즘을 작성하고 매트랩 시뮬링크의 Stateflow 챠트를 이용하여 상태도를 작성하며 키보드 입력을 받아 클러스터 스크린의 메뉴 선택 Stateflow 챠트 시뮬링크 프로그램을 구성하는 기본 스위치 입력을 통한 시뮬링크 프로그램 작성한다. 또한, 매트랩 GUI를 통해 자동차의 모든 상황을 표시하는 자동차 클러스터 시뮬링크의 프로그램을 작성하고, 매트랩 GUI 프로그램과 Stateflow 및 시뮬링크를 연동하여 스크린의 메뉴 선택과 현재의 클러스터 상태를 표시하는 차트 시뮬링크 프로그램을 구성하는 매트랩 GUI 프로그램을 작성한다. 또한, 기본적인 메뉴 선택과 CAN통신 및 RS232 통신 인터페이스로 수신된 자동차 상태 알림 Stateflow 차트 시뮬링크 프로그램, 즉 실제 자동차 클러스터의 동작 감시를 위한 PC 스테이션을 제작한다. 그리고 자동차 클러스터의 모든 정보를 이식하여 감시제어를 위한 통합 스테이션 완성을 위하여 자동차 클러스터의 모든 정보를 이식하는 단계를 포함함으로써, 모델기반설계로 개발된 자동차 클러스터 시스템은 각 기능 및 알고리즘을 블록과 스테이트플로우로 프로그램을 작성하기 때문에 알고리즘의 수정과 기능 추가가 용이하며, 또한, PC를 통하여 모니터 상에서 동작 알고리즘을 검증하기 때문에 클러스터의 개발이나 수정에 따른 많은 시간과 비용을 절감할 수 있는 독특한 특징이 있다고 할 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 매트랩 GUI 200 : M 프로그램
300 : 시뮬링크 400 : 스테이트플로우
500 : 툴박스 600 : PC 스테이션 환경
700 : 자동차 클러스터 시스템

Claims (4)

  1. PC에서 매트랩 GUI(100)의 가이드(Guide)를 이용하여 그래픽 화면을 구현하되, 상기 매트랩 GUI의 M 프로그램(200)을 통해 상기 매트랩 GUI의 상세 동작 알고리즘을 작성하고 기본 스위치 입력으로 자동차 클러스터의 모델기반설계를 위한 소프트웨어 툴인 시뮬링크(Simulink,300)의 프로그램을 작성하는 제1 단계와;
    상기 제1 단계 후, 상기 시뮬링크의 프로그램과 M 프로그램 및 스테이트플로우(Stateflow,400)와 연동하여 시뮬링크(300)를 제어하고 스크린의 메뉴 선택과 현재의 클러스터 상태를 표시하는 차트 시뮬링크 프로그램을 구성하는 매트랩 GUI(Matlab Graphic User Interface)의 프로그램을 작성하는 제2 단계와;
    상기 제2 단계 후, 기본적인 메뉴 선택과 CAN통신 및 RS232 통신 인터페이스로 수신된 자동차 상태 알림 스테이트플로우(Stateflow) 차트 시뮬링크 프로그램을 통해 실제 자동차 클러스터의 모델기반설계 기법에 따른 동작 감시를 위한 PC 스테이션 환경(600)을 제작하는 제3 단계와;
    상기 제3 단계 후, 상기 모델기반설계의 방식으로 설계가 가능하도록 상기 자동차 클러스터의 모든 설계 정보를 툴박스(500)의 지령함수를 통해 상기 PC 스테이션 환경(600)으로 정보를 이식하는 제4 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기본 스위치 입력을 통한 시뮬링크 프로그램을 작성은, 자동차의 클러스터를 제작하기 전에 PC에서 알고리즘의 동작확인을 위하여 매트랩의 시뮬링크(300)에서 키보드 입력 라이브러리를 추가하여 키보드의 특정키를 자동차의 클러스터에 장착된 스위치 입력으로 시뮬링크를 디자인하고,
    제작할 자동차의 클러스터 스위치 입력에 따른 동작 알고리즘을 시뮬링크의 Stateflow 차트를 이용하여 디자인하며,
    상기 PC의 PC 스테이션 환경(600)에서 작성된 매트랩 시뮬링크를 실행하여 키보드 입력을 받아 클러스터 스크린의 메뉴 선택 시뮬레이션을 통해 제작할 자동차 클러스터의 스위치 입력 동작 알고리즘을 검증하는 것을 특징으로 하는 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 매트랩 GUI(100)의 프로그램 작성은, 먼저 매트랩 GUI 작성을 위하여, 제작할 자동차 클러스터에 입력되는 입력변수 버튼을 생성한 후, 상기 매트랩의 시뮬링크(300)의 입력변수 버튼에 상태에 따른 입력변수 값을 표시하는 상수블록을 생성시키는 단계와,
    상기 자동차 클러스터와 매트랩 GUI의 간의 통신연결을 통하여 자동차 클러스터에 결과를 매트랩 GUI가 수신하여 표시하는 자동차 클러스터의 상태를 표시하는 이미지뷰(Image View)와, 상기 매트랩 GUI의 입력변수에 의한 동작 알고리즘 결과 이미지뷰를 생성시키는 단계와,
    상기 생성된 매트랩 GUI의 입력변수 버튼과 시뮬링크의 입력변수 상수블록, 매트랩 GUI의 동작 알고리즘 결과 이미지뷰와 시뮬링크의 동작 알고리즘 결과 출력변수는 서로 M 프로그램(200)을 통하여 연동시키는 단계와,
    상기 시뮬링크(300)에서 자동차의 모든 입력변수의 상태에 따른 동작 알고리즘은 입력변수의 중요도에 따라 각 그룹으로 나누어지며, 상기 각 그룹은 순번에 따라 상위와 하위로 나누어지는 단계와,
    상기 각 그룹은 상위, 하위 인터럽트와 같은 각 상황에 따른 인터럽트 수용 여부가 정해지며, 정해진 자동차 클러스터의 동작 알고리즘에 따라 시뮬링크의 Stateflow 차트를 설계하고 작성하는 단계와,
    상기 Stateflow 차트를 이용하여 작성된 상기 시뮬링크 프로그램과 매트랩 GUI는 시뮬레이션을 수행하여 자동차 클러스터의 동작 알고리즘을 검증하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법은, 매트랩 GUI(Matlab Graphic User Interface,100)와, M 프로그램(M Program, 200), 시뮬링크(Simulink,300), 스테이트플로우(Stateflow,400), 툴박스(Tool Box,500) 및 PC 스테이션 환경(600) 수단을 구성하되,
    자동차 클러스터 설계 시, 상기 툴박스의 인터페이스 지령함수가 실제 자동차 클러스터 시스템(700)과 연동하는 상기 PC 스테이션 환경으로 하여금 모델기반설계(Model-based Design,MDB) 기법으로 실제 설계가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 모델기반설계 기법을 이용한 자동차 클러스터의 스테이션 설계 방법.
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