KR101826776B1 - Spi 통신에서 프레임 변환회로, 이종 프레임간 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

Spi 통신에서 프레임 변환회로, 이종 프레임간 통신 시스템 및 방법 Download PDF

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박형민
우재혁
장동온
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현대오트론 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 프레임 변환회로는, 마이크로컨트롤러 유닛과 연결되며 아웃 오브 프레임 방식 방식의 센서부에서 센서 데이터를 출력하도록 제어하는 제어부; 상기 센서부로부터 출력된 센서 데이터를 저장하는 버퍼부; 상기 버퍼부에 저장된 센서 데이터를 인-프레임 방식으로 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 전송하는 인-프레임생성부를 포함하도록 구성되어 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, SPI 통신에서 마이크로컨트롤러 유닛 또는 ASIC에서 적용하는 프레임 방식과 제어기 내부 센서에서 적용하는 프레임 방식이 다른 경우에도 프레임을 변환 처리하여 마이크로컨트롤러 유닛과 센서 간에 통신을 할 수 있다. 따라서, 동일한 기능을 하는 다양한 센서 칩을 채택할 수 있게 되므로, 자동차 생산의 원가 절감에 기여할 수 있다.

Description

SPI 통신에서 프레임 변환회로, 이종 프레임간 통신 시스템 및 방법{A FRAME CONVERTING CIRCUIT, A SYSTEM AND A METHOD FOR COMMUNICATING WITH FRAMES HAVING DIFFERENT FRAME TYPES IN SERIAL PERIPHERAL INTERFACE}
본 발명은 직렬 주변기기 인터페이스(Serial Peripheral Interface; 이하 'SPI'라 함)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SPI 통신에서 프레임 변환 회로에 관한 것이다.
최근, 자동차 기술에 전기전자, 정보 통신 기술 등의 접목이 활발하게 이루어짐에 따라 엔진, 동력전달계(Powertrain), 변속장치(Transmission) 등 다양한 자동차의 부품들을 제어하는 차량용 제어기(ECU, Electronic control Unit)의 수요가 날로 증가하고 있다.
이러한 차량용 제어기는 마이크로콘트롤러 유닛(MCU, Microcontroller Unit)과 전원칩, 통신칩, 메모리 칩 등 다양한 주변 집적 회로 (Integrated Circuit; 이하 'IC'라 함)들을 포함한다. 따라서, 마이크로콘트롤러 유닛과 주변 IC간 사이의 내부통신수단이 필요하며, 주로 직렬 주변기기 인터페이스(Serial Peripheral Interface; 이하 'SPI'라 함)를 통하여 내부 통신을 수행한다.
SPI는 두개의 장치간에 직렬 통신으로 데이터를 교환할 수 있게 해 주는 인터페이스로서, 데이터 출력 핀, 데이터 입력 핀, 클럭 핀, 슬레이브 선택 핀 만을 이용하여 인터페이스 자체가 단순한 하드웨어로 구현이 가능하고 간단하고 직렬이지만 속도가 빠르므로 편하게 하는 다양한 기능을 구현할 수 있고, 고속 쌍방향 통신을 제공하는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 SPI 통신에서 인 프레임 방식에 적용된 타이밍도이다. 2는 일반적인 SPI 통신에서 아웃 오브 프레임 방식에 적용된 타이밍도이다.
SPI 통신은 4개의 신호, 즉 칩 선택 신호(Chip Select, CS), 클럭 신호(SCK), 마스터가 전송하고 슬레이브가 수신한 신호인 마스터 출력(MOSI, Master Out Slave In), 슬레이브가 전송하고 마스터가 수신한 신호인 마스터 입력(MISO, Master In Slave Out)으로 구성된다.
한 통신 프레임은 칩 선택 신호가 일반적으로 로우("0")인 구간이다. 다만, 구성에 따라 칩 선택 신호가 하이인 경우를 한 프레임으로 할 수도 있다. 일반적인 SPI 구성에서 마스터에는 여러 주변 기기들이 SPI로 연결되어 있는 바, 마스터(마이크로컨트롤러 유닛)는 여러 주변 기기 중 선택한 시점에 통신을 할 주변 기기(Chip)를 선택하게 된다. 이 경우, 마스터는 선택한 주변 기기에 인에이블 신호로서 칩 선택 신호를 로우로 전송하고, 칩 선택 신호가 로우인 프레임 구간 동안 마스터와 선택된 주변 기기 사이에서 통신이 일어나게 된다.
마스터(MCU)는 마스터 출력 신호(MOSI)를 통하여 요청을 보내고 슬레이브(센서) 또는 감시자(Listener, ASIC)는 마스터 입력 신호(MISO)를 통하여 요청에 해당하는 응답을 수행한다. 도 1을 참조하면, 인 프레임 방식에서는 한 통신 프레임 내에서 요구와 그에 맞는 응답이 동시에 이루어진다.
한편, 도 2를 참조하면, 아웃오브프레임 방식에서는 각 요구에 해당하는 응답을 다음 프레임에 동기화하여 전송한다.
일반적으로 한 시스템 내에서는 인프레임(In-frame) 방식 또는 아웃오브프레임(Out-of-frame) 방식 중 하나의 방식만 선택하여 운영하지만, 마스터와 슬레이브의 통신 방식이 서로 다르면 통신이 불가능하다.
특히, 원가 절감을 위해서는 동일한 기능을 하는 다양한 칩을 사용할 수 있어야 하는데, 이러한 SPI 통신 방식의 제약으로 인하여 라인업 구성시, 제한된 칩만을 이용할 수 있었기 때문에 두 가지 방식을 변환하기 위한 방법이 필요하다.
특허 등록 번호 10-0696889{등록일: 2007년 3월 13일} 특허 등록 번호 10-0932912{등록일: 2009년 12월 11일}
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, SPI 통신에서 마이크로컨트롤러 유닛 또는 ASIC에서 적용하는 프레임 방식과 제어기 내부 센서에서 적용하는 프레임 방식이 다른 경우 프레임을 변환 처리하는 프레임 변환 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 프레임 변환회로는, 마이크로컨트롤러 유닛과 연결되며 아웃 오브 프레임 방식 방식의 센서부에서 센서 데이터를 출력하도록 제어하는 제어부; 상기 센서부로부터 출력된 센서 데이터를 저장하는 버퍼부; 상기 버퍼부에 저장된 센서 데이터를 인-프레임 방식으로 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 전송하는 인-프레임생성부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 센서부는 다수의 센서를 구비하며, 상기 버퍼부는 상기 다수의 센서에 각각 대응하는 다수의 버퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임 변환회로는, 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 센서 데이터를 요구할 때에 상기 다수의 버퍼 중 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 지정한 버퍼를 선택하는 제 1 선택기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 센서 설정 값에 기초하여 상기 센서부를 설정하는 센서 설정 제어부; 상기 다수의 센서에 각각 대응하는 다수의 명령 저장소에 각각의 해당 센서의 읽기 명령(Read Instruction)을 저장하도록 제어하는 명령 저장 제어부; 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 읽기 주기(Read Period)에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하도록 제어하는 읽기 명령 제어부를 포함하며, 상기 프레임 변환 회로는 상기 읽기 명령 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하는 제 2 선택기를 더 포함할 수 있다.
상기 센서 설정 제어부는 상기 센서 설정을 상기 센서부로 전송하고 상기 센서부에서 상기 센서 설정에 따라 레지스터를 설정하도록 할 수 있다.
또한, 상기 읽기 주기는 다수의 개별 읽기 주기를 포함하며, 상기 제어부는 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 회로 인에이블 신호가 입력되고 상기 다수의 개별 읽기 주기가 각각 도달되었는지를 판단하고 상기 다수의 개별 읽기 주기 중 적어도 어느 하나에 도달된 경우 해당 읽기 주기에 대응하는 센서의 센싱값을 읽도록 상기 제 2 선택기를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이종 프레임 방식간 통신 시스템은, 인-프레임 방식으로 SPI 통신을 수행하는 마이크로컨트롤러 유닛; 아웃오브프레임 방식으로 SPI 통신을 수행하는 센서부; 및 상기 센서부 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛과 연결된 프레임 변환 회로를 포함하며 상기 프레임 변환 회로는, 상기 센서부에서 센서 데이터를 출력하도록 제어하는 제어부; 상기 센서부로부터 출력된 센서 데이터를 저장하는 버퍼부; 상기 버퍼부에 저장된 센서 데이터를 인-프레임 방식으로 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 전송하는 인-프레임 생성부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 센서부는 다수의 센서를 구비하며, 상기 버퍼부는 상기 다수의 센서에 대응하는 다수의 버퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임 변환회로는, 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 센서 데이터를 요구할 때에 상기 다수의 버퍼 중 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 지정한 버퍼를 선택하는 제 1 선택기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 센서 설정 값에 기초하여 상기 센서부를 설정하는 센서 설정 제어부; 상기 다수의 센서에 각각 대응하는 다수의 명령 저장소에 각각의 해당 센서의 읽기 명령(Read Instruction)을 저장하도록 제어하는 명령 저장 제어부; 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 읽기 주기(Read Period)에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하도록 제어하는 읽기 명령 제어부를 포함하며, 상기 프레임 변환 회로는 상기 읽기 명령 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하는 제 2 선택기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서부는 상기 센서 설정을 상기 프레임 변환 회로로부터 수신하고 상기 센서 설정에 따라 레지스터를 설정할 수 있다.
또한, 상기 마이크로컨트롤러 유닛은 상기 프레임 변환 회로에 센서 데이터가 필요할 경우에 센서 데이터 읽기 명령을 생성하여 전송하고, 상기 제 1 선택기는 상기 센서 데이터 읽기 명령에 기초하여 해당 버퍼에 저장된 데이터를 상기 인-프레임 생성부에 출력하고, 상기 인-프레임 생성부는 상기 센서 데이터 읽기 명령과 동일한 프레임 내에 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 상기 센서 데이터 읽기 명령에 대한 응답을 전송할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이종 프레임 방식간 통신 방법은, 마이크로컨트롤러 유닛이 프레임 변환회로를 통하여 아웃오브프레임 방식의 센서부의 레지스터를 설정하는 단계; 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 상기 프레임 변환회로에 읽기 명령 정보를 송신하고, 상기 프레임 변환회로로 하여금 명령 저장소에 센서부에 대한 읽기 명령을 저장하도록 하는 단계; 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 읽기 주기를 상기 프레임 변환회로에 저장하도록 하는 단계; 상기 프레임 변환회로는 상기 읽기 주기마다 상기 읽기 명령에 따라 센서부의 센싱값을 센서 데이터로서 버퍼부에 업데이트하도록 하는 단계; 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 필요시 센서 데이터 읽기 명령을 전송하고, 상기 버퍼부로 하여금 상기 센서 데이터를 출력하고 상기 프레임 변환회로의 인-프레임 생성부에서 인-프레임 방식으로 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 출력하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 업데이트하도록 하는 단계는, 상기 프레임 변환회로가 상기 읽기 주기에 도달했는지를 판단하는 단계, 상기 프레임 변환회로가 상기 읽기 주기에 도달한 경우에, 상기 읽기 명령을 상기 센서부로 전송하는 단계; 및 상기 프레임 변환회로가 상기 센서부로부터 상기 읽기 명령에 응답하여 상기 센서 데이터를 수신하여 버퍼부에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이종 프레임 방식간 통신 방법은 상기 읽기 주기를 저장한 후에 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 인에이블 신호를 상기 변환회로에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서부는 다수의 센서를 구비하며, 상기 버퍼부는 상기 다수의 센서에 대응하는 다수의 버퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임 변환회로가 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 센서 데이터를 요구할 때에 상기 다수의 버퍼 중 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 지정한 버퍼를 제 1 선택기를 통하여 선택하도록 할 수 있다.
본 발명에 의하면, SPI 통신에서 마이크로컨트롤러 유닛 또는 ASIC에서 적용하는 프레임 방식과 제어기 내부 센서에서 적용하는 프레임 방식이 다른 경우에도 프레임을 변환 처리하여 마이크로컨트롤러 유닛과 센서간에 통신을 할 수 있다. 따라서, 동일한 기능을 하는 다양한 센서 칩을 채택할 수 있게 되므로, 자동차 생산의 원가 절감에 기여할 수 있다.
도 1은 일반적인 SPI 통신에서 인 프레임 방식에 적용된 타이밍도이다.
도 2는 일반적인 SPI 통신에서 아웃 오브 프레임 방식에 적용된 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SPI 통신에서 이종 프레임 방식간 통신 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 도 3에 도시된 프레임 변환 회로의 동작을 설명하는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아웃 오브 프레임 방식으로 프레임 변환 회로으로부터의 센서로의 데이터 전송 및 센서로부터 프레임 변환 회로로의 데이터 전송을 나타낸 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인 프레임 방식으로 마이크로컨트롤러 유닛로부터 프레임 변환 회로로의 데이터 전송 및 프레임 변환 회로로부터 마이크로컨트롤러 유닛로의 데이터 전송을 나타낸 타이밍도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SPI 통신에서 이종 프레임 방식간 통신 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 3에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 이종 프레임 방식간 통신 시스템은, 마이크로컨트롤러 유닛(100), 프레임변환회로(200) 및 센서부(400)를 포함하며, 추가적으로 ASIC(300, Application Specific Integrated Circuit)을 포함할 수도 있다.
예를 들어, 센서부(240)는 에어백을 제어하기 위한 가속도 센서일 수 있으며, ASIC(300)은 에어백 제어기의 마이크로컨트롤러 유닛(100)을 감시하기 위한 와치독 기능을 수행하는 ASIC일 수 있다. 단, 당업자는 본 발명이 이러한 예시에 한정되지 않으며, 다양한 센서-마이크로컨트롤러 유닛 간 SPI 통신을 수행하는 다양한 응용예에 적용이 될 수 있음을 알 수 있다.
이 경우, 마이크로컨트롤러 유닛(100) 또는 ASIC(300)과 프레임변환회로(200) 사이에서는 인-프레임 방식으로 통신이 이루어지고, 프레임변환회로(200)와 센서부(400) 사이에서는 아웃오브프레임 방식으로 통신이 이루어진다.
단, 마이크로컨트롤러 유닛(100)과 프레임 변환회로(200) 사이에서는 마이크로컨트롤러 유닛(100)이 SPI 통신의 마스터로서 기능하며, 칩 선택 신호(CS) 및 클럭(SCK)을 공급한다. 한편, 프레임 변환회로(200)과 센서부(400)의 각 센서들 사이에서는 프레임 변환회로(200)가 마스터로서 기능하며, 칩 선택 신호(CS) 및 클럭(SCK)을 공급하게 된다.
한편, 본 도면에는 도시하지 않았지만, 마이크로컨트롤러 유닛(100)에는 추가적으로 인-프레임 방식으로 통신을 하는 센서들이 프레임 변환회로 없이 직접 연결될 수도 있다.
도 4는 도 3에 도시된 프레임 변환 회로(200)의 구성을 설명하는 블럭도이다.
본 발명의 실시예에 따른 프레임 변환 회로(200)는 제어부(210), 명령 저장부(220), 제 2 선택기(230), 버퍼부(240), 제 1 선택기(250)를 포함할 수 있다.
제어부(210)는 센서 설정 제어부(212), 명령 저장 제어부(214) 및 읽기 명령 제어부(216)를 포함할 수 있다. 센서 설정 제어부(212)는 인-프레임 방식으로 마이크로컨트롤러 유닛(100)으로부터 센서 설정, 예컨대, 센서부(400)의 각 센서들에 대한 레지스터 설정 등의 센서 설정을 수신하고, 센서부(400)의 각 센서들을 설정하도록 제어할 수 있다.
명령 저장 제어부(214)는 마이크로컨트롤러 유닛(100)으로부터 명령 세트(Instruction Set)을 수신하고, 센서부(400)의 각 센서에 대응하는 읽기 명령을 명령 저장부(220)의 각각의 명령 저장소(222)에 저장하도록 제어할 수 있다.
읽기 명령 제어부(216)는 마이크로컨트롤러 유닛(100)으로부터 읽기 주기(Read Period)를 수신하고, 센서부(400)의 각 센서들에 대한 읽기 주기에 따라 센서부(400)의 각 센서들로부터 센싱값을 읽어오도록 제어할 수 있다.
이 경우, 읽기 명령 제어부(216)는 읽기 주기에 도달한 센서에 대응하는 명령 저장소(222)를 선택하는 어드레스 신호를 생성하여 제 2 선택기(230)에 전송할 수 있다.
제 2 선택기(230)는 읽기 명령 제어부(216)로부터 수신한 어드레스 신호에 따라 명령 저장소(222)를 선택하고, 센서부(400)의 해당 센서에 읽기 명령을 전송한다. 제 2 선택기(230)는 바람직하게는 수신한 어드레스 신호에 따라 선택된 읽기 명령을 출력하는 멀티플랙서(MUX)로 구성된다.
버퍼부(240)는 센서부(400)의 복수의 센서에 각각 대응하는 복수의 버퍼(242)들을 포함하며, 센서부(400)의 각 센서에서 읽기 주기에 따라 출력되는 센싱값을 센서 데이터로서 해당 버퍼(242)에 저장한다. 이러한 센싱 데이터의 저장 동작은 반복적, 주기적으로 계속하여 수행된다.
제 1 선택기(250)는 마이크로컨트롤러 유닛(100)으로부터 센서 데이터 읽기 명령을 수신하고, 수신된 센서 데이터 읽기 명령에 따라 해당 버퍼(242)에 저장된 출력값을 선택하여 인-프레임 생성부(260)에 출력한다. 이 경우, 센서 데이터 읽기 명령은 읽고자 하는 센서에 대한 어드레스 정보를 포함할 수 있다. 제 1 선택기(230)는 바람직하게는 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신한 어드레스 신호에 따라 선택된 버퍼의 센서 데이터를 출력하는 멀티플랙서(MUX)로 구성된다.
인-프레임 생성부(260)는 제 1 선택기(250)로부터 출력된 센서 데이터를 인-프레임 방식으로 마이크로컨트롤러 유닛(100)으로 전송한다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 프레임 변환회로(200)에 의해 전달되는 신호 전송의 타이밍에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 5의 (a)는 프레임 변환회로(200)에서 센서부(400)의 각 센서로 전송하는 신호이며, (b)는 센서에서 프레임 변환회로(200)으로 전송하는 신호, (c)는 마이크로컨트롤러 유닛(100)에서 프레임 변환회로(200)으로 전송하는 신호, (d)는 프레임 변환회로(200)에서 마이크로컨트롤러 유닛(100)으로 전송하는 신호를 각각 의미한다.
도 5에 따르면, 프레임 변환회로(200)는 센서에 칩 선택 신호(CS) 및 클럭신호(SCK)를 전송하여 센서-프레임변환회로(200) 사이의 통신을 활성화시킨다.
프레임 변환회로(200)과 센서 사이의 통신은 아웃오브프레임으로 이루어지므로, 도 5(a)의 첫번째 프레임(Request #2)에서 요청한 센싱값은 도 5(b)의 두번째 프레임에서 수신(Response #2)하게 된다. 도 5(b)의 두번째 프레임에서 수신(Response #2)한 센싱값은 센서 데이터로서 버퍼부(240)의 해당 버퍼(242)에 저장되게 된다. 저장된 센서 데이터는 최초 설정된 읽기 주기에 도달할 때마다 동일한 과정을 통하여 업데이트된다.
도 5(c) 및 도 5(d)를 참조하면, 마이크로컨트롤러 유닛(100)은 센서 데이터가 필요한 경우에 프레임 변환회로(200)에 칩 선택 신호(CS) 및 클럭신호(SCK)를 전송하여 마이크로컨트롤러 유닛(100)-프레임변환회로(200) 사이의 통신을 활성화시킨다.
그리고, 마이크로컨트롤러 유닛(100)은 프레임 변환회로(200)에 필요한 센서 데이터를 요청(Request #1)하게 된다. 이러한 요청은 필요한 센서 데이터에 대한 어드레스 정보를 포함한다. 또한, 마이크로컨트롤러 유닛(100)과 프레임 변환회로(200)가 인-프레임 방식으로 통신을 하므로 프레임 변환회로(200)는 상술한 어드레스 정보에 해당하는 버퍼로부터 센서 데이터를 읽어서 인-프레임 생성부를 통하여 마이크로컨트롤러 유닛의 요청(Request #1)과 동일한 프레임 내에서 응답(Response #1)을 전송한다.
이하에서는 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 이종 프레임간 통신 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 마이크로컨트롤러 유닛(100)에서 센서 설정(레지스터 설정) 데이터를 프레임 변환회로(200)에 전송하고(S600), 프레임 변환회로(200)는 센서 설정 데이터에 기초하여 센서부(400)의 각 센서에 대한 레지스터 설정을 수행한다(S610).
다시 마이크로컨트롤러 유닛(100)은 각 센서에 대한 읽기 명령 정보(명령 세트)를 프레임 변환회로(200)의 제어부(210)로 전송하고, 제어부(210)는 수신한 명령 세트에 기초하여 각 센서에 대한 명령을 해당 명령 저장소에 각각 저장(220)한다.
그리고, 마이크로컨트롤러 유닛(100)은 각 센서에 대한 읽기 주기를 프레임 변환회로(200)의 제어부(210)에 전송한다(S640). 프레임 변환회로(200)의 제어부(210)는 전송된 읽기 주기를 저장한다(S650). 읽기 주기는 각 센서마다 다르게 설정할 수도 있으며, 동일한 주기로 설정하는 것도 가능하다.
그 후, 마이크로컨트롤러 유닛(100)은 프레임 변환회로(200)에 인에이블 신호를 전송하면서 초기 설정을 완료한다(S660). 프레임 변환회로(200)는 인에이블 신호가 입력되면서 각 센서별로 또는 전체 센서부에 대하여 저장된 읽기 주기에 도달하였는지를 판단한다(S652). 각 센서 또는 전체 센서부가 저장된 읽기 주기에 도달한 경우에는 센싱값 읽기 명령을 해당 센서에 전송한다(S654).
이 경우, 센싱값 읽기 명령은 아웃오브프레임 방식으로 센서부(400)에 전송되면, 센서부에서는 센싱값 읽기 명령에 대한 응답으로 센싱값을 전송한다. 즉, 전송된 센서 읽기 명령에 기초하여 센서부(400)의 해당 센서로부터 센싱값을 읽어 온다. 이 후, 읽어온 센싱값을 센서부(400)의 센싱값을 전송한 센서에 대응하는 버퍼에 센서 데이터로서 저장한다(S656). 예컨대, 센서 1에서 송신한 센싱값은 버퍼 1에 저장하며, 센서 k(1<k<N, 단, N은 센서의 개수)에서 송신한 센싱값은 버퍼 k에 저장한다.
그리고, 단계(S652)로부터 단계(S656)를 계속하여 반복하여 센서 데이터를 계속 업데이트 한다.
마이크로컨트롤러 유닛(100)은 센서 데이터가 필요한지 여부를 계속 판단한다(S670). 그리고, 마이크로컨트롤러 유닛(100)은 센서 데이터가 필요한 경우에 센서 데이터 읽기 명령을 프레임 변환회로(200)에 전송한다(S680). 이 경우, 센서 데이터 읽기 명령에는 센서 지정값(센서 1 ~ 센서 N) 또는 버퍼 어드레스(버퍼 1 ~ 버퍼 N)가 포함될 수 있다.
프레임 변환회로(200)는 센서 데이터 읽기 명령을 수신한 후, 포함된 센서 지정값이나 버퍼 어드레스에 따라 버퍼를 선택하고, 해당 버퍼의 센서 데이터를 인-프레임 생성부(260)로 출력한다(S690). 그리고, 인-프레임 생성부(260)는 마이크로컨트롤러 유닛(100)의 센서 데이터 요청 데이터의 프레임과 동일한 데이터 프레임에 다시 센서 데이터를 응답으로 전송한다. 전송된 센서 데이터는 다시 마이크로컨트롤러 유닛(100)에 저장된다(S700).
따라서, 본 발명에 의하면, SPI 통신에서 마이크로컨트롤러 유닛 또는 ASIC에서 적용하는 프레임 방식과 제어기 내부 센서에서 적용하는 프레임 방식이 다른 경우 프레임을 변환 처리할 수 있다. 따라서, 동일한 기능을 하는 다양한 센서 칩을 채택할 수 있게 되므로, 자동차 생산의 원가 절감에 기여할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 마이크로컨트롤러 유닛
200: 프레임 변환 회로
210: 제어부
220: 명령 저장부
230: 제 2 선택기
240: 버퍼부
250: 제 1 선택기
260: 인-프레임 생성부
300: ASIC
400: 센서부

Claims (17)

  1. 차량용 제어기의 마이크로컨트롤러 유닛과 제 1 SPI(Serial Peripheral interface) 통신을 통하여 동일한 프레임 내에서 요청(request)과 응답(response)을 주고 받는 인프레임 방식으로 연결되며, 차량용 센서부와 제 2 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 서로 다른 프레임을 통하여 주고 받는 아웃 오브 프레임 방식 방식으로 연결되어 상기 차량용 센서부에서 센서 데이터를 출력하도록 제어하는 제어부;
    상기 차량용 센서부로부터 출력된 센서 데이터를 저장하는 버퍼부;
    상기 버퍼부에 저장된 센서 데이터를 인-프레임 방식으로 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 전송하는 인-프레임생성부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제 2 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 다른 프레임을 통하여 주고 받은 후, 상기 마이크로컨트롤러 유닛과 상기 제 1 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 동일 프레임을 통하여 주고 받아 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 상기 차량용 센서부의 센서 데이터를 전달받을 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    프레임 변환 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량용 센서부는 다수의 센서를 구비하며, 상기 버퍼부는 상기 다수의 센서에 각각 대응하는 다수의 버퍼를 포함하는,
    프레임 변환 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임 변환회로는,
    상기 마이크로컨트롤러 유닛이 센서 데이터를 요구할 때에 상기 다수의 버퍼 중 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 지정한 버퍼를 선택하는 제 1 선택기를 더 포함하는
    프레임 변환 회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 센서 설정 값에 기초하여 상기 차량용 센서부를 설정하는 센서 설정 제어부; 상기 다수의 센서에 각각 대응하는 다수의 명령 저장소에 각각의 해당 센서의 읽기 명령(Read Instruction)을 저장하도록 제어하는 명령 저장 제어부; 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 읽기 주기(Read Period)에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하도록 제어하는 읽기 명령 제어부를 포함하며,
    상기 프레임 변환 회로는 상기 읽기 명령 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하는 제 2 선택기를 더 포함하는,
    프레임 변환 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서 설정 제어부는 상기 센서 설정을 상기 차량용 센서부로 전송하고 상기 차량용 센서부에서 상기 센서 설정에 따라 레지스터를 설정하도록 하는,
    프레임 변환 회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 읽기 주기는 다수의 개별 읽기 주기를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 회로 인에이블 신호가 입력되고 상기 다수의 개별 읽기 주기가 각각 도달되었는지를 판단하고 상기 다수의 개별 읽기 주기 중 적어도 어느 하나에 도달된 경우 해당 읽기 주기에 대응하는 센서의 센싱값을 읽도록 상기 제 2 선택기를 제어하는,
    프레임 변환 회로.
  7. 차량용 제어기의 마이크로컨트롤러 유닛;
    차량용 센서부; 및
    상기 마이크로컨트롤러 유닛과 제 1 SPI(Serial Peripheral interface) 통신을 통하여 요청(request)과 응답(response)을 동일한 프레임 내에서 주고 받으며 상기 차량용 센서부와 제 2 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 서로 다른 프레임을 통하여 주고 받도록 연결된 프레임 변환 회로를 포함하며,
    상기 프레임 변환 회로는,
    상기 차량용 센서부에서 센서 데이터를 출력하도록 제어하는 제어부;
    상기 차량용 센서부로부터 출력된 센서 데이터를 저장하는 버퍼부;
    상기 버퍼부에 저장된 센서 데이터를 인-프레임 방식으로 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 전송하는 인-프레임 생성부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제 2 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 서로 다른 프레임을 통하여 주고 받은 후, 상기 마이크로컨트롤러 유닛과 상기 제 1 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 동일 프레임을 통하여 주고 받아 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 상기 차량용 센서부의 센서 데이터를 전달받을 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    이종 프레임 방식간 통신 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 차량용 센서부는 다수의 센서를 구비하며, 상기 버퍼부는 상기 다수의 센서에 대응하는 다수의 버퍼를 포함하는,
    이종 프레임 방식간 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프레임 변환회로는,
    상기 마이크로컨트롤러 유닛이 센서 데이터를 요구할 때에 상기 다수의 버퍼 중 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 지정한 버퍼를 선택하는 제 1 선택기를 더 포함하는
    이종 프레임 방식간 통신 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 센서 설정 값에 기초하여 상기 차량용 센서부를 설정하는 센서 설정 제어부; 상기 다수의 센서에 각각 대응하는 다수의 명령 저장소에 각각의 해당 센서의 읽기 명령(Read Instruction)을 저장하도록 제어하는 명령 저장 제어부; 및 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로부터 수신된 읽기 주기(Read Period)에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하도록 제어하는 읽기 명령 제어부를 포함하며,
    상기 프레임 변환 회로는 상기 읽기 명령 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 명령 저장소 중 어느 하나의 명령 저장소를 선택하는 제 2 선택기를 더 포함하는,
    이종 프레임 방식간 통신 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 차량용 센서부는 상기 센서 설정을 상기 프레임 변환 회로로부터 수신하고 상기 센서 설정에 따라 레지스터를 설정하는,
    이종 프레임 방식간 통신 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러 유닛은 상기 프레임 변환 회로에 센서 데이터가 필요할 경우에 센서 데이터 읽기 명령을 생성하여 전송하고, 상기 제 1 선택기는 상기 센서 데이터 읽기 명령에 기초하여 해당 버퍼에 저장된 데이터를 상기 인-프레임 생성부에 출력하고, 상기 인-프레임 생성부는 상기 센서 데이터 읽기 명령과 동일한 프레임 내에 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 상기 센서 데이터 읽기 명령에 대한 응답을 전송하는,
    이종 프레임 방식간 통신 시스템.
  13. 차량용 제어기의 마이크로컨트롤러 유닛이 프레임 변환회로를 통하여 아웃오브프레임 방식의 차량용 센서부의 레지스터를 설정하는 단계;
    상기 마이크로컨트롤러 유닛이 상기 프레임 변환회로에 읽기 명령 정보를 송신하고, 상기 프레임 변환회로로 하여금 명령 저장소에 상기 차량용 센서부에 대한 읽기 명령을 저장하도록 하는 단계;
    상기 마이크로컨트롤러 유닛이 읽기 주기를 상기 프레임 변환회로에 저장하도록 하는 단계;
    상기 프레임 변환회로는 상기 읽기 주기마다 상기 읽기 명령에 따라 상기 차량용 센서부의 센싱값을 센서 데이터로서 버퍼부에 업데이트하도록 하는 단계; 및
    상기 마이크로컨트롤러 유닛이 필요시 센서 데이터 읽기 명령을 전송하고, 상기 버퍼부로 하여금 상기 센서 데이터를 출력하고 상기 프레임 변환회로의 인-프레임 생성부에서 인-프레임 방식으로 상기 마이크로컨트롤러 유닛에 출력하도록 하는 단계를 포함하며,
    상기 프레임 변환 회로는 제 2 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 서로 다른 프레임을 통하여 주고 받은 후, 상기 마이크로컨트롤러 유닛과 제 1 SPI 통신을 통하여 요청과 응답을 동일 프레임을 통하여 주고 받아 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 상기 차량용 센서부의 센서 데이터를 전달받도록 하는 것을 특징으로 하는,
    이종 프레임 방식간 통신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 업데이트하도록 하는 단계는,
    상기 프레임 변환회로가 상기 읽기 주기에 도달했는지를 판단하는 단계,
    상기 프레임 변환회로가 상기 읽기 주기에 도달한 경우에, 상기 읽기 명령을 상기 차량용 센서부로 전송하는 단계; 및
    상기 프레임 변환회로가 상기 차량용 센서부로부터 상기 읽기 명령에 응답하여 상기 센서 데이터를 수신하여 버퍼부에 저장하는 단계를 포함하는,
    이종 프레임 방식간 통신 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 읽기 주기를 저장한 후에 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 인에이블 신호를 상기 변환회로에 전송하는 단계를 더 포함하는,
    이종 프레임 방식간 통신 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 차량용 센서부는 다수의 센서를 구비하며, 상기 버퍼부는 상기 다수의 센서에 대응하는 다수의 버퍼를 포함하는,
    이종 프레임 방식간 통신 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프레임 변환회로가 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 센서 데이터를 요구할 때에 상기 다수의 버퍼 중 상기 마이크로컨트롤러 유닛이 지정한 버퍼를 제 1 선택기를 통하여 선택하도록 하는,
    이종 프레임 방식간 통신 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004214785A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 機器管理システム、機器管理方法、管理装置、被管理機器、管理装置用機器管理プログラム及び被管理機器用機器管理プログラム
KR100932912B1 (ko) * 2007-12-06 2009-12-21 한국전자통신연구원 센서 네트워크에서의 멀티채널 제공을 위한 게이트웨이장치 및 그 게이트웨이 장치 내에서의 ｓｐｉ 정합 장치 및방법

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