KR20130096617A - 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량내 OBD-II 단자에서 전송되어지는 차량정보와 차량 내/외부 다중 센서에서 전송되는 운전자 정보에 대해 데이터 병목현상이 발생하지 않도록 실시간으로 정시에 처리를 할 수 있는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법 및 장치에 관한 발명으로서, 본 발명에 따른 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치는 차량 내/외부의 센서들과 접속하여 센서정보를 수신하는 다중센서 인터페이스부, 차량으로부터 차량상태정보를 입력받는 차량상태정보 인터페이스부, 상기 다중센서 인터페이스부로부터 센서정보를 수집하고, 상기 차량상태정보 인터페이스부로부터 상기 차량상태정보를 수집하는 정보 통합 수집부, 상기 센서정보와 상기 차량상태정보를 수신하여 수행되는 스레드를 주기적으로 동작하는 주기 스레드와 비주기적으로 동작하는 비주기 스레드로 구분하여 시간 할당 시나리오를 설정하는 스케줄링 사전분석을 수행하는 사전분석부, 상기 주기 스레드에 대하여 소정의 타이밍에 수행되도록 설정하는 주기 스레드 설정부 및 상기 비주기 스레드에 대하여 상기 주기 스레드의 수행 타이밍 구간 이외의 타이밍 구간 내에서 상기 비주기 스레드의 우선순위에 따라 스케줄링하는 비주기 스레드 스케줄링부를 포함한다.
Description
본 발명은 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량내 OBD-II 단자에서 전송되어지는 차량상태정보와 차량 내/외부의 다중 센서에서 전송되는 운전편의정보에 대해 데이터 병목현상이 발생하지 않도록 실시간으로 정시에 처리를 할 수 있도록 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 첨단 지능형 자동차에 이르기까지 자동차에 첨단 IT기술을 접목시키는 기술개발이 이루어지고 있다.
현재 대부분의 차량에는 OBD 시스템이 장착되고 있어, 전용 차량 진단기를 이용할 경우 표준화된 자동차 부품명과 결함코드번호체계를 이용하여 결함 부품과 결함 상태를 정확히 파악하는 것이 가능하다. 즉, OBD 시스템의 인터페이스(16핀 표준 데이터 연결 커넥터)를 통해 산소 센서, 배기가스 재순화 밸브, 연료탱크 압력 센서, 캠샤프트 포지션 센서를 비롯하여 속도 센서, 가속도 센서, 도어 개폐센서, 급정차 감지 센서 등과 같은 다양한 센서들의 상태를 파악할 수 있다.
이러한 OBD 시스템을 이용하여 운전자가 실제 주행 중의 차량의 운행정보 및 차량의 이상 여부를 용이하게 파악할 수 있도록 하기 위해, 차량의 OBD 시스템의 인터페이스에 장착되어 표준 결함코드번호체계에 따라 차량의 운행정보 및 결함 상태를 파악하여 이를 운전자에게 알기 쉽게 제공해 주는 차량용 정보 수집 장치가 등장하게 되었다. 이러한 차량용 정보 수집 장치는 기본적인 주행 정보를 제공하고 이상 여부를 알려주는 기능 외에도 차계부에 해당하는 기능도 제공하여 차량 관리의 편의성도 높이고 있다.
그러나 종래의 차량용 정보 수집 장치는 차종별로 서로 다른 하드웨어 및 소프트웨어 모듈이 탑재되어 범용성이 크게 떨어지는 문제점이 있다. 또한 수집된 차량정보의 전송 시 유선만을 이용하기 때문에 별도의 배선작업이 필요하며 운전자의 상태정보, 차량 내/외부 환경정보 등에 대한 수신인터페이스를 제공하지 못한다. 또한 종래의 기술은 단순한 19.2Kbps(최대전송속도)의 낮은 데이터 전송률을 보이고 있어서 최근 장착되는 많은 수의 차량용 센서데이터를 처리하는데 한계점을 가진다. 또한 실시간 처리 알고리즘의 경우 하드웨어 개발 시 고정된 실시간 스케줄링 방식을 적용하고 있어 즉각적인 실시간 스케줄링 정책을 적용하지 못하는 한계가 있다.
따라서 이종의 차량에 복수의 차량용 센서 데이터를 실시간으로 정시에 처리할 수 있도록 하는 소프트웨어를 개발함으로써 범용성 및 확장성을 확보할 필요가 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 차량내 OBD-II 단자에서 전송되어지는 차량상태정보와 차량 내/외부의 다중 센서에서 전송되는 운전편의정보에 대해 데이터 병목현상이 발생하지 않도록 실시간으로 정시에 처리를 하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 센서 데이터에서 발생하는 데이터 병목현상을 줄일 수 있는 실시간 스케줄링 알고리즘을 적용하여 실시간성을 요구하는 지능형 자동차에 사용되는 응용 시스템에 적용될 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치는 차량 내/외부의 센서들과 접속하여 센서정보를 수신하는 다중센서 인터페이스부, 차량으로부터 차량상태정보를 입력받는 차량상태정보 인터페이스부, 상기 다중센서 인터페이스부로부터 센서정보를 수집하고, 상기 차량상태정보 인터페이스부로부터 상기 차량상태정보를 수집하는 정보 통합 수집부, 상기 센서정보와 상기 차량상태정보를 수신하여 수행되는 스레드를 주기적으로 동작하는 주기 스레드와 비주기적으로 동작하는 비주기 스레드로 구분하여 시간 할당 시나리오를 설정하는 스케줄링 사전분석을 수행하는 사전분석부, 상기 주기 스레드에 대하여 소정의 타이밍에 수행되도록 설정하는 주기 스레드 설정부 및 상기 비주기 스레드에 대하여 상기 주기 스레드의 수행 타이밍 구간 이외의 타이밍 구간 내에서 상기 비주기 스레드의 우선순위에 따라 스케줄링하는 비주기 스레드 스케줄링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비주기 스레드 스케줄링부는 상기 비주기 스레드를 상기 비주기 스레드의 우선순위에 기반하는 다단계 우선순위 큐에 저장하여 순차적으로 스케줄링하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비주기 스레드의 우선순위는 데드라인 기반의 소정의 스케줄링 정책을 통해 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비주기 스레드 스케줄링부는 같은 우선순위의 비주기 스레드에 대해서는 타임 쉐어링(Time sharing) 기반의 스케줄링을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비주기 스레드 스케줄링부는 비주기 스레드에 대해서 EDF(Earliest Deadline First), LLF(Least Laxity First), ALLF(Adaptive LLF), FTFS(First-triggered First Scheduled) 중 어느 하나의 방식에 의해 스케줄링을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주기 스레드 설정부는 상기 주기 스레드에 대해 상기 사전분석에 의해 시작시간이 정해짐으로써 FIFO 방식에 의해 스케줄링을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비주기 스레드는 제1 비주기 스레드가 수행되는 도중에 우선순위가 더 높은 제2 비주기 스레드를 위한 정보가 수신된 경우 상기 제2 비주기 스레드는 인터럽트(Interrupt) 기반으로 상기 제1 비주기 스레드에 대하여서는 상기 주기 스레드와는 달리 프리엠션(Preemption)을 하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시간 할당 시나리오는 주기 스레드를 타임슬롯에 우선적으로 배치하고, 비주기 스레드를 잔여 타임슬롯에 배치하는 방식인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주기 스레드는 상기 센서정보 및 상기 차량상태정보 중에서 일정한 주기로 전송할 필요가 있는 정보를 수신하여 실행되는 스레드이고, 상기 비주기 스레드는 상기 센서정보 및 상기 차량상태정보 중에서 반복적인 전송이 무의미한 정보 또는 정상적인 범위를 벗어난 데이터 값을 가지는 정보를 수신하여 실행되는 스레드인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주기 스레드 및 상기 비주기 스레드에 의해 생성되는 데이터를 가공하여 외부 응용 시스템에 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법은 차량 내/외부의 센서들 및 차량으로부터 센서정보 및 차량상태정보를 수집하는 단계, 상기 수집된 센서정보 및 차량상태정보를 수신하여 수행되는 스레드를 주기적으로 동작하는 주기 스레드와 비주기적으로 동작하는 비주기 스레드로 구분하여 시간 할당 시나리오를 설정하는 스케줄링 사전분석을 수행하는 단계, 상기 주기 스레드에 대하여 소정의 타이밍에 수행되도록 설정하는 주기 스레드 설정단계 및 상기 비주기 스레드에 대하여 상기 주기 스레드의 수행 타이밍 구간 이외의 타이밍 구간 내에서 상기 비주기 스레드의 우선순위에 따라 스케줄링하는 비주기 스레드 스케줄링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법 및 장치에 따르면, 시리얼 인터페이스 표준 기술, OBD-II 인터페이스 표준기술, 무선통신기술(블루투스)를 이용하여 운전자 편의정보 및 차량상태정보를 수집하여 실시간 스케줄링을 통하여 수집된 데이터를 외부 응용 시스템에 제공할 수 있으며, 본 발명에서 제안하는 실시간 스케줄링 방식은 다중센서 데이터에 대한 병목현상을 줄이고 입력 센서 데이터를 실시간으로 정시에 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, OBD-II 인터페이스를 통한 CAN to Bluetooth 기술은 차량의 상태를 외부로 전달할 수 있게 되어 차량 상태정보를 토대로 하는 다양한 형태의 서비스와 응용제품 개발이 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 정보 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 데이터 처리부의 구조를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 스케줄링 사전분석을 실행하지 않은 경우와 실행한 경우의 스레드 처리 결과를 비교 예시한 도면이다.
도 4는 실시간 스레드를 처리하기 위한 데드라인 기반 실시간 스케줄링부의 스레드 처리방식을 예시한 도면이다.
도 5는 우선순위에 따라 스레드를 처리하기 위한 다단계 우선순위 큐 스케줄링 방식을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 정보 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 데이터 처리부의 구조를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 스케줄링 사전분석을 실행하지 않은 경우와 실행한 경우의 스레드 처리 결과를 비교 예시한 도면이다.
도 4는 실시간 스레드를 처리하기 위한 데드라인 기반 실시간 스케줄링부의 스레드 처리방식을 예시한 도면이다.
도 5는 우선순위에 따라 스레드를 처리하기 위한 다단계 우선순위 큐 스케줄링 방식을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 정보 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 정보 처리 장치 및 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 차량용 정보 처리 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 정보 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 1에 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 정보 처리 장치는 다중센서 인터페이스부(100), 차량상태정보 인터페이스부(110), 정보 통합 수집부(120) 및 실시간 데이터 처리부(130)를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 차량용 정보 처리 장치가 다중센서 인터페이스부(100), 차량상태정보 인터페이스부(110), 정보 통합 수집부(120) 및 실시간 데이터 처리부(130)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 차량용 정보 처리 장치에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
도 1을 참고하여, 상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 정보 처리 장치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
다중센서 인터페이스부(100)는 차량 내/외부의 센서들로부터 센서정보를 입력받아 정보 통합 수집부(120)에 전달한다. 여기서 센서정보는 차량 내/외부의 온도 및 습도, 종/횡방향 가속도, 전/측방 장애물 유무, 운전자 상태정보(예를 들어 운전중 졸음 여부, 통화여부, 동승자와의 대화 여부, 심장 박동수, 호흡, 체온 등)를 포함한다. 이러한 센서정보를 측정하기 위해 본 발명에 따른 차량용 정보 처리 장치가 적용되는 차량에는 차량 내/외부의 환경을 감지하는 환경감지센서, 가속도 센서, 운전자 상태를 감지하는 음성/시각/생체감지센서 등을 구비한다.
차량상태정보 인터페이스부(110)는 차량의 OBD-II 포트를 통해 차량상태정보를 입력받아 정보 통합 수집부(120)에 전달한다. 여기서, 차량상태정보는 차량의 엔진제어장치, 변속제어장치(TCU), 현가제어장치, 제동제어장치 등의 차량 내 전자 제어장치(ECU)가 검출 또는 진단한 자기 진단 정보로서 차량정보 및 주행상황정보를 포함한다. 구체적으로 차량정보는 차량 내 장착 또는 설치된 부품의 상태 또는 이상 유무 등에 관한 정보를 말하며, 주행상황정보는 차량의 현재 주행 속도, 엔진 회전수, 최고 속도, 평균 속도, 주행 거리, 주행 시간 등의 주행 정보를 말한다.
차량상태정보 인터페이스부(110)는 정보 통합 수집부(120)에 블루투스 통신을 통해 차량상태정보를 전달하도록 구성할 경우, 차량의 OBD-II 포트에서 입력된 CAN 데이터를 블루투스 전송 데이터로 변환하는 데이터 변환을 수행한다.
정보 통합 수집부(120)는 다중센서 인터페이스부(100)와 차량상태정보 인터페이스부(110)로부터 센서정보 및 차량상태정보를 취합하여 실시간 데이터 처리부(130)로 전달하는 기능을 수행한다. 정보 통합 수집부(120)는 센서정보 및 차량상태정보를 취합하기 위해 다양한 통신방법을 사용할 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 다중센서 인터페이스부와의 사이에 RS-232 통신방법을 통해 다중센서 인터페이스부(100)와 통신하기 위해 시리얼 인터페이스부(121)를 포함할 수 있고, 블루투스 통신방법을 통해 차량상태정보 인터페이스부와 통신하기 위해 블루투스 인터페이스부(122)를 포함할 수 있다. 또한 정보 통합 수집부(120)는 취합한 센서 정보 및 차량상태정보를 실시간 데이터 처리부(130)로 전달하기 위해 데이터 포맷을 변환하는 데이터 변환부(123)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 데이터 처리부의 구조를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 데이터 처리부(130)는 데이터 병목현상을 줄이고, 수집한 센서정보 및 차량상태정보의 처리에 실시간성, 정시성을 부여할 수 있도록 다음과 같이 구성된다. 즉 실시간 데이터 처리부(130)는 차량 내/외부의 센서들 및 차량의 전자제어장치(ECU)가 측정한 정보를 수신하여 실행되는 스레드별로 서로 다른 시작시간, 수행 주기, 적절한 수행시간을 할당하기 위하여, 1차적으로 스케줄링 사전분석을 수행하고 2차적으로 사전분석된 스레드를 스케줄링 정책에 따라 데드라인 기반 실시간 스케줄링을 수행한다. 이로써 스레드의 병목현상 방지 및 실시간성 확보를 용이하게 하여 입력된 센서 데이터를 실시간으로 정시에 처리할 수 있도록 하였다.
이러한 기능을 수행하기 위해, 본 발명에 적용되는 실시간 데이터 처리부(130)는 사전분석부(200), 실시간 스케줄링부(210), 스케줄링 정책 제공부(220)를 포함한다.
사전분석부(200)는 정보 통합 수집부(120)로부터 센서정보 및 차량상태정보를 수신하여 수행되는 스레드를 주기적으로 동작하는 스레드(이하, 주기 스레드라고 한다)와 비주기적으로 동작하는 스레드(이하, 비주기 스레드라고 한다)로 구분하여 각 스레드를 위한 시간 할당 시나리오를 설정하는 스케줄링 사전분석을 수행한다.
주기 스레드는 수집된 데이터 중에서 일정한 주기로 전송될 필요가 있는 데이터를 처리하며, 비주기 스레드는 일반적 상황에서 큰 변동이 없어 반복적인 전송이 무의미한 데이터를 처리하거나 정상적인 데이터 값에서 이상이 발생하여 그 이상사항을 알리기 위한 목적으로 전송하는 긴급 이벤트성 데이터를 처리한다.
스케줄링 사전분석의 목적은 데드라인을 만족하는 범위 내에서 가능한 한 태스크의 실행을 순차화하는 데 있다. 태스크의 순차화는 주기 스레드의 최초 수행 시각을 조정하여 스레드 실행의 오버랩이 없는 정적 비선점(Non-preemptive) FTFS (First-Triggered First-Scheduled) 스케줄링 시나리오를 도출한다.
사전분석부(200)는 주기, 데드라인, 최장 수행시간, 최초 수행시간 등의 실행 시간 조건이 예측 가능한 주기 스레드를 스케줄링 시 우선적으로 배치하고, 그 잔여 시간(Slack time)을 분석하여 비주기 스레드를 위해 시간을 할당한다. 주기적으로 수집되는 데이터는 데이터 자체에 주기와 관련된 정보가 포함되어 있지는 않지만 데이터 헤더(Header)에 타임 스탬프(Time stamp)가 삽입되기 때문에, 주기와 관련된 정보가 필요할 경우에는 이를 기초로 주기, 데드라인, 최장 수행시간, 최초 수행시간 등의 실행 시간 조건을 예측할 수 있다.
도 3은 스케줄링 사전분석을 실행하지 않은 경우와 실행한 경우의 스레드 처리 결과를 비교 예시한 도면이다.
도 3에서 케이스 1은 스케줄링 사전분석을 수행하지 않은 일반적인 경우에서의 데이터 입력을 나타낸다. 입력되는 스레드들은 해당주기의 최초 시작시간에 무조건적으로 입력이 되어 스레드 중첩을 가져오며, 또한 비주기 스레드가 주기 스레드와 중첩되는 상황이 발생할 수 있다.
반면, 케이스 2와 같이 스케줄링 사전분석을 수행한 경우에는 각 입력 스레드별 시작시간을 설정하여 입력되는 스레드에 대한 순차화를 통해 입력 스레드의 중첩 및 이로 인한 문제점을 방지할 수 있다. 또한 비주기 스레드에 대해서도 사전예측을 통해 확보된 잔여 타임 슬롯에 배치함으로써 효과적으로 비주기 스레드를 처리할 수 있다. 즉, 스케줄링 사전분석이 없이 단순한 폴링(Polling) 방식 또는 인터럽트(Interrupt) 방식만으로 처리할 경우에 발생할 수 있는 긴급 데이터의 전송 지연, 데이터 분실 등의 위험을 미연에 방지하고, 사전에 예측 가능한 타임슬롯(Time Slot)에 주기 스레드를 우선적으로 배치한 후 비주기 스레드를 처리할 수 있는 잔여 타임 슬롯을 확보하여 비주기적으로 발생될 수 있는 데이터 처리에 있어 효과적으로 대응할 수 있다. 또한, 정해진 타임슬롯에 배치함으로써 정시에 수행될 수 있는 실시간성을 갖게 할 수 있다.
위와 같이 스케줄링 사전분석을 통해 주기 스레드와 비주기 스레드로 구분되어 타임 슬롯을 할당받은 스레드는 실시간 스케줄링부(210)에서 스케줄링되어 처리된다.
실시간 스케줄링부(210)는 다단계 우선순위 큐 스케줄러를 바탕으로 사전분석부(200)에서 사전분석된 스레드 중 주기 스레드를 일반 스레드로 구분하고, 비주기 스레드를 실시간 스레드로 구분하여 스케줄링을 수행한다.
도 4는 실시간 스레드를 처리하기 위한 실시간 스케줄링부의 스레드 처리방식을 예시한 도면이다.
도 4를 참조하여 실시간 스케줄링부의 스레드 처리방식을 설명하기로 한다. 실시간 스케줄링부(210)는 전체 스레드의 스케줄링을 위한 큐 외에 실시간 스레드를 위한 별도의 큐를 가진다. 생성된 각 스레드는 우선순위별로 구분된 다단계 우선순위 큐(run_queue[])에 존재하며, 특별히 실시간 스레드를 관리하기 위한 pRList에 모든 실시간 스레드의 리스트를 가진다. 실시간 스레드의 경우, 스케줄링 사전분석부(200)에서 입력된 비주기 스레드로부터 생성된다. 이는 설계시부터 고려된 긴급상황(운전자 졸음, 차량상태 이상 등)에 대한 데이터 입력시 생성될 수도 있으나, 큰 변동이 없어 주기적으로 전송될 의미가 없는 데이터 입력시 생성될 수 있다. 이러한 정보는 사전에 실시간 스레드로 등록되게 되며, 이후 우선순위 처리에 있어서 재배치될 수 있다.
일단 하나의 스레드가 생성되면 생성된 스레드는 스케줄링을 위해서 run_queue[]에 등록되고, 실시간 스레드로 등록되면 이 스레드는 pRtList에도 들어가게 된다. pRtList에 큐잉(Queuing)되는 것은 실시간 스레드를 등록하는 API를 호출함으로써 수행된다.
도 5는 우선순위에 따라 스레드를 처리하기 위한 다단계 우선순위 큐 스케줄링 방식을 예시한 도면이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 실시간 스레드가 저장된 다단계 우선순위 큐는 큐 내부에서 우선 순위 레벨상에서 다중 스레드 실행을 허용하며, 우선순위 레벨은 0부터 31까지로 스레드별 우선순위가 존재한다. 각 실시간 스레드는 데드라인 기반으로 우선순위가 결정되는데, 특히 스케줄링 정책제공부(203)에서 제공하는 데드라인 기반의 우선순위 결정 정책을 통해 우선순위가 부여된다. 우선순위는 레벨 0이 가장 높으며 숫자가 커질수록 낮은 순위의 우선순위를 갖는다. 예를 들어, 스레드 C의 수행 중에 우선순위가 더 높은 스레드 A가 큐에 들어오면 스레드 C는 스레드 A에 의해 선점(Preemption) 당하게 된다. 같은 우선순위의 스레드간에는 FIFO(First In First Out) 혹은 라운드로빈(Round-Robin) 방식에 의해 스케줄링되며, 높은 우선순위의 스레드가 종료되거나 대기 상태로 들어가게 되면 중단되었던 낮은 우선순위의 스레드의 수행이 재개된다. 이러한 방식으로 앞에서 언급된 비주기 스레드 중 반복된 전송이 무의미하여 비주기적으로 전송되는 데이터를 처리하는 스레드는 우선순위가 낮아지게 되며, 상태의 변화에 따른 이벤트성 데이터를 처리하는 스레드는 우선순위가 높아지게 되어 우선적으로 처리되게 된다.
일반 스레드가 저장된 큐의 경우에도 스레드의 우선순위를 결정하는 스케줄링 정책을 통한 우선순위를 부여할 수 있으나, 이는 스케줄링 사전분석부(200)에서 1차적으로 주기, 데드라인, 최장 수행시간, 최초수행시간 등의 실행 시간 조건 등의 예측을 통해 예측 가능한 스레드로 스케줄링이 되었기 때문에 별도의 우선순위를 지정하지 않고 동일한 우선순위로 판단, FIFO 또는 라운드로빈 방식에 의해 스케줄링된다.
즉, 데드라인 기반의 실시간 스케줄링을 사용할 경우, 1차적으로 스케줄러 사전분석부에서 처리된 스레드를 2차적으로 일반 스레드와 실시간 스레드로 구분하여 각각의 큐에 재배치하고, 큐에 배치된 실시간 스레드 중에서도 우선순위에 따라 처리 우선순위를 달리하여 처리함으로써 시스템상에서 긴급하게 처리되어야 하는 데이터 처리에 있어 실시간 스케줄링을 사용하지 않을 경우에 비해 신속하며, 효과적으로 데이터 처리를 수행할 수 있다.
스케줄링 정책제공부(220)는 실시간 스케줄링부(210)에 입력된 스레드의 우선순위 결정 정책을 제공하는 부분이다. 제공되는 스케줄링 정책은 시스템 설계시 특수한 조건에 의해 정해질 수 있으나, 기본적으로 데드라인 기반의 LLF(Least Laxity First), ALLF(Adaptive LLF), EDF(Earliest Deadline First), FTFS(First-triggered First Scheduled) 등에서 정해질 수 있다.
LLF 방식의 스케줄링 정책은 스레드 등록 시 주어지는 WCET(Worst case Execution Time)을 활용하여, 데드라인 및 실행 시간 대비 잔여수행 시간이 짧은 것을 우선적으로 스케줄링 한다.
ALLF 방식의 스케줄링 정책은 기본적으로 LLF와 같은 방식이나 WCET에 관한 정보가 없을 경우, 실시간 스레드가 수행 중에 수집하는 스레드의 Historic WCET를 기준으로 스케줄링 한다. 첫 구동 시에는 데드라인을 WCET로 간주한다.
EDF 방식의 스케줄링 정책은 실시간 스레드의 데드라인을 우선으로 스케줄링 한다.
FTFO 방식의 스케줄링 정책은 실시간 스레드의 시작된 순서로 스케줄링 하며, 타임 슬라이스에 의한 재스케줄링 없이 FIFO 형식으로 스케줄링한다. 이와 같은 스케줄링 방식은 스레드 순차화 도구를 활용한 오프라인 스케줄링 시나리오에 의한 시간 보장성 스케줄링에 적합하다.
EDF_BCC(Basic Concurrency Constraint) 및 LLF_BCC 방식의 스케줄링 정책은 실시간 스레드의 스케줄링시 가장 빠른 일반 스레드의 구동 시각까지 실시간 스레드의 종료가 가능할 때에만 실시간 스레드를 시작할 수 있도록 한다. 즉 일반 스레드의 실행이 없는 구간에 일반 스레드의 문맥교환(Context Switching) 없이 연속 수행 가능할 때에만 일반 스레드를 스케줄링하는 정책으로, EDF 또는 LLF와 같이 사용할 수 있다. 이 스케줄링을 사용하기 위해서는 실시간 스레드에 대한 WCET가 주어져야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 정보 처리 장치는 실시간 데이터 처리부(130)의 스레드에 의해 생성되는 정보를 가공하여 외부 응용 시스템에 전송하는 역할을 수행하는 제어부(140)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 외부 응용 시스템은 차량의 OBD-Ⅱ 커넥터를 통해 접근 가능한 차량 내 전자제어장치(ECU)뿐만 아니라, 차량용 텔레매틱스, 차량용 블랙박스 등의 차량용 인포테인먼트와 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 모바일 단말장치, 차량 관리 및 교통/생활 정보 서비스를 제공하는 차량 관리 서버, Ethernet 네트워크상의 응용 시스템 등이 될 수 있다. 이들 외부 응용 시스템은 CAN, 블루투스, 3G, 4G, HSPA, WAVE, DSRC, Ethernet 등의 통신방법을 통해 제어부(140)와 통신하도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 정보 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 데이터 수집 및 처리 장치에서 데이터를 처리하는 방법으로서, 정보통합 수집부(120)로부터 연결설정 요청을 수신하고 운전편의정보 다중센서 인터페이스부(100) 및 차량상태정보 인터페이스부(110)에서 데이터 수집 조건을 수신하여 각 부의 설정 초기화를 수행하는 초기화 단계(S610), 정보 통합 수집부(120)의 시리얼 인터페이스부(120)와 무선통신 인터페이스부(122)를 통해 데이터 수집을 위한 통신을 수행하는 통신 수행단계(S620), 요청한 데이터를 해당 인터페이스부(120, 122)를 통해 수집하여 통합하는 수집 데이터 통합 단계(S630), 통합된 데이터를 사전분석하여 주기적인 스레드와 비주기적인 스레드로 구분한 후 주기적 스레드를 타임슬롯에 우선적으로 배치하고 잔여시간을 분석하여 비주기적 스레드를 배치하는 스케줄링 사전분석 단계(S640), 사전분석된 스레드를 다시 실시간 스레드와 일반 스레드로 구분하여, 다단계 우선순위 큐에 저장하고 스케줄러 정책에 따른 스레드별 우선순위에 따라 처리하는 데드라인 기반 실시간 스케줄링 단계(S650), 스케줄링된 스레드들을 우선순위에 따라 처리하여 전송되어진 다중센서 기반 데이터를 분석/판단하여 외부 응용 시스템에 제공될 정보로 가공하는 데이터 가공 단계(S660)를 포함할 수 있다. 또한 실시예에 따라 가공된 정보를 외부 응용 시스템에 전송하는 데이터 전송 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 초기화 단계(S610), 통신 수행단계(S620), 수집 데이터 통합 단계(S630), 스케줄링 사전분석 단계(S640), 데드라인 기반 실시간 스케줄링 단계(S650), 데이터 가공 단계(S660) 및 데이터 전송 단계는 각각 다중 센서 기반의 차량 정보 처리 장치의 다중센서 인터페이스부(100), 차량상태 정보 인터페이스부(110), 정보 통합 수집부(120), 실시간 데이터 처리부(140) 및 제어부(130)의 기능에 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.
이상에서, 본 발명을 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 동작으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 독립적인 하드웨어나 미들웨어로 구성될 수 있지만, 각 구성 요소들의 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 임베디드 프로그램으로 구현될 수도 있다. 그 임베디드 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트 들은 본 발명의 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 프로그램은 시스템이 읽을 수 있는 저장매체에 저장되어 시스템에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 본 발명의 내용을 구현 할 수 있다.
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 언급된 내용들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 내용에 의하여 본 발명의 기술 사항 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100은 다중센서 인터페이스부
110은 차량상태정보 인터페이스부
120은 정보 통합 수집부
121은 시리얼 인터페이스부
122는 무선통신 인터페이스부
123은 데이터 변환부
130은 실시간 데이터 처리부
140은 제어부
200은 스케줄링 사전분석부
210은 실시간 스케줄링부
220은 스케줄링 정책 제공부
110은 차량상태정보 인터페이스부
120은 정보 통합 수집부
121은 시리얼 인터페이스부
122는 무선통신 인터페이스부
123은 데이터 변환부
130은 실시간 데이터 처리부
140은 제어부
200은 스케줄링 사전분석부
210은 실시간 스케줄링부
220은 스케줄링 정책 제공부
Claims (20)
- 차량 내/외부의 센서들과 접속하여 센서정보를 수신하는 다중센서 인터페이스부;
차량으로부터 차량상태정보를 입력받는 차량상태정보 인터페이스부;
상기 다중센서 인터페이스부로부터 센서정보를 수집하고, 상기 차량상태정보 인터페이스부로부터 상기 차량상태정보를 수집하는 정보 통합 수집부;
상기 센서정보와 상기 차량상태정보를 수신하여 수행되는 스레드를 주기적으로 동작하는 주기 스레드와 비주기적으로 동작하는 비주기 스레드로 구분하여 시간 할당 시나리오를 설정하는 스케줄링 사전분석을 수행하는 사전분석부;
상기 주기 스레드에 대하여 소정의 타이밍에 수행되도록 설정하는 주기 스레드 설정부; 및
상기 비주기 스레드에 대하여 상기 주기 스레드의 수행 타이밍 구간 이외의 타이밍 구간 내에서 상기 비주기 스레드의 우선순위에 따라 스케줄링하는 비주기 스레드 스케줄링부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비주기 스레드 스케줄링부는,
상기 비주기 스레드를 상기 비주기 스레드의 우선순위에 기반하는 다단계 우선순위 큐에 저장하여 순차적으로 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비주기 스레드의 우선순위는,
데드라인 기반의 소정의 스케줄링 정책을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비주기 스레드 스케줄링부는,
같은 우선순위의 비주기 스레드에 대해서는 타임 쉐어링(Time sharing) 기반의 스케줄링을 하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비주기 스레드 스케줄링부는,
상기 비주기 스레드에 대해서 EDF(Earliest Deadline First), LLF(Least Laxity First), ALLF(Adaptive LLF), FTFS(First-triggered First Scheduled)중 어느 하나의 방식에 의해 스케줄링을 하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 주기 스레드 설정부는,
상기 주기 스레드에 대해 사전분석에 의해 시작시간이 정해짐으로써 FIFO 방식에 의해 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비주기 스레드는,
제1 비주기 스레드가 수행되는 도중에 우선순위가 더 높은 제2 비주기 스레드를 위한 정보가 수신된 경우 상기 제2 비주기 스레드는 인터럽트(Interrupt) 기반으로 상기 제1 비주기 스레드에 대하여서는 상기 주기 스레드와는 달리 프리엠션(Preemption)을 하여 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 시간 할당 시나리오는,
주기 스레드를 타임슬롯에 우선적으로 배치하고, 비주기 스레드를 잔여 타임슬롯에 배치하는 방식인 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 주기 스레드는,
상기 센서정보 및 상기 차량상태정보 중에서 일정한 주기로 전송할 필요가 있는 정보를 수신하여 실행되는 스레드이고, 상기 비주기 스레드는 상기 센서정보 및 상기 차량상태정보 중에서 반복적인 전송이 무의미한 정보 또는 정상적인 범위를 벗어난 데이터 값을 가지는 정보를 수신하여 실행되는 스레드인 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 주기 스레드 및 상기 비주기 스레드에 의해 생성되는 데이터를 가공하여 외부 응용 시스템에 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 정보 처리 장치. - 차량 내/외부의 센서들 및 차량으로부터 센서정보 및 차량상태정보를 수집하는 단계;
상기 수집된 센서정보 및 차량상태정보를 수신하여 수행되는 스레드를 주기적으로 동작하는 주기 스레드와 비주기적으로 동작하는 비주기 스레드로 구분하여 시간 할당 시나리오를 설정하는 스케줄링 사전분석을 수행하는 단계;
상기 사전분석된 스레드를 실시간 스레드와 일반스레드로 구분하여 각각의 다단계 우선순위 큐에 저장하는 단계; 및
상기 비주기 스레드에 대하여 상기 주기 스레드의 수행 타이밍 구간 이외의 타이밍 구간 내에서 상기 비주기 스레드의 우선순위에 따라 스케줄링하는 비주기 스레드 스케줄링 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 비주기 스레드 스케줄링 단계는,
상기 비주기 스레드를 상기 비주기 스레드의 우선순위에 기반하는 다단계 우선순위 큐에 저장하여 순차적으로 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 비주기 스레드의 우선순위는,
데드라인 기반의 소정의 스케줄링 정책을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 비주기 스레드 스케줄링 단계는,
같은 우선순위의 비주기 스레드에 대해서는 타임 쉐어링(Time sharing) 기반의 스케줄링을 하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 비주기 스레드 스케줄링 단계는,
상기 비주기 스레드에 대해서 EDF(Earliest Deadline First), LLF(Least Laxity First), ALLF(Adaptive LLF), FTFS(First-triggered First Scheduled) 중 어느 하나의 방식에 의해 스케줄링을 하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 주기 스레드 설정 단계는,
상기 주기 스레드에 대해 상기 사전분석에 의해 시작시간이 정해짐으로써 FIFO 방식에 의해 스케줄링을 하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 비주기 스레드는,
제1 비주기 스레드가 수행되는 도중에 우선순위가 더 높은 제2 비주기 스레드를 위한 정보가 수신된 경우 상기 제2 비주기 스레드는 인터럽트(Interrupt) 기반으로 상기 제1 비주기 스레드에 대하여서는 상기 주기 스레드와는 달리 프리엠션(Preemption)을 하여 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 시간 할당 시나리오는,
상기 주기 스레드를 타임슬롯에 우선적으로 배치하고, 상기 비주기 스레드를 잔여 타임슬롯에 배치하는 방식인 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 주기 스레드는 상기 센서정보 및 상기 차량상태정보 중에서 일정한 주기로 전송할 필요가 있는 정보를 수신하여 실행되는 스레드이고, 상기 비주기 스레드는 상기 센서정보 및 상기 차량상태정보 중에서 반복적인 전송이 무의미한 정보 또는 정상적인 범위를 벗어난 데이터 값을 가지는 정보를 수신하여 실행되는 스레드인 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 주기 스레드 및 상기 비주기 스레드에 의해 생성되는 데이터를 가공하여 외부 응용 시스템에 전송하는 데이터 전송 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 센서 기반의 차량용 정보 처리 방법.
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