KR101932480B1 - 차량용 ｃａｎ 통신 장치 - Google Patents

차량용 ｃａｎ 통신 장치 Download PDF

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Abstract

차량용 CAN 통신 장치가 개시된다. 본 발명의 차량용 CAN 통신 장치는 CAN(Controller Area Network)_하이 도선과 CAN_로우 도선 및 CAN_여유 도선을 구비하여 제어기들과 공통 연결되는 CAN 통신 버스; 상기 CAN 통신 버스의 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선 및 상기 CAN_여유 도선을 선택적으로 스위칭하여 상기 CAN 통신 버스를 통해 신호를 전달하는 스위칭부; 및 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선의 에러를 감지하고 감지 결과에 따라 상기 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어부를 포함하고, 상기 스위칭부는 일단이 상기 제어기의 CAN PHY 소자에 연결되고 타측이 상기 CAN 통신 버스에 연결되며, 상기 스위칭부는 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선 중 어느 하나가 에러 상태이면 상기 CAN_여유 도선을 상기 CAN PHY 소자와 연결하며, 상기 스위칭부는 상기 CAN_하이 도선에 에러가 발생하면 상기 CAN PHY 소자 각각을 상기 CAN_로우 도선 및 상기 CAN_여유 도선과 각각 연결시키고, 상기 CAN_로우 도선에 에러가 발생하면 상기 CAN PHY 소자 각각을 상기 CAN_하이 도선 및 상기 CAN_여유 도선과 각각 연결시키는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 ＣＡＮ 통신 장치{CAN COMMUNICATION APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 CAN 통신 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 내부의 전송 선로 고장 발생시 통신 유지가 가능하도록 한 차량용 CAN 통신 장치에 관한 것이다.
차량 내부 시스템은 일반적으로 CAN(Controller Area Network) 통신 시스템이 적용된다. CAN 통신 시스템은 CAN_High와 CAN-Low로 구성되는 CAN 통신 버스, 및 CAN 통신 버스에 연결된 제어기들을 포함한다. 각 제어기는 CAN_high와 CAN_Low에 모두 연결되며, 이 공통 연결된 두 도선을 이용하여 다른 제어기와 신호를 주고받는다.
CAN_high와 CAN_Low는 차동(differential) 도선인데, CAN 통신 시스템은 신호의 품질을 확보하기 위해 CAN_high와 CAN_Low를 사용한다. 따라서, CAN_high와 CAN_Low는 언제나 같은 종류의 정보를 전달하며, 두 도선이 각각 별개의 정보를 전달하는 경우는 존재하지 않는다.
이와 같이 종래의 CAN 통신은 CAN_high와 CAN_Low를 이용하는 차동 통신으로, 버스 내의 모든 제어기가 두 개의 도선에 동시에 연결되는 구조를 가지고 있다.
이는 차량 내에서 빈번하게 발생되는 와이어의 쇼트, 오픈 등의 문제가 발생할 경우 통신이 정지되고 차량 내 제어기들이 정상 동작하지 못하는 문제가 발생되기 때문이다.
이에 CAN 통신 및 통신 칩(chip)의 종류에 따라 두 도선 중 하나에 문제가 생기더라도 나머지 하나로 통신을 유지할 수 있는 Fault-tolerance CAN 등의 기술이 적용되기도 하지만, 이 경우도 두 개의 도선에 동시에 문제가 발생하는 경우에는 대응이 불가능하다는 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2009-0067702호(2009.06.25)의 '차량용 CAN 통신 시스템'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 차량 내부의 전송 선로에 에러가 발생하더라도 통신 유지가 가능하도록 한 차량용 CAN 통신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 CAN 통신 장치는 CAN(Controller Area Network)_하이 도선과 CAN_로우 도선 및 CAN_여유 도선을 구비하여 제어기들과 공통 연결되는 CAN 통신 버스; 상기 CAN 통신 버스의 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선 및 상기 CAN_여유 도선을 선택적으로 스위칭하여 상기 CAN 통신 버스를 통해 신호를 전달하는 스위칭부; 및 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선의 에러를 감지하고 감지 결과에 따라 상기 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어부를 포함하고, 상기 스위칭부는 일단이 상기 제어기의 CAN PHY 소자에 연결되고 타측이 상기 CAN 통신 버스에 연결되며, 상기 스위칭부는 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선 중 어느 하나가 에러 상태이면 상기 CAN_여유 도선을 상기 CAN PHY 소자와 연결하며, 상기 스위칭부는 상기 CAN_하이 도선에 에러가 발생하면 상기 CAN PHY 소자 각각을 상기 CAN_로우 도선 및 상기 CAN_여유 도선과 각각 연결시키고, 상기 CAN_로우 도선에 에러가 발생하면 상기 CAN PHY 소자 각각을 상기 CAN_하이 도선 및 상기 CAN_여유 도선과 각각 연결시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 스위칭부는 제어기 내부에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 스위칭부는 제어기 각각에 일대일 대응되게 상기 제어기와 독립적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 CAN 통신 장치는 차량 내부의 전송 선로에 에러가 발생하더라도 통신 유지가 가능하도록 한다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 CAN 통신 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위칭부의 설치 예시도이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위칭부의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CAN_여유 도선이 비활성화된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CAN_로우 도선이 비활성화된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 CAN 통신 장치의 블럭 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 CAN 통신 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 CAN 통신 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위칭부의 설치 예시도이며, 도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위칭부의 스위칭 상태를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CAN_여유 도선이 비활성화된 상태를 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CAN_로우 도선이 비활성화된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 CAN(Controller Area Network) 통신 장치는 스위칭 제어부(10), 제어기(20), 스위칭부(30) 및 CAN 통신 버스(40)를 포함한다.
CAN 통신 버스(40)는 CAN_하이 도선(CAN_High)(41)과 CAN_로우 도선(CAN_Low)(42) 및 CAN_여유 도선(CAN_Redundancy)(43)을 구비한다. CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43)은 제어기(20)들과 공통 연결되며, 제어기(20)들 간에 신호를 각각 전달할 수 있다.
CAN 통신은 2개의 도선을 이용하는 차동(differential) 통신으로써, CAN 통신 버스(40)와 연결된 모든 제어기(20)는 2개의 도선과 동시에 연결된다. 이는 차량 내에서 빈번하게 발생되는 와이어의 쇼트, 오픈 등의 에러가 발생할 경우 통신이 정지되고 차량 내 제어기(20)들이 정상 동작하지 못하기 때문이다.
이에, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43) 중, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 제어기(20)와 연결되거나, CAN_하이 도선(41)과 CAN_여유 도선(43)이 제어기(20)와 연결되거나 또는 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43)이 제어기(20)와 연결될 수 있다.
예를 들어, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 모두 정상 상태이면 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 제어기(20)와 연결되고, CAN_하이 도선(41)이 에러 상태가 되면 CAN_로우 도선(42)과 CAN_여유 도선(43)이 제어기(20)와 연결되며, CAN_로우 도선(42)이 에러 상태가 되면 CAN_하이 도선(41)과 CAN_여유 도선(43)이 제어기(20)와 연결된다.
제어기(20)들은 상기한 CAN 통신 버스(40)를 통해 서로 간에 신호를 송수신한다. 각 제어기(20)들은 도 2 에 도시된 바와 같이 논리 수준에서 신호를 송신 및 수신하는 MCU(21) 및 MCU(21)에서 송수신하는 신호를 CAN 통신 버스(40)에 인가 가능한 형태로 물리적 변환을 수행하여 스위칭부(30)에 인가하고 스위칭부(30)로부터 입력된 신호를 MCU(21)에 인가하는 CAN PHY 소자(22)를 포함한다.
스위칭부(30)는 2-to-3 스위치로써, CAN 통신 버스(40)의 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43)을 선택적으로 스위칭하여 제어기(20)로부터의 신호를 입출력한다.
스위칭부(30)는 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 중 어느 하나가 에러 상태이면, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 중 어느 하나(정상 상태의 도선)와 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)와 각각 연결함으로써, 제어기(20)들 간에 2개의 도선이 연결될 수 있도록 한다.
예를 들어, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 모두 정상 상태이면 스위칭부(30)는 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)을 제어기(20)와 연결시키고, CAN_하이 도선(41)이 에러 상태가 되면 스위칭부(30)는 CAN_로우 도선(42)과 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)와 연결시키며, CAN_로우 도선(42)이 에러 상태가 되면 스위칭부(30)는 CAN_하이 도선(41)과 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)와 연결시킨다. 참고로, 도 3 에는 CAN_로우 도선(42)이 에러 상태가 되어 CAN_하이 도선(41)과 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)와 연결시킨 상태가 도시되었다.
이와 같이 스위칭부(30)의 스위칭 동작에 따라, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43)은 선택적으로 활성화된다. 예를 들어, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 모두 정상 상태이면 도 4 에 도시된 바와 같이 스위칭부(30)에 의해 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 활성화(CAN_여유 도선(43)은 비활성화됨)되고, CAN_하이 도선(41)이 에러 상태이면 스위칭부(30)에 의해 CAN_로우 도선(42)과 CAN_여유 도선(43)이 활성화(CAN_하이 도선(41)은 비활성화됨)되며, CAN_로우 도선(42)이 에러 상태이면 도 5 에 도시된 바와 같이 스위칭부(30)에 의해 CAN_하이 도선(41)과 CAN_여유 도선(43)이 활성화(CAN_로우 도선(42)은 비활성화됨)된다.
스위칭 제어부(10)는 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)의 에러를 감지하고, 감지 결과에 따라 스위칭부(30)를 제어한다. 즉, 스위칭 제어부(10)는 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 중 어느 하나에 쇼트, 오픈 등의 에러가 감지되면 스위칭부(30)를 제어하여 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 중 어느 하나(정상 상태의 도선) 및 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)와 각각 연결시킨다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 CAN 통신 장치의 동작 과정을 상세하게 설명한다.
먼저, 각각의 제어기(20)들은 CAN 통신 버스(40)의 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)을 이용하여 서로 간에 각종 신호를 송수신한다. 이때, 스위칭 제어부(10)는 CAN 통신 버스(40) 내 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)의 동작 상태를 모니터링한다.
이 경우, 스위칭 제어부(10)는 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)의 동작 상태에 따라 스위칭부(30)를 제어하여 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43) 중 2개의 도선을 제어기(20)와 각각 연결시킨다.
즉, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 모두 정상 상태이면 스위칭 제어부(10)는 스위칭부(30)를 통해 CAN_하이 도선(41) 및 CAN_로우 도선(42)을 제어기(20)와 연결시킴으로써, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)을 활성화시킨다. 이에 따라, 각각의 제어기(20)들은 CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)을 통해 각종 신호를 송수신하게 된다.
CAN_하이 도선(41)이 에러 상태이면 스위칭 제어부(10)는 스위칭부(30)를 통해 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)와 연결시킴으로써, CAN_로우 도선(42)과 CAN_여유 도선(43)을 활성화시킨다. 이에 따라, 각각의 제어기(20)들은 CAN_로우 도선(42)과 CAN_여유 도선(43)을 통해 각종 신호를 송수신하게 된다.
CAN_로우 도선(42)이 에러 상태이면 스위칭 제어부(10)는 스위칭부(30)를 통해 CAN_하이 도선(41) 및 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)와 연결시킴으로써, CAN_하이 도선(41)과 CAN_여유 도선(43)을 활성화시킨다. 이에 따라, 각각의 제어기(20)들은 CAN_하이 도선(41)과 CAN_여유 도선(43)을 통해 각종 신호를 송수신하게 된다.
상기한 제1 실시예에서는 스위칭부(30)가 제어기(20)와 별도로 설치되는 것을 예시로 설명하였다.
그러나, 본 발명의 기술적 범위는 상기한 제1 실시예에 한정되는 것은 아니며, 제어기(20) 내부에 스위칭부(30)가 설치되는 것을 포함한다.
도 6 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 CAN 통신 장치의 블럭 구성도이다.
참고로, 본 발명의 제2 실시예에서 상기한 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
도 6 을 참조하면, 스위칭부(30)는 제어기(20)와 일대일 대응되게 설치되며 각각은 제어기(20) 내부에 설치되어 제어기(20)의 CAN PHY 소자(22)와 연결된다.
즉, 제어기(20)는 논리 수준에서 신호를 송신 및 수신하는 MCU(21), 및 MCU(21)에서 송수신하는 신호를 CAN 통신 버스(40)에 인가 가능한 형태로 물리적 변환을 수행하여 스위칭부(30)에 인가하고 CAN 통신 버스(40)로부터 스위칭부(30)를 통해 입력되는 신호를 MCU(21)에 인가하는 CAN PHY 소자(22)를 포함한다.
이에, 스위칭부(30)는 상기한 제1 실시예와 같이 스위칭 제어부(10)의 제어신호에 따라 스위칭되어 CAN PHY 소자(22)로부터 입력된 신호를 CAN 통신 버스(40)로 전달하고 CAN 통신 버스(40)로부터 입력된 신호를 CAN PHY 소자(21)로 전달한다.
즉, CAN_하이 도선(41)과 CAN_로우 도선(42)이 모두 정상 상태일 경우 스위칭 제어부(10)의 제어 신호에 따라 스위칭부(30)는 CAN_하이 도선(41) 및 CAN_로우 도선(42)을 제어기(20)의 CAN PHY 소자(21)와 연결시킨다.
또한 CAN_하이 도선(41)이 에러 상태일 경우 스위칭 제어부(10)의 제어 신호에 따라 스위칭부(30)는 CAN_로우 도선(42) 및 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)의 CAN PHY 소자(21)와 연결시킨다.
게다가, CAN_로우 도선(42)이 에러 상태이면 스위칭 제어부(10)의 제어 신호에 따라 스위칭부(30)는 CAN_하이 도선(41) 및 CAN_여유 도선(43)을 제어기(20)의 CAN PHY 소자(21)와 연결시킨다.
이와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 차량용 CAN 통신 장치는 차량 내부의 전송 선로 고장 발생시 통신 유지가 가능하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 스위칭 제어부
20: 제어기
21: MCU
22: CAN PHY 소자
30: 스위칭부
40: CAN 통신 버스
41: CAN_하이 도선
42: CAN_로우 도선
43: CAN_여유 도선

Claims (3)

  1. CAN(Controller Area Network)_하이 도선과 CAN_로우 도선 및 CAN_여유 도선을 구비하여 제어기들과 공통 연결되는 CAN 통신 버스;
    상기 CAN 통신 버스의 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선 및 상기 CAN_여유 도선을 선택적으로 스위칭하여 상기 CAN 통신 버스를 통해 신호를 전달하는 스위칭부; 및
    상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선의 에러를 감지하고 감지 결과에 따라 상기 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어부를 포함하고,
    상기 스위칭부는 일단이 상기 제어기의 CAN PHY 소자에 연결되고 타측이 상기 CAN 통신 버스에 연결되며,
    상기 스위칭부는 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선 중 어느 하나가 에러 상태이면 상기 CAN_여유 도선을 상기 CAN PHY 소자와 연결하며,
    상기 스위칭부는 상기 CAN_하이 도선에 에러가 발생하면 상기 CAN PHY 소자 각각을 상기 CAN_로우 도선 및 상기 CAN_여유 도선과 각각 연결시키고, 상기 CAN_로우 도선에 에러가 발생하면 상기 CAN PHY 소자 각각을 상기 CAN_하이 도선 및 상기 CAN_여유 도선과 각각 연결시키며, 상기 CAN_하이 도선과 상기 CAN_로우 도선에 에러가 발생하지 않으면 상기 CAN PHY 소자 각각을 상기 CAN_하이 도선 및 상기 CAN_로우 도선과 각각 연결시키는 것을 특징으로 하는 차량용 CAN 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭부는 제어기 내부에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 CAN 통신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭부는 제어기 각각에 일대일 대응되게 상기 제어기와 독립적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 CAN 통신 장치.
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KR101506228B1 (ko) * 2014-02-13 2015-03-27 명지대학교 산학협력단 Ｂａｃｋｂｏｎｅ Ｓｗｉｔｃｈ의 이중화를 통한 Ｅｔｈｅｒｎｅｔ 기반 차량용 네트워크의 능동 안전 시스템

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