KR20030010890A

KR20030010890A - 캔(ｃａｎ)프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템

Info

Publication number: KR20030010890A
Application number: KR1020010045548A
Authority: KR
Inventors: 김병수
Original assignee: 주식회사 현대오토넷
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-06

Abstract

본 발명은 자동차의 전장 부품들이 CAN 프로토콜을 이용하여 상호 네트워킹함으로써 보다 효율적으로 자동차를 운용할 수 있는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템은 자동차의 바디(Body)를 구성하는 복수의 전장 부품들과, 상기 복수의 전장 부품들을 제어하기 위한 복수의 ECU들과, 상기 각 ECU들을 유기적으로 연결하는 CAN 버스라인을 포함하여 구성되며, 상기 각 ECU들이 상기 CAN 버스라인을 통한 CAN프로토콜에 의해 네트워킹되는 것을 특징으로 한다.

Description

캔(ＣＡＮ)프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템{Network system of automobile using a CAN protocol}

본 발명은 자동차의 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 특히 CAN(Controller Area Network) 프로토콜을 이용하여 차량 내 각종 장치간의 효율적인 네트워킹이가능한 자동차의 네트워크 시스템에 관한 것이다.

오늘날의 자동차는 단순히 수송기능에서 탈피하여 운전자에게 보다 안락하고 편리한 사무 공간으로까지 확대되고 있는 시점에서 자동차에는 보다 많은 전장 부품들이 장착되고 그에 따라 설계가 보다 복잡해질 뿐 아니라, 각 전장 부품들간의 전기적 연결을 위한 와이어(Wire)의 수도 증가하고 있는 추세에 있다.

일반적으로, 자동차의 바디(Body)에는 크게 BCM(Body Control Module) 블록, 드라이버 도어 모듈(Driver Door Module) 블록, 어시스트 도어 모듈(Assist Door Module) 블록, 파워 씨트 ECU(Power Seat ECU) 블록 및 틸트 ECU(Tilt ECU) 블록으로 구성되어져 있으며, 상기 BCM 블록은 차량 내의 각종 램프, 와이퍼(Wiper), 각종 장치간의 타이밍을 제어하는 ECU 블록으로서, 차량의 키(Key) 삽입 유무, ACC 전원관계, 이그니션(Ignition) 전원관계, 알터네이터(Alternator) 동작관계, 스피드 연산관계, 키리스(Keyless) 동작신호 등을 제어한다.

드라이버 도어 모듈 블록은 미러(Mirror)의 동작신호, 폴드(Fold)의 동작신호, 윈도우(Window)의 동작신호, 씨트(Seal)와 틸트(Tilt) 제어신호, 메모리 관련 신호 등을 제어한다.

어시스트 도어 모듈 블록은 조수석 도어의 잠금 여부, 도여 개폐 여부 등과 더불어 미러 제어 기능, 윈도우 개폐 기능을 제어한다.

파워 씨트 ECU 블록은 본래의 씨트 제어 기능인 프론트 헤이트 모터(front height moter) 제어, 리어 헤이 모터(rear height moter) 제어, 슬라이드 모터(slide moter) 제어, 리클라인 모터(recline moter) 제어를 담당한다.

이외에도 자동차 내에서 무선인터넷을 이용하고, GPS 위성을 이용한 위치 추적 시스템을 운용하기 위해서는 수많은 전장 부품들이 요구되고 있는 시점에서, 각 전장 부품간의 통신은 와이어(Wire)에 의해 이루어지고 있으므로 전장 부품의 증가는 곧 와이어의 증가로 이어지고, 이러한 와이어의 증가는 와이어의 경로 문제, 부피 등의 증가로 인한 자동차의 중량이 증가할 뿐만 아니라, 고장 진단에 있어서 어려움이 있다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 설계의 변경시에는 관련 하드웨어의 수정이 불가피하고 각 전장 부품들이 와이어로 연결되어 있기 때문에 하드웨어 변경에 따른 와이어의 신규 설치가 요구되므로 설계상의 마진 확보가 어려워 설계 변경이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 자동차의 전장 부품들이 CAN 프로토콜을 이용하여 상호 네트워킹함으로써 보다 효율적으로 자동차를 운용할 수 있는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템은 자동차의 바디(Body)를 구성하는 복수의 전장 부품들과, 상기 복수의 전장 부품들을 제어하기 위한 복수의 ECU들과, 상기 각 ECU들을 유기적으로 연결하는 CAN 버스라인을 포함하여 구성되며, 상기 각 ECU들이 상기 CAN 버스라인을 통한 CAN프로토콜에 의해 네트워킹되는 것을 특징으로 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 CAN 프로토콜의 물리계층의 내용을 나타낸 도면

도 1b는 본 발명에 따른 CAN 프로토콜의 데이터 링크층의 내용을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 CAN 프로토콜의 데이터 프레임의 구성도

도 3은 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템의 구성도

도 4a는 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템에 따른 BCM블록이 제어하는 데이터를 나타낸 도면

도 4b 내지 도 4d는 도 4a의 BCM 블록이 제어하는 데이터에 대한 기능을 설명한 도면

도 5a는 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템에 따른 드라이브 도어 모듈 블록이 제어하는 데이터를 나타낸 도면

도 5b 내지 도 5f는 도 5a의 드라이브 도어 모듈 블록이 제어하는 데이터에 대한 기능을 설명한 도면

도 6a는 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템에 따른어시스트 도어 모듈 블록이 제어하는 데이터를 나타낸 도면

도 6b는 도 6a의 어시스트 도어 모듈 블록이 제어하는 데이터에 대한 기능을 설명한 도면

도 7a는 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템에 따른 파워 씨트 ECU 블록이 제어하는 데이터를 나타낸 도면

도 7b는 도 7a의 파워 씨트 ECU 블록이 제어하는 데이터에 대한 기능을 설명한 도면

도 8a는 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템에 따른 틸트 ECU 블록이 제어하는 데이터를 나타낸 도면

도 8b는 도 8a의 틸트 ECU 블록이 제어하는 데이터에 대한 기능을 설명한 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : BCM 블록 33 : 드라이브 도어 모듈 블록

35 : 어시스트 도어 모듈 블록 37 : 파워 씨트 ECU 블록

39 : 틸트 ECU 블록

이하, 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 자동차의 네트워크 시스템은 국제적으로 표준화된 CAN(Controller Area Network)이라고 하는 프로토콜(Protocol)을 이용하는 바, CAN프로토콜에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

OSI계층 구조에서 물리 계층은 최하위 계층으로서 장치와 장치간의 물리적 접속을 처리하기 위하여 필요한 전송 매체, 접속장치, 신호 전달 방식 등 물리적 연결에 관한 사항 등을 규정하고 있으며, 본 발명에 따른 CAN 프로토콜의 물리 계층의 내용은 도 1a와 같다.

한편, 데이터 링크층은 물리적 케이블로 연결된 두 개의 스테이션 사이에 신뢰성 있는 정보를 전송하기 위한 데이터 전송방식, 전송 에러의 검출 및 처리, 상황에 따른 데이터의 흐름 조절 등에 필요한 사항을 규정하고 있으며 본 발명에 따른 CAN 프로토콜의 데이터 링크층의 내용은 도 1b와 같다.

도 2는 본 발명에 따른 CAN프로토콜의 데이터 프레임의 구성을 도시한 것으로서, SOF(Start of Frame), Arbitration Field, Control Field, Data Field, CRC Field, ACK Field 및 EOF(End of Frame)로 구성된다.

여기서, 상기 SOF는 데이터 프레임의 시작을 나타내는 비트로서 1bit가 할당되며, 아비트레이션 필드(Arbitration Field)에는 총 12Bits가 할당되는데, 그 중에서 11Bits는 데이터 송신처의 ID정보를 나타내는데 사용되고 나머지 1비트는 RTP정보를 나타내는데 사용된다. 여기서, Arbitration Field에 데이터 송신처의 ID정보를 실어주는 이유는 CAN버스(BUS)에 실린 데이터들이 서로 충돌되는 것을 방지하기 위함이며, 상기 RTP(Remote Transmission Request)는 임의의 데이터 송신처에서 임의의 다른 ECU에게 특정한 데이터를 요구한다는 것을 나타내는 정보로서, 이러한 경우 데이터 송신처에서는 프레임의 Arbitration Field의 RTP 정보를 나타내는 비트를 "1"로 설정하여 출력한다.

상기 Control Field에는 총 6bits가 할당되는데, 그 중에서 4bits는 다음에 연속되는 Data Field의 데이터(Data) 길이(length)를 나타내고, 나머지 2bits는 예비 비트이다. 이후에 설명하겠지만 데이터는 최대 8Bytes까지 할당되기 때문에 Control Field의 DLC(Data Length Code)는 최소한 4bits가 요구된다.

상기 Data Field에는 최대 8bytes까지 할당되는데, 데이터의 종류에 따라 Data Field에 할당되는 bytes의 수가 가변되는 관계로 Data Field에 실린 데이터의 길이가 어느 정도인지를 전단의 Control Field의 DLC 정보로 나타낸다.

상기 CRC Field에는 16bits가 할당되는데, CRC Field에는 네트워크 상에서 어떠한 요인으로 인해 본래의 데이터에 에러가 발생되었음에도 불구하고 이러한 데이터가 각각의 ECU로 제공되는 것을 방지하기 위한 에러 체크용 데이터가 실린다. 즉, CRC Field에 특정 데이터를 실어 놓음으로써, 최종적으로 데이터를 수신한 ECU는 상기 CRC Field에 실린 데이터와 본래의 데이터를 조합하여 미리 정해진 데이터와 일치하면 수신된 데이터에는 에러가 발생하지 않은 것으로 판단하고, 만일 일치하지 않으면 본래의 데이터에 에러가 발생한 것으로 판단한다.

상기 ACK Field에는 데이터의 수신 여부를 알 수 있는 정보가 실리게 되는데, 실제로 임의의 데이터 송신처에서 특정 데이터가 포함된 데이터 프레임을 CAN 버스에 실어 주면, 상기 CAN버스에 연결된 모든 ECU는 현재 CAN 버스에 실린 데이터가 자신에게 필요한 데이터인지를 확인하여, 필요한 데이터라고 판단되면 상기 CAN 버스에 실린 데이터를 수신한다. 이때, 데이터를 수신한 ECU는 데이터 송신처에서 출력된 데이터 프레임의 ACK Field에 자신이 데이터를 수신하였음을 알려주는 정보를 실어줌으로써, 상기 데이터 송신처가 똑같은 데이터를 계속해서 출력하지 않도록 한다. 즉, 임의의 데이터 송신처에서 출력되는 데이터는 CAN버스에 실린 후 다시 자신에게 피드백(Feedback)되는데, 피드백되는 데이터 프레임의 ACK Field에 실린 정보를 토대로 똑같은 데이터를 재전송할 것인지의 여부를 결정하게 된다.

마지막으로, 프레임의 끝을 알리는 EOF(End of Frame)에는 1bits가 할당된다.

통상, CAN프로토콜에서 트랜스시버(Transceiver)는 크게 고속 트랜스시버(high speed transceiver)와 저속 트랜스시버(low speed transceiver)로 구분할 수 있는데, 본 발명에서는 125kbps 이하의 속도를 가지는 자동차의 바디(BODY) 시스템에 관한 것이므로 저속 트랜스시버를 사용하며 이러한 트랜스시버에는 공통적으로 RTH와 RTL 저항을 추가하여 라인 임피던스(Line impedance)를 설정해 준다.

이어서, CAN 프로토콜에 의한 ECU 블록에서의 신호 처리에 있어서, 신호 송신은 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

각 ECU는 상태변화(EVENT) 발생시 및 다른 ECU로부터의 송신요구 신호가 수신된 경우에는 해당 신호를 송신하는데, 상태변화 발생시에는 해당 데이터를 10ms 간격으로 2회 송신하며, 2회째 송신 전에 다른 이벤트(Event)가 발생하면 2회째 주기로 다시 2회 송신한다. 또한 시간 간격이 다른 프레임과 아비트레이션(Arbitration)되어 우선순위(Priority) 문제로 딜레이되는 경우에는 딜레이 시간은 무시한다.

상기와 같은 조건에 따라 데이터를 송신한 후에 별도의 송신 조건이 없는 경우에는 1초 주기로 현재의 상태를 송신한다.

한편, 수신신호 처리시간(Trp)은 별도의 사양이 요구되어지는 경우를 제외하고 10ms 이하로 한다. 여기서, 수신신호 처리시간은 CAN 수신 인터럽트(Interrupt)가 발생한 후 해당 수신 데이터를 어플리케이션(Application)에서 처리한 후, 해당 수신 데이터 중에서 임의의 신호를 출력 포트(Port)에 출력할 때까지의 처리 시간을 말한다.

또한, 송신신호 처리시간(Ttp)은 별도의 사양이 요구되어지는 경우를 제외하고 채터링(Chattering) 제거 시간을 포함하여 60ms 이하로 한다. 여기서, 상기 송신신호 처리시간은 노드에서 어떤 입력단자에 신호가 발생한 경우 해당 입력신호를 어플리케이션에서 논리처리를 행한 후에 해당 입력신호를 버스(Bus)상으로 송신할 때까지의 처리 시간을 말한다.

이어서, 상기와 같은 CAN 프로토콜을 이용한 본 발명의 자동차의 네트워크 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템의 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 자동차의 바디(BODY) 부분과 관련된 데이터를 CAN 버스(Bus)를 통해 각종 ECU 블록과 통신하는 BCM블록(31)과, 미러(Mirror)의 동작신호, 폴드(Fold) 동작신호, 윈도우 동작신호, 씨트(Seat) 및 핸들의 틸트(tilt) 신호, 메모리 관련 신호 등을 CAN 버스를 통해 각종 ECU 블록과 통신하는 드라이브 도어 모듈 블록(33)과, 조수석 관련 도어의 잠금 여부, 개폐 여부 등을 CAN 버스를 통해 각종 ECU 블록과 통신하는 어시스트 도어 모듈 블록(35)과, 차량의 트랜스미션(Transmission)과 관련된 데이터 및 씨트(Seat)의 제어를 위한 각종 모터와 관련된 데이터를 CAN 버스를 통해 각종 ECU 블록과 통신하는 파워 씨트 ECU 블록(37)과, 핸들의 틸트(tilt) 제어, 텔레스코프(Telescope) 제어, 차량의 내부에 위치하는 인사이드 미러(Inside mirrior) 제어 등과 관련된 데이터를 CAN 버스를 통해 각종 ECU와 통신하는 틸트 ECU 블록(39)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템은 크게 5개(BCM, 드라이버 도어 모듈 블록, 어시스트 도어 모듈 블록, 파워 씨트 ECU 블록, 틸트 ECU 블록)의 ECU 블록과 CAN 버스(100)로 구성되며, 도면의 점선으로 표시된 LIN(Local Interconnect Network)과 같은 저속 통신망도 구축되어져 있다.

이와 같은 LIN 통신망은 운전석측의 도어 제어와 관련된 드라이브 도어 모듈 블록(33)과 연결되어 차량의 앞문 제어 스위치(FL SPW : Front Left Safety Power Window) 및 뒷문 제어 스위치(RL SPW : Rear Left safety Piwer Window)와 LIN통신망을 통해 통신한다.

상기 LIN 통신망은 조수석측의 도어 제어와 관련된 어시스트 도어 모듈 블록(35)과도 연결되어 조수석측의 앞문 제어 스위치(FR SPW : Front Right Safety Power Window) 및 뒷문 제어 스위치(RR SPW : Rear Right Safety Power Window)와 LIN 통신망을 통해 통신한다.

한편, 상기 BCM 블록(31)에서 출력되는 데이터는 도 4a에 도시한 바와 같이, 24종류의 데이터가 있으나, 이는 설계 조건에 따라 달라질 수 있음은 자명하며, 본 발명에서는 일 예로 24종류의 데이터를 출력하는 것으로 가정한다.

BCM 블록(31)은 24종류의 데이터를 각각 1비트씩(총 24bits=3bytes) 할당하여 각 데이터별로 "1"과 "0"로써 그 상태를 표시해서 데이터 프레임에 실어 CAN 버스(100)로 출력한다.

즉, 한 프레임에 24종류의 데이터가 각각 "1" 또는 "0"의 상태로 CAN 버스(100)에 실리게 되면, 상기 CAN 버스(100)와 연결된 각각의 ECU 블록은 상기 24종류의 데이터 중 자신이 필요로 하는 데이터의 상태가 "1"인지 "0"인지를 확인하고, 필요로 하는 데이터의 상태에 따라 해당 ECU 블록은 자신이 담당하는 기능을 제어한다.

여기서, 도 4b 내지 4d에 도시된 BCM 블록(31)이 제어하는 데이터 중 몇 가지만을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

먼저, "DWAR" 이라고 하는 데이터는 핸들의 록(Lock) 스위치 상태를 나타내는 데이터로서, 키 뭉치에 시동 키(Key)가 삽입되면 해당 비트는 "1"이 되고 시동키의 탈착시에는 0이 된다.

"ACC"는 ACC전원의 상태를 나타내는 데이터로서, ACC전원이 온(ON)되었을 경우에는 해당 비트는 1이고 오프(OFF)시에는 0이 된다.

차량의 주행속도와 관련해서는 차량의 주행속도가 시속 3Km, 시속 40Km를 판별하는 데이터가 있는데, 예를 들어 40Km라고 표시된 데이터는 차량의 주행 속도가 시속 40Km 이상이 되었을 경우, 차량의 도어 상태를 자동적으로 잠금 상태로 전환시키기 위한 데이터로서, 시속 40Km 이상이 되면 해당 비트는 1이 되고 그 이하이면 0이 된다.

도면에서, "4_DR_SW"는 도어(4개)의 잠금 상태를 표시하는 데이터로서, 4개의 도어 중 어느 하나라도 도어 잠금이 해제된 상태이면 해당 비트는 1이 되고, 모두 잠금 상태이면 0이 된다.

"P_POSI"은 변속기의 위치를 나타내는 데이터로써, 변속기의 위치가 주차 상태인 "P" 위치에 있으면 해당 비트는 1이 되고 그렇지 않으면 0이 된다.

키리스(Keyless) 데이터와 관련해서는 "K_N01", "K_N02"를 포함하여 "K_LK"(Keyless lock 신호의 수신여부를 나타내는 데이터), "K_UNLK"(Keyless unlock 신호의 수신여부를 나타내는 데이터), "K_FOLD"(Keyless fold 신호의 수신여부를 나타내는 데이터), "K_UNFOLD"(Keyless unfold 신호의 수신여부를 나타내는 데이터), "K_PWUP"(Keyless power window up 신호의 수신여부를 나타내는 데이터), "K_PWDOWN"(Keyless power window down 신호의 수신여부를 나타내는 데이터)이 있으며, 상기 각각의 데이터들은 해당 신호의 수신여부에 따라 신호가 수신되었으면해당 비트는 1이 되고 수신되지 않았으면 0이 된다.

도면의 "BCM_NOL"은 시스템 제어와 관련된 데이터로서, ECU 블록이 노말(Normal) 모드인 경우에는 해당 비트는 1이 되고, ECU 블록이 대기 모드인 경우에는 해당 비트가 0이 된다.

한편, 도 5a는 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템에 따른 드라이브 도어 모듈(Drive Door Module) 블록과 관련된 데이터를 나타낸 것으로서, 본 실시예에서는 드라이브 도어 모듈이 관리하는 데이터가 40개인 경우이나, 이는 설계 조건에 따라 달라질 수 있음은 자명하다.

상기 드라이버 도어 모듈 블록(33)은 운전석측의 윈도우(Window), 미러(Mirror), 폴드(Fold), 너브(Knob)와 관련된 데이터를 제어하며, BCM 블록(31)과 마찬가지로 하나의 데이터 프레임에 상기 40개의 데이터를 각각 1비트씩 할당하여 각 데이터별로 "1"과 "0"의 상태로 CAN 버스로 출력한다.

이에, 상기 CAN 버스와 연결된 각각의 ECU 블록은 CAN 버스에 실려 있는 데이터들 중에서 자신이 필요로 하는 데이터의 상태가 "1"인지 "0"인지를 파악하여 해당 데이터 상태에 따른 기능을 수행한다.

이와 같은 드라이버 도어 모듈 블록(33)에서 제어하는 데이터들에는 도 5b 내지 5f에 나타낸 바와 같이, 40개의 종류가 있으나, 여기에서는 몇 가지만 예를 들어 설명하기로 한다.

"LMSL"이라고 표시된 데이터는 왼쪽 미러 선택 스위치 신호에 따른 데이터로서, 스위치 상태에 따라 해당 비트는 "1" 또는 "0"으로 표시되고 "RMSL"은 오른쪽미러 선택 스위치 신호에 따른 데이터로서, 스위치 상태에 따라 해당 비트는 "1" 또는 "0"으로 표시된다.

"M_UP"는 미러 업(Mirror Up) 스위치 신호에 따른 데이터이고, "M_DOWN"은 미러 다운(Mirror Down) 스위치 신호에 따른 데이터이며, "M_LF"는 미러를 왼쪽으로 이동시키기 위한 스위치 신호에 따른 데이터이고, "M_RI"는 미러를 오른쪽으로 이동시키기 위한 스위치 신호에 따른 데이터로서, 각각의 데이터 값은 해당 스위치의 상태에 따라 "1" 또는 "0"으로 표시된다.

이와 같이 "LMSL", "RMSL", "M_UP", "M_DOWN", "M_LF", "M_RI"는 모두 운전석측 미러(Mirror)와 관련된 데이터들이다.

또한, 드라이버 도어 모듈 블록(33)이 제어하는 데이터에는 폴드(FOLD) 스위치 신호와 언폴드(UNFOLD) 스위치 신호에 따른 데이터가 있으며, 트렁크 열림(Trunk open) 스위치 신호 및 너브(KNOB) 록/언록(Lock/Unlock) 신호에 따른 데이터를 포함한다.

또한, 도면의 RR_ADN, RR_DN, RR_AUP, RR_UP, FR_ADN, FR_DN, FR_AUP, FR_UP는 조수석 및 운전석측의 윈도우(Window)와 관련된 스위치 신호에 따른 데이터들로서, 상기 각각의 데이터들은 해당 스위치 신호의 상태에 따라 "1" 또는 "0"으로 표시된다.

상기 드라이브 도어 모듈 블록(33)은 씨트(Seat)와 관련된 데이터들도 제어하는데, 도면에서 RE_FR, RE_RE, SL_FR, SL_RE, FR_HE_UP, RF_HE_DN, RR_HE_UP, RR_HE_DN은 모두 씨트(Seat)와 관련된 데이터의 예를 보여주고 있으며, 도면에서,MEM_SW, M_POS1, M_POS2, M_AUTO, M_STOP은 메모리와 관련된 데이터의 예를 보여주고 있다. 상기 메모리와 관련된 데이터에는 여러 가지가 있을 수 있으나 일 예로, 운전자의 체격에 따른 좌석의 위치, 핸들의 위치 및 각도에 관한 정보를 저장하고 있다가 운전자의 탑승시 해당 체격에 맞게 자동적으로 좌석, 핸들의 위치를 조정하기 위한 데이터이다.

그리고 "DDM_NOR"은 드라이브 도어 모듈 블록(33)이 노말(NORMAL)모드인지 대기 모드인지를 나타내는 데이터로서, 노말 모드이면 데이터 값은 1이 되고, 대기 모드이면 0이 된다.

한편, 도 6a는 어시스트 도어 모듈(Assist Door Module) 블록(35)과 관련되는 데이터를 나타낸 것으로서, 대략 FRKL, FRKUL, FRDKEY, RRKL, FR_ER, ADM_NOR 등의 데이터들이 있으며, 도 6b에 나타낸 바와 같이, "ADM_NOR"은 어시스트 도어 모듈 블록(35)의 모드를 나타내는 데이터로서, 노말 모드이면 그 데이터값은 1이 되고 대기 모드이면 0이 된다.

도 7a는 파워 씨트 ECU 블록(37)과 관련된 데이터를 나타낸 것이며, 도 7b는 파워 씨트 ECU 블록(37)에서 제어하는 데이터의 기능을 설명한 것으로서, 일 예로, "INH_P"는 inhibit 'P' 스위치 신호로 'P'스위치가 온(ON) 되었을 경우에는 데이터 값이 1이 되고 스위치가 오프(OFF)되었을 경우에는 0이 된다.

마지막으로, 틸트(Tilt) ECU 블록(39)은 도 8a 및 8b에 나타낸 바와 같이, 핸들의 높/낮이, 경사 각도 등을 제어하는 것으로서, 상기 틸트 ECU 블록(39)은 송신데이터가 없다.

참고로, BCM 블록(31), 드라이브 도어 모듈 블록(33), 어시스트 도어 모듈 블록(35), 파워 씨트 ECU 블록(37) 및 틸트 ECU 블록(39)은 각각 고유의 ID를 가지고 있고, 데이터 프레임의 Arbitration Field에 자신의 ID를 실어 보냄으로써, CAN 버스(100)와 연결된 각각의 ECU는 현재 CAN 버스(100)에 실린 데이터를 누가 보냈는지를 알 수가 있다.

이와 같은 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

일 예로, 운전자가 차량의 양쪽에 부착된 미러(Mirror) 중에서 왼쪽의 미러를 움직이기 위해 "LMSL" 스위치를 선택하고, 상기 선택된 미러를 아랫쪽으로 움직이기 위해 "M_DN" 스위치를 선택하면, 드라이브 도어 모듈 블록(33)이 제어하는 40개의 데이터 비트 중에서 상기 "LMSL"과 "M_DN"에 해당되는 비트는 "1"이 되고 나머지 비트들은 "0"이 된다.

이러한 데이터는 드라이버 도어 모듈 블록(33)에서 CAN 버스(100)로 출력되는데, 도 2의 데이터 프레임의 구조에서, Arbitration Field에는 드라이버 도어 모듈 블록의 ID인 0x200이 실리고, Control Field에는 상기 드라이버 도어 모듈 블록(33)에서 출력되는 데이터가 총40bits(=5Bytes)임을 알리는 4비트로 이루어진 DLC정보가 실린다. 그 다음에 연속되는 Data Field에는 상기 40개의 데이터 비트 중에서 상기 "LMSL"과 "M_DN"에 해당되는 비트만이 "1"로 표시되고 나머지 비트들은 "0"으로 표시된 5Bytes의 데이터가 실리게 된다.

또한, 상기 Data Field 다음에 연속되는 CRC Field에는 상기 드라이버 도어모듈 블록(33)에서 출력되는 데이터가 임의의 요인에 의해 에러가 발생되었는지의 여부를 확인하기 위한 에러 체크용 데이터가 실리게 되는데, 상기 에러 체크용 데이터는 전술한 바와 같이, 상기 드라이버 도어 모듈 블록(33)에서 출력되는 데이터와 상기 에러 체크용 데이터와 조합하여 미리 약속된 특정 데이터와 일치하면 상기 드라이버 도어 모듈(33)에서 출력되는 데이터에는 에러가 발생되지 않은 것으로 판단한다.

한편, 상기 CRC Field 다음에 연속되는 ACK Field에는 상기 드라이버 도어 모듈 블록(33)에서 발생된 데이터 중에서 자신이 필요로 하는 데이터가 있는지 확인하게 되는데, 앞에서 설명한 바와 같이, 드라이버 도어 모듈 블록(33)에서 출력되는 데이터 중에서 "LMSL"과 "M_DN"에 해당되는 비트만이 "1"로 표시되었다면, 상기 "LMSL"과 "M_DN"의 기능을 수행하는데 필요한 전장품들이 동작하여 일 예로, 왼쪽 미러(Mirror)가 약간 아래쪽으로 이동하게 된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템은 각 ECU들이 CAN 프로토콜을 통해 유기적으로 통신이 이루어지므로 네트워크의 효율적인 제어가 가능하고, CAN 버스를 이용하므로 각 장치들을 전기적으로 연결하는 와이어(Wire)의 수를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 와이어 수를 감소시킬 수 있기 때문에 설계적인 변경이 용이할 뿐만 아니라, 고장 진단이 소프트웨어적으로 이루어짐으로 그 만큼 손쉬워진다.

Claims

자동차의 바디(Body)를 구성하는 복수의 전장 부품들;

상기 복수의 전장 부품들을 제어하기 위한 복수의 ECU들;

상기 각 ECU들을 유기적으로 연결하는 CAN 버스라인을 포함하여 구성되며,

상기 각 ECU들이 상기 CAN 버스라인을 통한 CAN프로토콜에 의해 네트워킹되는 것을 특징으로 하는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 CAN 버스라인을 통해 각 ECU들간에 네트워킹되는 데이터의 구조는 프레임 데이터의 시작을 알리는 정보가 기록된 프레임 스타트 필드, 데이터 송신처의 ID정보가 기록된 아비트레이션 필드, 데이터의 길이 정보가 기록된 컨트롤 필드, 데이터가 기록된 데이터 필드, 에러 체크용 정보가 기록된 CRC 필드, 데이터 수신여부를 알리는 정보가 기록된 ACK 필드 및 프레임 데이터의 종료를 알리는 정보가 기록된 프레임 종료 필드로 구성되는 것을 특징으로 하는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템.
자동차의 각종 램프, 와이퍼, 타이밍의 제어, 시동 키의 삽입 유무, ACC전원관계, 이그니션(IGNITION) 전원관계, 스피트 연산관계 및 키리스(Keyless) 동작 신호를 제어하는 BCM;

자동차의 미러(Mirror) 동작신호, 폴드(Fold) 동작신호, 윈도우 동작신호,씨트 및 틸트 제어 신호, 메모리 관련 신호들을 제어하는 드라이브 도어 모듈;

자동차의 조수석측 도어의 록/언록 여부, 도어의 개폐여부, 미러 제어, 윈도우 개폐 기능을 제어하는 어시스트 도어 모듈;

자동차의 트랜스미션과 관련된 변속기의 위치 신호, 씨트 이동을 위한 모터 제어 기능을 담당하는 파워 씨트 ECU;

자동차의 인사이드 미러 제어, 핸들의 틸트 제어, 텔레스코프 제어 기능을 담당하는 틸트 ECU;

상기 BCM, 드라이브 도어 모듈, 어시스트 도어 모듈, 파워 씨트 ECU 및 틸트 ECU들과 연결되어 이들간의 통신을 담당하는 CAN 버스라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 CAN 버스에 실리는 프레임 데이터는 프레임 데이터의 시작을 알리는 정보가 기록된 프레임 스타트 필드, 데이터 송신처의 ID정보가 기록된 아비트레이션 필드, 데이터의 길이 정보가 기록된 컨트롤 필드, 데이터가 기록된 데이터 필드, 에러 체크용 정보가 기록된 CRC 필드, 데이터 수신여부를 알리는 정보가 기록된 ACK 필드 및 프레임 데이터의 종료를 알리는 정보가 기록된 프레임 종료 필드로 구성되는 것을 특징으로 하는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 BCM, 드라이브 도어 모듈, 어시스트 도어 모듈, 파워 씨트 ECU 및 틸트 ECU는 각각 고유의 ID를 가지는 것을 특징으로 하는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 BCM, 드라이브 도어 모듈, 어시스트 도어 모듈, 파워 씨트 ECU 및 틸트 ECU는 각각 서로 다른 복수의 데이터들을 CAN버스로 출력하는 것을 특징으로 하는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 복수의 데이터들은 각각 "1"과 "0"으로서 데이터의 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 CAN 프로토콜을 이용한 자동차의 네트워크 시스템.