KR20190070506A - 차량용 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법 - Google Patents

차량용 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

실시 예에 의하면, 이더넷 방식으로 서로 통신하는 복수의 장치를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템에 있어서, 복수의 장치 중 어느 하나인 제1 장치는 중앙 처리부 및 중앙 처리부를 복수의 장치 중 다른 하나인 제2 장치와 연결시키는 물리계층 처리부를 포함하고, 물리계층 처리부는 구동 전원에 응답하여, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작을 수행 후 제1 카운팅 종료 신호를 출력하는 카운터와, 모드 신호 또는 제1 카운팅 종료 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 제1 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치로 전송하는 신호 송신부와, 제2 장치로부터 전송되며 제2 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 제2 마스터 요구 신호의 수신 여부를 나타내는 마스터 감지 신호를 출력하는 신호 수신부 및 제1 카운터 종료 신호 또는 마스터 감지 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 제1 장치의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드를 나타내는 모드 신호를 생성하는 동작 모드 제어부를 포함한다.

Description

차량용 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법{In-vehicle Ethernet communication system and communication method thereof}
실시 예는 차량용 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에서 고속의 데이터 전송이 요구되는 멀티미디어 관련 네트워크에는 MOST(Media Oriented System Transport)나 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 같은 방식이 사용되었다. 요즈음, 이러한 방식을 대체하기 위해 차량용 통신 시스템에 상용 이더넷(Ethernet) 방식이 도입되고 있다. 상용 이더넷 방식을 사용함으로써 속도뿐만 아니라, 구성부품들도 저가 부품을 사용할 수 있어서 차량의 시스템 구성 비용도 낮출 수 있고, 전자 제어 장치(ECU:Electric Controller Unit) 로컬 네트워크를 하나의 주 시스템 버스(Main system bus)에 연결함으로써 배선 및 연결구조를 간결히 유지할 수 있는 장점이 있다.
이더넷 방식을 이용할 경우, 전자 제어 장치는 중앙처리장치(CPU) 및 이(CPU)를 외부와 연결하기 위한 물리계층(PHY) 처리 디바이스(예를 들어, 칩: chip)를 포함할 수 있다. PHY라는 명칭으로부터 알 수 있듯이 물리계층 처리 디바이스는 기본적으로는 물리계층(physical layer)을 담당한다. 즉, 물리계층 처리 디바이스는 전자 제어 장치를 이 장치의 외부와 연결시키는 역할을 담당한다. 보다 상세히, 물리계층 처리 디바이스는 외부의 신호를 받아서 이를 중앙처리장치에서 사용할 수 있는 신호로 변경하고 이후 암호화라던가 변조된 데이터를 다시 복호/복조하여 본래의 패킷 형태로 만들어서 중앙처리장치에 공급하는 기능(즉, transceiver를 포함하는 개념)을 수행할 수 있다.
현재, OPENSIG 등 국제 표준화 단체를 중심으로 차량용 이더넷 기술, 특히, 물리 계층에 대한 표준화가 진행되고 있으며, 차량 이더넷 적용을 위한 소프트웨어 스택 구조(Software Stack Architecture)는 차량 제조사별로 자체 정의하여 적용하는 것을 추진하고 있는 상황이다.
도 1은 일반적인 이더넷 통신 시스템의 블럭도를 나타내며, 이더넷 스위치(10), 제1 및 제2 장치(20, 30)를 포함한다.
일반적으로 이더넷 자동 설정(auto-negotiation) 기능이란, 복수의 전송 방식이 혼재된 장치들(20, 30) 간에 초기화 시 능력 정보를 서로 교환하여 최적의 통신 모드를 자동으로 설정하게 하는 이더넷 물리계층의 기능을 의미한다.
만일, 도 1에 도시된 통신 시스템이 기존의 사무용 이더넷의 구성일 경우, 이더넷 자동 설정에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이 경우, 제1 및 제2 장치(20, 30)는 사무실에서 사용하는 개인용 컴퓨터(PC)에 해당할 수 있다. 제1 장치(20)는 100 mbps의 지원 속도를 갖고, 슬레이브 모드(slave mode)로 동작하며, 이더넷 스위치(10)와 반이중(half duplex)으로 통신할 수 있다고 하자. 여기서, 반이중의 경우, 데이터의 양방향 송신이 가능한 채널이지만, 동시에 데이터의 송신이 이루어지지 않는다. 또한, 제2 장치(30) 역시 100 mbps의 지원 속도를 갖고, 마스터 모드(master mode)로 동작하며, 이더넷 스위치(10)와 전이중(full duplex)으로 통신할 수 있다고 하자. 여기서, 전이중의 경우, 동시에 데이터의 양방향 송신이 가능한 채널이다. 또한, 이더넷 스위치(10)는 10 mbps 내지 100 mbps의 지원 속도를 갖고, 슬레이브 모드나 마스터 모드로 모두 동작할 수 있고, 반이중이나 전이중으로 통신할 수 있다고 하자.
전술한 환경에서, 케이블 연결(link up) 시 연결된 장치들(10 내지 30) 각각은 서로 자신의 능력 정보를 다른 장치로 전달하고, 최적의 통신 모드를 선택하며, 선택된 모드에서 통신이 이루어질 수 있다. 그러나, 이더넷 자동 설정 기능을 수행하는데 대략 1초 이상의 시간이 소요되므로, 200 ㎳ 이내의 차량용 이더넷 초기화 요구 시간을 만족할 수 없어, 차량에 적용할 수 없는 문제점이 있다.
또는, 도 1에 도시된 시스템이 기존의 차량용 이더넷일 경우, 이더넷 자동 설정에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이 경우, 제1 및 제2 장치(20, 30)는 차량에 장착되는 전자 제어 장치(ECU)일 수 있다. 제1 장치(20)는 100 mbps의 지원 속도를 갖고, 슬레이브 모드로 동작한다고 하자. 또한, 제2 장치(30) 역시 100 mbps의 지원 속도를 갖고, 마스터 모드로 동작한다고 하자. 또한, 이더넷 스위치(10)는 100 mbps의 지원 속도를 갖고, 마스터 모드로 동작할 수 있다고 하자.
전술한 환경에서, 도 1에 도시된 시스템은 차량용 이더넷 자동 설정 기능을 수행할 수 없다. 왜냐하면, 200 ㎳ 이내에 초기화를 완료할 필요가 있기 때문이다. 또한, 이더넷 스위치(10), 제1 및 제2 장치(20, 30)가 서로 동일 속도를 지원할 경우에만 통신이 가능하다. 또한, 각 장치(10 내지 30)가 마스터 모드로 동작하는지 슬레이브 모드로 동작하는지는 이들 장치(10 내지 30)의 개발 시에 강제로 정해진다. 예를 들어, 제2 장치(30)가 마스터 모드로 동작하도록 개발 시에 사전에 정해지고, 이더넷 스위치(10)도 마스터 모드로 동작하도록 정해져 있을 경우, 이더넷 스위치(10)와 제2 장치(30)간의 통신은 불가능해진다. 결국, 도 1에 도시된 기존의 차량용 이더넷 시스템은 이더넷의 장점인 플러그 앤 플레이(plug & play)를 수행하는 데 제약을 갖는다.
실시 예는 차량용 이더넷 요구 사항을 만족하는 자동 설정 기능을 지원할 수 있는 차량용 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법을 제공한다.
일 실시 예에 의하면, 이더넷 방식으로 서로 통신하는 복수의 장치를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 장치 중 어느 하나인 제1 장치는 중앙 처리부; 및 상기 중앙 처리부를 상기 복수의 장치 중 다른 하나인 제2 장치와 연결시키는 물리계층 처리부를 포함하고, 상기 물리계층 처리부는 구동 전원에 응답하여, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작을 수행 후 제1 카운팅 종료 신호를 출력하는 카운터; 모드 신호 또는 상기 제1 카운팅 종료 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 상기 제1 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치로 전송하는 신호 송신부; 상기 제2 장치로부터 전송되며 상기 제2 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 제2 마스터 요구 신호의 수신 여부를 나타내는 마스터 감지 신호를 출력하는 신호 수신부; 및 상기 제1 카운터 종료 신호 또는 상기 마스터 감지 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 상기 제1 장치의 동작 모드를 결정하고, 상기 결정된 동작 모드를 나타내는 상기 모드 신호를 생성하는 동작 모드 제어부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 동작 모드 제어부는 상기 제1 카운터 종료 신호 및 최초 충돌 신호에 응답하여, 상기 제1 장치의 동작 모드를 결정하고, 상기 신호 수신부는 상기 제1 마스터 요구 신호와 상기 제2 마스터 요구 신호의 충돌 여부를 검사하고, 검사된 결과를 상기 최초 충돌 신호로서 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 카운터는 상기 최초 충돌 신호에 응답하여 리셋되어 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작을 수행 후 제2 카운팅 종료 신호를 출력하고, 상기 동작 모드 제어부는 상기 제2 카운팅 종료 신호, 상기 마스터 감지 신호 또는 재차 충돌 신호 중 적어도 하나에 응답하여 상기 모드 신호를 생성하고, 상기 신호 수신부는 상기 제1 마스터 요구 신호와 상기 제2 마스터 요구 신호의 재차 충돌 여부를 검사하고, 검사된 결과를 상기 재차 충돌 신호로서 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 차량용 이더넷 통신 시스템은 상기 제1 또는 제2 소정 기간 중 적어도 하나를 결정하는 기간 결정부를 더 포함 할 수 있다.
예를 들어, 상기 물리계층 처리부는 마스터 신호 및 슬레이브 신호를 발생하는 마스터/슬레이브 신호 발생부; 및 상기 마스터 신호 및 상기 슬레이브 신호 중 하나를 상기 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호에 응답하여 선택적으로 상기 동작 모드 제어부로 출력하는 신호 선택부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 신호 선택부는 상기 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호에 응답하여, 상기 슬레이브 신호 또는 상기 마스터 신호를 출력하는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 동작 모드 제어부는 상기 신호 선택부로부터 출력되는 상기 마스터 신호에 응답하여, 제1 레벨을 갖는 상기 모드 신호를 생성하고, 상기 신호 선택부로부터 출력되는 상기 슬레이브 신호에 응답하여, 제2 레벨을 갖는 상기 모드 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 신호 송신부는 상기 제1 레벨의 상기 모드 신호에 응답하여, 상기 제1 마스터 요구 신호를 상기 제2 장치로 전송하고, 상기 제2 레벨의 상기 모드 신호에 응답하여, 상기 제1 장치가 슬레이브 모드로 동작하고 있음을 나타내는 제1 슬레이브 모드 신호를 상기 제2 장치로 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 신호 송신부는 상기 모드 신호에 응답하여, 상기 중앙 처리부로부터 수신한 데이터를 제1송신 심볼로 변환하는 물리계층서브층(PCS) 전송부; 및 상기 PCS 전송부로부터 받은 상기 제1 송신 심볼을 전기적 송신 신호로 변환하는 물리매체접속(PMA) 전송부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전기적 송신 신호는 상기 제1 마스터 요구 신호 또는 상기 제1 슬레이브 모드 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 신호 수신부는 상기 제2 장치로부터 수신한 전기적 수신 신호를 수신 심볼로 변환하는 PMA 수신부; 및 상기 수신 심볼을 디코딩하여 상기 중앙 처리부로 출력하는 PCS 수신부를 포함하고, 상기 전기적 수신 신호는 상기 제2 장치가 슬레이브 모드로 동작하고 있음을 나타내는 제2 슬레이브 모드 신호 또는 상기 제2 마스터 요구 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 물리계층 처리부는 상기 모드 신호에 응답하여, 상기 제1 장치의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 포함하는 제1 통신 신호를 상기 제2 장치로 전송하는 정보 생성부; 상기 제2 장치의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 포함하는 제2 통신 신호를 수신하는 정보 수신부; 및 상기 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도 중 작은 통신 속도를 상기 제1 장치의 통신 속도로 결정하는 통신 속도 결정부를 더 포함하고, 상기 물리계층 처리부는 상기 결정된 통신 속도에 응답하여 초기화 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 신호 송신부는 상기 모드 신호에 응답하여 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로의 제1 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제1 상태 체크용 신호를 상기 제2 장치로 전송하고, 상기 제1 상태 체크용 신호는 상기 제1 정보를 포함하는 상기 제1 통신 신호에 해당하고, 상기 제2 장치로부터 상기 제1 장치로의 제2 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제2 상태 체크용 신호는 상기 제2 정보가 포함하는 상기 제2 통신 신호에 해당할 수 있다.
예를 들어, 상기 정보 생성부는 상기 제1 상태 체크용 신호에 상기 제1 정보를 추가하는 정보 추가부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정보 추가부는 상기 제1 정보를 상기 제1 상태 체크용 신호에 스크램블링하고, 상기 스크래블링된 결과를 상기 제1 정보가 추가된 상기 제1 상태 체크용 신호로서 출력하는 스크램블러를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 스크램블러는 랜덤 번호를 생성하는 랜덤 번호 생성부; 상기 랜덤 번호로부터 스크램블 데이터를 선택하는 데이터 선택부; 및 상기 제1 상태 체크용 신호와 상기 제1 정보를 상기 스크램블 데이터에 의해 스크램블링하는 스크램블링부를 포함하고, 상기 신호 송신부는 상기 스크램블링된 결과를 상기 제2 장치로 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 정보 수신부는 상기 제2 장치에서 상기 제2 상태 체크용 신호에 제2 정보가 스크램블링되어 전송된 신호로부터 상기 제2 정보를 추출할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 이더넷 방식으로 서로 통신하는 복수의 장치를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 장치 중 어느 하나인 제1 장치에서 수행되는 통신 방법은, 상기 제1 장치에 구동 전원이 인가될 때 슬레이브 모드로 동작하며 카운팅 동작을 시작하는 단계; 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었는가를 검사하는 단계; 및 상기 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되기 이전에, 상기 복수의 장치 중 다른 하나인 제2 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하면, 상기 제1 장치의 동작 모드를 슬레이브 모드로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 장치의 동작 모드가 상기 슬레이브 모드로 결정될 때, 상기 제2 장치의 동작 모드는 상기 마스터 모드로 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 통신 방법은 상기 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었을 때, 상기 제1 장치가 상기마스터 모드로 동작할 것을 상기 제2 장치에게 요구하는 단계; 및 상기 제1 장치가 상기 마스터 모드로 동작할 것을 요구할 때, 상기 제2 장치가 상기 마스터 모드로 동작하기를 요구하지 않으면 상기 제1 장치의 동작 모드를 상기 마스터 모드로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 장치의 동작 모드가 상기 마스터 모드로 결정될 때, 상기 제2 장치의 동작 모드는 슬레이브 모드로 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 장치가 상기 마스터 모드로 동작할 것을 요구할 때, 상기 제2 장치도 마스터 모드로 동작하기를 요구하면, 상기 카운팅 동작을 다시 시작할 수 있다.
예를 들어, 상기 통신 방법은 상기 제1 장치의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 상기 제2 장치로 전송하는 단계; 상기 제2 장치의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 수신하는 단계; 상기 제1 및 제2 정보를 이용하여 상기 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도를 비교하여, 상기 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도 중 더 작은 통신 속도를 상기 제1 장치의 통신 속도로서 결정하는 단계; 및 상기 제1 장치는 상기 결정된 통신 속도로 초기화 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 통신 방법은 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로의 제1 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제1 상태 체크용 신호를 상기 제2 장치로 전송하는 단계; 및 상기 제2 장치로부터 상기 제1 장치로의 제2 신호 전송 상태를 체크하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 신호 전송 상태를 체크한 결과에 따라, 상기 제1 정보를 상기 제2 장치로 전송할 때 체크된 상기 제2 신호 전송 상태도 함께 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 통신 방법은 상기 제1 신호 전송 상태를 체크하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 신호 전송 상태에 따라, 상기 제2 장치의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 수신할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 장치의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 상기 제2 장치로 전송하는 단계는, 상기 제1 장치의 동작 모드를 확정하는 단계를 수행한 이후에 수행될 수 있다.
실시 예에 따른 차량용 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법은 차량용 이더넷 요구 사항을 만족하는 자동 설정 기능을 지원할 수 있어, 복수의 장치 각각의 동작 모드를 자동으로 설정해 줄 수 있고, 이종 속도를 갖는 복수의 장치들의 통신이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 일반적인 이더넷 통신 시스템의 블럭도를 나타낸다.
도 2는 실시 예에 의한 차량용 이더넷 통신 시스템의 개략적인 블럭도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 물리계층 처리부의 일 실시 예에 의한 블럭도를 나타낸다.
도 4 는 일 실시 예에 의한 통신 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5 (a) 내지 (e)는 도 4에 도시된 통신 방법의 각 단계별로 제1 및 제2 장치의 동작 모드 및 제1 및 제2 장치 간에 서로 전송되는 신호의 종류를 나타낸다.
도 6은 도 2에 도시된 물리계층 처리부의 다른 실시 예의 블럭도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 정보 생성부의 일 실시 예의 블럭도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 정보 추가부의 실시 예에 의한 블럭도를 나타낸다.
도 9는 실시 예에 의한 통신 방법 중 통신 속도 최적화 자동 설정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 10 (a) 및 (b)는 도 9에 도시된 통신 방법의 각 단계별로 제1 및 제2 장치의 동작 모드 및 제1 및 제2 장치 간에 전송되는 신호의 종류를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한 차량용 이더넷 통신 시스템(Ethernet communication system)(또는, 차량용 이더넷 통신 장치)(100)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 실시 예에 의한 차량용 이더넷 통신 시스템(100)의 개략적인 블럭도를 나타낸다.
도 2에 도시된 차량용 이더넷 통신 시스템(100)은 이더넷 방식으로 서로 통신하는 복수의 장치(110, 120, 130)를 포함할 수 있다. 도 2의 경우 3개의 장치(110, 120, 130)만이 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 차량용 이더넷 통신 시스템(100)에 포함되는 장치의 개수는 2개일 수도 있고, 4개 이상일 수도 있다.
복수의 장치(110, 120, 130) 각각은 차량에 장착된 전자 제어 장치(ECU:Electric Controller Unit)일 수도 있고, 차량에 장착되지는 않았지만 차량과 통신하는 차량 외부의 다양한 장치 예를 들어, 블루투스 기능에 의해 차량과 통신하는 스마트 폰일 수도 있으며, 실시 예는 복수의 장치(110, 120, 130)의 배치 위치, 복수의 장치(110, 120, 130)의 특정한 구성 또는 복수의 장치(110, 120, 130)에서 수행되는 특정한 기능에 국한되지 않는다.
이하, 복수의 장치(110, 120 및 130) 중 어느 하나의 장치(이하, '제1 장치'라 한다)의 구성 및 동작에 대해서만 살펴보지만, 복수의 장치(110, 120, 130) 중 다른 하나의 장치(이하, '제2 장치'라 함)의 구성 및 동작은 제1 장치의 구성 및 동작과 동일하다. 이하, 설명의 편의상, 도 2에 도시된 참조부호 110이 제1 장치에 해당하고, 참조부호 120이 제2 장치에 해당하는 것으로 설명한다.
제1 장치(110)는 중앙 처리부(112) 및 물리계층 처리부(또는, 물리계층 처리 디바이스, 또는 물리계층 칩(chip))(114)를 포함할 수 있다.
제1 장치(110)의 중앙 처리부(112)는 일종의 중앙 처리 장치(CPU)로서 제2 장치(120)의 중앙 처리부와 직접 통신할 수 없다. 따라서, 제1 장치(110)의 물리계층 처리부(114)는 중앙 처리부(112)를 제2 장치(120)와 연결(또는, 통신)시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제1 장치(110)의 물리계층 처리부(114)는 제2 장치(120)로부터 신호를 받아들여서 이를 제1 장치(110)의 중앙처리부(112)에서 사용할 수 있는 신호로 변경하고, 이후 암호화라던가 변조된 데이터를 다시 복호/복조하여 본래의 패킷 형태로 만들어서 제1 장치(110)의 중앙처리부(112)로 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 물리계층 처리부(114)의 일 실시 예(200A)에 의한 블럭도를 나타낸다.
도 3에 물리계층 처리부(200A)는 카운터(220), 신호 송신부(230), 신호 수신부(240) 및 동작 모드 제어부(250)를 포함할 수 있다.
카운터(220)는 구동 전원에 응답하여, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작을 수행하고, 카운팅 동작이 완료될 때 제1 카운팅 종료 신호를 생성하여 출력한다.
동작 모드 제어부(250)는 카운터(220)로부터 출력되는 제1 카운터 종료 신호 또는 신호 수신부(242)로부터 출력되는 마스터 감지 신호(C1) 중 적어도 하나에 응답하여, 제1 장치(110)의 동작 모드를 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 결정하고, 결정된 동작 모드를 나타내는 모드 신호를 생성하여 신호 송신부(230)로 출력한다.
예를 들어, 동작 모드 제어부(250)는 제1 장치(110)의 동작 모드를 제어할 수도 있으며, 신호 송신부(230)의 송신 동작 모드를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 송신 동작 모드로서, 트레이닝 모드(Training mode), 센드 아이들 모드(send idle mode), 센드 아이들/데이터 모드(send idle/data mode), 슬레이브 사일런트 모드(slave silent mode) 등이 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 달리, 동작 모드 제어부(250)는 제1 카운터 종료 신호를 카운터(220)로부터 직접 받고, 신호 수신부(240)로부터 마스터 감지 신호(C1)를 직접 받고, 직접 받은 제1 카운터 종료 신호 또는 마스터 감지 신호(C1) 중 적어도 하나를 이용하여 모드 신호를 생성할 수도 있다.
다른 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 동작 모드 제어부(250)는 제1 카운터 종료 신호를 카운터(220)로부터 직접 받지 않고, 신호 수신부(242)로부터 출력되는 마스터 감지 신호(C1)를 직접 받지 않고, 제1 카운터 종료 신호 또는 마스터 감지 신호(C1) 중 적어도 하나를 이용하여 모드 신호를 생성할 수도 있다. 이를 위해, 물리계층 처리부(200A)는 마스터/슬레이브 신호 발생부(210) 및 신호 선택부(260)를 더 포함할 수 있다.
마스터/슬레이브 신호 발생부(210)는 마스터 신호(MS) 및 슬레이브 신호(SS)를 발생하는 역할을 한다. 이를 위해, 마스터/슬레이브 신호 발생부(210)는 저장부(212), 마스터 신호 발생부(214) 및 슬레이브 신호 발생부(216)를 포함할 수 있다.
저장부(212)는 일종의 레지스터로서, 슬레이브 신호 발생부(216)에서 슬레이브 신호(SS)를 발생하기 위해 필요한 데이터를 저장하고, 마스터 신호 발생부(214)에서 마스터 신호(MS)를 발생하기 위해 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 즉, 저장부(212)는 물리계층 칩 설정 저장 메모리일 수 있다. 여기서, 물리계층 칩 설정 저장 메모리란, 반도체 칩에서 일반적으로 사용자에 의해 조작 가능한 메모리 공간 즉, 레지스터를 의미한다. 실시 예의 경우 기존 물리 계층(PHY) 칩의 레지스터에 마스터/슬레이브 설정 영역이 존재하는 경우 응용해서 사용할 수 있고, 없는 경우에는 새로 생성할 수 있다.
마스터 신호 발생부(214)는 저장부(212)에 저장된 데이터를 이용하여 마스트 (MS)를 생성하고, 생성된 마스터 신호(MS)를 신호 선택부(260)로 출력할 수 있다.
슬레이브 신호 발생부(216)는 저장부(212)에 저장된 데이터를 이용하여 슬레이브 신호(SS)를 생성하고, 생성된 슬레이브 신호(SS)를 신호 선택부(260)로 출력할 수 있다.
또한, 신호 선택부(260)는 마스터/슬레이브 신호 발생부(210)로부터 출력되는 마스터 신호(MS) 및 슬레이브(SS) 신호 중 하나를 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호(SC)에 응답하여 선택적으로 동작 모드 제어부(250)로 출력할 수 있다. 이를 위해, 신호 선택부(262)는 멀티플렉서(262)를 포함할 수 있다.
멀티플렉서(262)는 카운터(220)로부터 출력되는 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호(SC)에 응답하여, 슬레이브 신호(SS) 및 마스터 신호(MS) 중 하나를 동작 모드 제어부(250)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 멀티플렉서(262)는 제1 및 제2 카운팅 종료 신호(SC)가 카운터(220)로부터 출력되기 이전의 초기 상태에서 슬레이브 신호(SS)를 선택하여 출력하고, 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호(SC)가 카운터(220)에서 발생될 때 마스터 신호(MS)를 선택하여 출력할 수 있다.
신호 송신부(230)는 동작 모드 제어부(250)로부터 출력된 모드 신호 또는 카운터(220)로부터 출력되는 제1 카운팅 종료 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작할 것을 요구하는 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 출력단자 OUT1을 통해 전송할 수 있다.
예를 들어, 동작 모드 제어부(250)가 슬레이브 신호(SS)를 신호 선택부(260)로부터 받을 때, 동작 모드 제어부(250)는 모드 신호를 이용하여 신호 송신부(230)를 제어하여, 제1 장치(110)가 슬레이브 모드로 동작함을 나타내는 제1 슬레이브 신호를 신호 송신부(230)가 OUT1을 통해 출력하도록 할 수 있다. 또는, 동작 모드 제어부(250)가 마스터 신호(MS)를 신호 선택부(260)로부터 받을 때, 동작 모드 제어부(250)는 모드 신호를 이용하여 신호 송신부(230)를 제어하여, 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작함을 나타내거나, 제1 장치(110)가 마스터 모드에서 동작하기를 요구하는 제1 마스터 신호를 신호 송신부(230)가 OUT1을 통해 출력하도록 할 수 있다.
예를 들어, 동작 모드 제어부(250)는 신호 선택부(260)로부터 출력되는 마스터 신호(MS)에 응답하여, 제1 레벨을 갖는 모드 신호를 생성하고, 생성된 모드 신호를 신호 송신부(230)로 출력할 수 있다. 또는, 동작 모드 제어부(250)는 신호 선택부(260)로부터 출력되는 슬레이브 신호(SS)에 응답하여, 제2 레벨을 갖는 모드 신호를 생성하고, 생성된 모드 신호를 신호 송신부(230)로 출력할 수 있다.
이 경우, 신호 송신부(230)는 동작 모드 제어부(250)로부터 출력되는 제1 레벨의 모드 신호에 응답하여, 제1 마스터 요구 신호를 출력단자 OUT1을 통해 제2 장치(120)로 전송할 수 있다. 또한, 신호 송신부(230)는 동작 모드 제어부(250)로부터 출력되는 제2 레벨의 모드 신호에 응답하여, 제1 장치(110)가 슬레이브 모드로 동작하고 있음을 나타내는 제1 슬레이브 모드 신호를 출력단자 OUT1을 통해 제2 장치(120)로 전송할 수 있다.
실시 예에 의하면, 신호 송신부(230)는 물리계층서브층(PCS: Physical Coding Sublayer) 전송부(232) 및 물리매체접속(PMA: Physical Medium Attachment) 전송부(234)를 포함할 수 있다.
PCS 전송부(232)는 동작 모드 제어부(250)로부터 받은 모드 신호에 응답하여, 중앙 처리부(112)로부터 입력단자 IN1을 통해 수신한 데이터를 제1 송신 심볼로 변환하고, 변환된 결과를 PMA 전송부(234)로 출력할 수 있다. 예를 들어, PCS 전송부(232)는 입력단자 IN1을 통해 중앙 처리부(112)로부터 3비트(bit)의 송신 데이터를 받아서, 2개의 3레벨 심볼로 변환하고, 변환된 결과를 제1 송신 심볼로서 출력할 수 있다.
PMA 전송부(234)는 PCS 전송부(232)로부터 받은 제1 송신 심볼을 전기적 송신 신호로 변환하고, 변환된 전기적 송신 신호를 출력단자 OUT1을 통해 제2 장치(120)로 출력할 수 있다. PMA 전송부(234)로부터 출력되는 전기적 송신 신호는 제1 마스터 요구 신호(MS) 또는 제1 슬레이브 모드 신호(SS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
신호 수신부(240)는 제2 장치(120)로부터 전송되고 입력단자 IN2를 통해 들어온 제2 마스터 요구 신호의 수신 여부를 체크하고, 체크된 결과를 마스터 감지 신호(C1)로서 카운터(220)로 출력할 수 있다. 여기서, 제2 마스터 요구 신호란, 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 신호에 해당한다. 카운터(220)는 마스터 감지 신호(C1)에 응답하여 카운팅 동작을 중지할 수 있다.
실시 예에 의하면, 신호 수신부(240)는 PMA 수신부(242) 및 PCS 수신부(244)를 포함할 수 있다.
PMA 수신부(242)는 제2 장치(120)로부터 전송된 후 입력단자 IN2를 통해 수신한 전기적 수신 신호를 수신 심볼로 변환하고, 변환된 수신 심볼을 PCS 수신부(244)로 출력할 수 있다. 이때, PMA 수신부(242)에서 수신된 전기적 수신 신호는 제2 장치(120)가 슬레이브 모드로 동작하고 있음을 나타내는 제2 슬레이브 모드 신호 또는 제2 마스터 요구 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
PCS 수신부(244)는 PMA 수신부(242)에서 변환된 수신 심볼을 디코딩(decoding)하고, 디코딩된 결과인 비트 데이터를 출력단자 OUT2를 통해 중앙 처리부(112)출력할 수 있다.
한편, 신호 수신부(240)는 제1 마스터 요구 신호와 제2 마스터 요구 신호의 충돌 여부를 검사하고, 검사된 결과를 최초 충돌 신호(C2)로서 출력할 수도 있다. 동작 모드 제어부(250)는 제1 카운터 종료 신호 및 최초 충돌 신호(C2)에 응답하여, 제1 장치(110)의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 모드 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 달리 동작 모드 제어부(250)는 최초 충돌 신호(C2)를 신호 수신부(242)로부터 직접 받고, 제1 카운터 종료 신호 및 최초 충돌 신호(C2)를 이용하여 모드 신호를 생성할 수도 있다.
다른 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 동작 모드 제어부(250)는 신호 수신부(242)로부터 출력되는 최초 충돌 신호(C2)를 직접 받지 않고, 제1 카운터 종료 신호 및 최초 충돌 신호(C2)를 이용하여 모드 신호를 생성할 수도 있다. 즉, 카운터(220)는 최초 충돌 신호(C2)에 응답하여 리셋되어, 카운팅을 다시 시작하여 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행을 완료하였을 때, 제2 카운팅 종료 신호를 출력할 수 있다. 신호 선택부(260)가 슬레이브 신호(SS)를 선택하여 동작 모드 제어부(250)로 출력하는 동안, 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호가 발생되면 마스터 신호(MS)를 선택하여 동작 모드 제어부(250)로 출력할 수 있다.
또한, 실시 예에 의한 물리계층 처리부(200A)는 기간 결정부(270)를 더 포함할 수 있다. 구동 전원 또는 최초 충돌 신호(C2)에 응답하여, 기간 결정부(270)는 제1 또는 제2 소정 기간 중 적어도 하나를 결정하고, 결정된 제1 또는 제2 소정 기간 중 적어도 하나를 카운터(220)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 기간 결정부(270)는 랜덤 번호 생성기(random number generator)일 수 있다. 랜덤 번호 생성기는 랜덤 번호를 생성하고, 생성된 랜덤 번호를 제1 또는 제2 소정 기간으로 변환함으로서, 제1 또는 제2 소정 시간 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 소정 시간은 제1 장치(110)에서 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 최초 송신할 시점에 해당하고, 제2 소정 시간은 제1 장치(110)에서 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 재 송신할 시점에 해당한다.
동작 모드 제어부(250)는 제2 카운팅 종료 신호, 마스터 감지 신호(C1) 또는 재차 충돌 신호(C2) 중 적어도 하나에 응답하여 모드 신호를 생성하고, 생성된 모드 신호를 신호 송신부(230)로 출력할 수 있다. 신호 수신부(240)는 제1 마스터 요구 신호와 제2 마스터 요구 신호의 재차 충돌 여부를 검사하고, 검사된 결과를 재차 충돌 신호(C2)로서 기간 결정부(270) 및 카운터(220)로 출력할 수 있다. 카운터(220)는 재차 충돌 신호(C2)에 응답하여 카운팅 동작을 다시 시작하여 제2 소정 시간 동안 카운팅 동작을 수행할 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 차량용 이더넷 통신 시스템에서 수행되는 통신 방법 중에서 각 장치(110, 120, 130)의 동작 모드를 결정하는 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 실시 예에 의한 동작 모드를 결정하는 방법의 이해를 돕기 위해, 실시 예에 의한 통신 방법이 전술한 차량용 이더넷 통신 시스템(100)에서 수행되는 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 이하에서 설명되는 통신 방법은 전술한 차량용 이더넷 통신 시스템과 다른 구성을 갖는 시스템에서도 수행될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 의한 통신 방법(300)을 설명하기 위한 플로우차트이고, 도 5 (a) 내지 (e)는 도 4에 도시된 통신 방법(300)의 각 단계별로 제1 및 제2 장치(110, 120)의 동작 모드 및 제1 및 제2 장치(110, 120) 간에 서로 전송되는 신호의 종류를 나타낸다. 도 5 (a) 내지 (e)에서 실선은 제1 및 제2 슬레이브 모드 신호를 나타내고 점선은 제1 및 제2 마스터 요구 신호를 나타낸다. 또한, 도 5 (a) 내지 (e)에서 각 장치(110, 120)의 내부에 표기 ‘S’는 장치(110, 120)가 슬레이브 모드에서 동작함을 나타내고, 표기 ‘M’은 장치(110, 120)가 마스터 모드에서 동작함을 나타낸다.
도 4에 도시된 통신 방법(300)는 제1 장치(110)에서 수행되며, 다른 제2 및 제3 장치(120, 130) 각각에서도 수행될 수 있다.
먼저, 도 5 (a)를 참조하면, 제1 장치(110)가 구동하기 위해 필요한 구동 전원이 제1 장치(110)(또는, 물리계층 처리부(114))로 인가될 때, 제1 장치(110)는 슬레이브 모드로 동작하며 카운팅 동작을 시작한다(제310 단계).
제310 단계를 수행하기 위해, 구동 전원이 인가될 때, 기간 결정부(270)는 랜덤 번호를 생성하고, 생성된 랜덤 번호에 해당하는 제1 소정 기간을 생성하여 카운터(220)로 출력한다. 이후, 카운터(220)는 카운팅 동작을 개시한다. 카운터(220)가 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행을 완료하기 이전에는 신호 선택부(260)는 슬레이브 신호(SS)를 선택하여 동작 모드 제어부(250)로 출력한다. 이때, 슬레이브 신호(SS)가 신호 선택부(260)에서 선택되어 들어올 때, 신호 송신부(230)가 제1 슬레이브 모드 신호를 전송하도록 동작 모드 제어부(250)는 모드 신호를 이용하여 신호 송신부(230)를 제어한다.
제310 단계가 수행되는 동안, 제2 장치(120) 역시 슬레이브 모드로 동작한다.
제310 단계 후에, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었는가를 검사한다(제320 단계). 기간 결정부(270)에서 결정된 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었을 때, 카운터(220)는 제1 카운팅 종료 신호를 생성하여 신호 선택부(260)로 출력한다. 제1 카운팅 종료 신호가 발생될 때, 신호 선택부(260)는 마스터 신호(MS)를 선택하여 출력하고, 동작 모드 제어부(250)는 마스터 신호(MS)가 신호 선택부(260)로부터 출력되는가를 검사함으로써, 제320 단계를 수행할 수 있다.
제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되기 이전일 경우, 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는가를 검사한다(제330 단계). 제330 단계를 수행하기 위해, 신호 수신부(240)는 입력단자 IN2를 통해 제2 장치(120)로부터 전송된 제2 마스터 요구 신호가 입력되는가를 검사하고, 검사된 결과를 마스터 감지 신호(C1)로서 출력한다. 동작 모드 제어부(250)는 신호 선택부(260)로부터 슬레이브 신호(SS)가 계속해서 선택되어 출력되는 동안, 마스터 감지 신호(C1)의 발생을 검사함으로써, 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는가를 검사할 수 있다.
만일, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되기 이전에, 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작하기를 요구하면, 제1 장치(110)의 동작 모드를 슬레이브 모드로 결정한다(제340 단계).
도 5 (b)를 참조하면, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료될 때까지 제1 장치(110)는 슬레이브 모드로 동작한다. 이때, 마스터 모드로 동작하는 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 제2 마스터 요구 신호를 제1 장치(110)로 전송한다. 이때, 제2 마스터 요구 신호가 제1 장치(110)로 들어올 때, 신호 수신부(240)에서 발생된 마스터 감지 신호(C1)에 의해 카운터(220)는 카운팅 동작을 중단한다. 이로 인해, 신호 선택부(260)는 슬레이브 신호(SS)의 선택을 유지하고, 동작 모드 제어부(250)는 제1 장치(110)의 동작 모드를 슬레이브 모드로 결정하고, 결정된 결과를 모드 신호에 반영하여 신호 송신부(230)로 출력한다.
전술한 바와 같이, 제1 장치(110)의 동작 모드가 슬레이브 모드로 결정될 때, 제2 장치(120)의 동작 모드는 마스터 모드로 결정될 수 있다.
한편, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었을 때, 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작할 것을 제2 장치에게 요구한다(제350 단계). 제350 단계는 도 3에서 다음과 같이 수행된다.
카운터(220)가 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행을 완료하면, 제1 카운팅 종료 신호를 발생하고 카운팅 동작을 멈춘다. 신호 선택부(260)는 제1 카운팅 종료 신호가 발생될 때, 마스터 신호(MS)를 선택하여 동작 모드 제어부(250)로 출력한다. 동작 모드 제어부(250)는 마스터 신호(MS)가 신호 선택부(260)로부터 제공될 때, 모드 신호를 통해 신호 송신부(230)를 제어하여, 신호 송신부(230)가 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 전송하도록 한다.
제350 단계 후에, 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작할 것을 제2 장치(120)에게 요구할 때, 제2 장치(120)도 마스터 모드로 동작할 것을 제1 장치(110)에게 요구하는가를 검사한다(제360 단계).
일 실시 예에 의하면, 신호 수신부(240)는 제1 마스터 요구 신호가 출력단자 OUT1을 통해 제2 장치(120)로 전송되는 동안 입력단자 IN2를 통해 제2 마스터 요구 신호가 들어오는가를 검사하고, 검사된 결과를 최초 충돌 신호(C2)로서 카운터(220) 및 기간 결정부(270)로 각각 출력할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 신호 수신부(240)는 입력단자 IN2를 통해 수신된 신호의 왜곡 여부를 확인하고, 왜곡이 존재할 때 최초 충돌 신호(C2)를 발생할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 최초 충돌 신호(C2)가 발생될 경우, 기간 결정부(270)는 새로운 랜덤 번호를 생성하고, 생성된 새로운 랜덤 번호를 제2 소정 기간으로 변환하여 카운터(220)로 출력할 수 있다. 이때, 카운터(220)는 최초 충돌 신호(C2)에 응답하여 리셋되어 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작을 다시 수행하며, 신호 선택부(260)는 슬레이브 신호(SS)를 선택하여 동작 모드 제어부(250)로 출력한다. 따라서, 동작 모드 제어부(250)는 신호 선택부(260)에서 마스터 신호(MS)가 선택된 후 슬레이브 신호(SS)로 선택이 바뀌는가의 여부를 검사함으로써, 제360 단계를 수행할 수 있다.
만일, 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작할 것을 제2 장치(120)에게 요구할 때, 제2 장치(120)도 마스터 모드로 동작할 것을 제1 장치(110)에게 요구하면, 제310 단계로 진행하여 카운팅 동작을 다시 시작한다. 도 5 (c)를 참조하면, 마스터 모드로 동작하는 제1 장치(110)가 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 전송할 때, 마스터 모드로 동작하는 제2 장치(120)도 제2 마스터 요구 신호를 제1 장치(110)로 전송하면, 충돌이 발생하게 된다.
이와 같이, 도 5 (c)에서와 같이 충돌이 발생할 때, 도 5(d)를 참조하면, 마스터 모드로 동작하던 제1 장치(110)는 슬레이브 모드로 동작 모드를 변경하고 제1 슬레이브 모드 신호를 생성하여 제2 장치(120)로 전송한다. 이때, 마스터 모드로 동작하던 제2 장치(120)도 슬레이브 모드로 동작 모드를 변경하고, 제2 슬레이브 모드 신호를 제1 장치(110)로 전송한다.
최초 충돌 신호(C2)가 신호 수신부(240)로부터 발생될 때, 기간 결정부(270)는 제2 소정 기간을 결정하여 카운터(220)로 출력하고, 카운터(220)는 카운팅 동작을 다시 개시하여 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작을 수행한다. 이때, 신호 선택부(260)는 슬레이브 신호(SS)를 선택하고, 동작 모드 제어부(250)는 슬레이브 신호(SS)가 들어올 때, 모드 신호를 통해 신호 송신부(230)를 제어하여 신호 송신부(230)가 제1 슬레이브 모드 신호를 출력단자 OUT1을 통해 출력하도록 한다.
이후, 제320, 제330, 제340, 제350 및 제360 단계가 반복적으로 수행된다. 즉, 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었는가를 검사한다(제320 단계). 만일, 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되기 이전에 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는가를 검사한다(제330 단계). 만일, 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되기 이전에 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작하기를 요구하면, 제1 장치(110)의 동작 모드를 슬레이브 모드로 결정한다(제340 단계). 그러나, 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되면 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작할 것을 제2 장치(120)에게 요구한다(제350 단계).
이후, 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되어 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작하기를 제2 장치(120)에게 요구할 때, 제2 장치(110)도 마스터 모드로 동작할 것을 제1 장치(110)에게 요구하는가를 검사한다(제360 단계).
즉, 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되어, 카운터(220)는 제2 카운팅 종료 신호를 신호 선택부(260)로 출력한다. 신호 선택부(260)는 제2 카운팅 종료 신호가 발생될 때, 마스터 신호(MS)를 선택하여 동작 모드 제어부(250)로 출력하고, 동작 모드 제어부(250)는 마스터 신호(MS)가 선택되어 입력될 때 모드 신호를 통해 신호 송신부(230)를 제어하여 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 전송한다(제350 단계). 이때, 신호 수신부(240)는 제1 마스터 요구 신호가 제2 장치(120)로 전송될 때, 제2 마스터 요구 신호가 입력단자 IN2를 통해 입력되면 제1 마스터 요구 신호와 제2 마스터 요구 신호가 재차 충돌한 것으로 인식하고, 재차 충돌 신호(C2)를 생성하여, 카운터(220) 및 기간 결정부(270)로 출력한다. 기간 결정부(270)는 재차 충돌 신호(C2)가 발생될 때, 제2 소정 기간을 생성하여 카운터(220)로 출력하고, 카운터(220)는 카운팅 동작을 다시 개시하여 제2 소정 기간 동안 카운팅한다. 이후, 다시 제310 내지 제360 단계가 반복하여 수행된다.
한편, 제1 장치(110)가 마스터 모드로 동작할 것을 제2 장치(120)에게 요구할 때, 제2 장치(120)가 마스터 모드로 동작할 것을 제1 장치(110)에게 요구하지 않으면, 제1 장치(110)의 동작 모드를 마스터 모드로 결정한다(제370 단계). 도 5 (e)를 참조하면, 마스터 모드로 동작하는 제1 장치(110)가 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 전송하는 동안, 슬레이브 모드로 동작하는 제2 장치(120)가 제2 마스터 요구 신호 대신에 제2 슬레이브 모드 신호를 제1 장치(110)로 전송하면, 제1 장치(110)의 동작 모드를 마스터 모드로 결정한다(제370 단계).
예를 들어, 제1 및 제2 마스터 요구 신호 각각은 아이들 심볼(idle symbol)(또는, 아이들 프레임(idle frame))일 수 있고, 제1 및 제2 슬레이브 모드 신호 각각은 0볼트의 제로 심볼(zero symbol)일 수 있다. 만일, 전술한 바와 같이, 제1 장치(110)의 동작 모드를 마스터 모드로 확정할 경우, 아이들 심볼을 제2 장치(120)로 전송함으로써, 아이들 심볼을 수신한 제2 장치(120)는 자신의 동작 모드를 슬레이브 모드로 확정할 수 있다.
즉, 동작 모드 제어부(250)는 모드 신호를 통해 신호 송신부(230)를 제어하여, 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치(120)로 전송한 이후 일정한 기간 동안 계속해서 마스터 신호(MS)가 신호 선택부(260)에서 선택이 유지되면, 최초 충돌 또는 재차 충돌이 발생하지 않은 것으로 결정하고, 제1 장치(110)의 동작 모드를 마스터 모드로 확정할 수 있다. 제1 장치(110)의 동작 모드가 마스터 모드로 확정될 때, 제2 장치(120)의 동작 모드는 슬레이브 모드로 확정된다.
이상에서와 같이, 실시 예에 의한 통신 시스템 및 이의 통신 방법은 복수의 장치 각각이 마스터 모드로 동작할지 그렇지 않으면 슬레이브 모드로 동작할지를 자동으로 결정할 수 있다. 즉, 전술한 차량용 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법에 의할 경우, 복수의 장치 중에서 마스터 요구 신호를 먼저 송신한 장치가 마스터 모드로 동작하고 다른 장치는 슬레이브 모드로 동작하도록 동작 모드가 확정될 수 있다. 또한, 복수의 장치가 마스터 요구 신호를 동시에 보내서, 마스터 요구의 충돌이 발생할 경우, 일정 시간(예를 들어, 제2 소정 기간)이 경과한 후 마스터 요구 신호를 먼저 송신한 장치가 마스터 모드로 동작하고 다른 장치는 슬레이브 모드로 동작하도록 동작 모드가 확정될 수 있다.
한편, 실시 예에 의한 차량용 이더넷 통신 시스템(100)의 물리계층 처리부(114)의 다른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 6은 도 2에 도시된 물리계층 처리부(114)의 다른 실시 예(200B)의 블럭도를 나타낸다.
다른 실시 예에 의한 물리계층 처리부(200B)는 도 3에 도시된 물리계층 처리부(200A)의 구성 요소(210 내지 270)와 도 6에 도시된 부재(282, 284, 286)를 포함할 수 있다. 즉, 물리계층 처리부(200B)가 도 6에 도시된 부재(282, 284, 286)를 더 포함함을 제외하면, 다른 실시 예에 의한 물리계층 처리부(200B)는 일 실시 예에 의한 물리계층 처리부(200A)와 동일하므로, 동일한 부분에 대해서는 중복되는 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 설명한다.
다른 실시 예에 의한 물리계층 처리부(200B)는 도 3에 도시된 부재(210 내지 270), 도 6에 도시된 정보 생성부(282), 정보 수신부(284) 및 통신 속도 결정부(286)를 포함할 수 있다.
정보 생성부(282)는 입력단자 IN3을 통해 동작 모드 제어부(250)로부터 수신한 모드 신호에 응답하여, 제1 장치(110)의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 포함하는 제1 통신 신호를 생성하고, 생성된 제1 통신 신호를 출력단자 OUT3을 통해 제2 장치(120)로 전송한다. 이때, 정보 생성부(282)는 입력단자 IN3을 통해 제공된 모드 신호를 통해 제1 장치(110)의 동작 모드가 확정되었다고 인식될 때, 제1 통신 신호를 생성하는 동작을 수행할 수 있다.
전술한 제1 최대 지원 통신 속도란, 제1 장치(110)가 지원 가능한 최고 속도이며, 제1 장치(110)는 최고 속도 이하의 모든 속도를 지원 가능하다.
또한, 정보 생성부(282)는 입력단자 IN3을 통해 제1 정보를 받을 수 있다. 제1 정보는 중앙 처리부(112)로부터 정보 생성부(282)로 제공될 수 있으나, 실시 예는 제1 정보가 어디에서 제공되는지에 국한되지 않는다. 또한, 정보 생성부(282)에서 생성된 제1 통신 신호는 출력단자 OUT3을 통해 신호 송신부(230)를 거쳐 제2 장치(120)로 전송될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 정보 생성부(282)의 일 실시 예의 블럭도를 나타낸다.
신호 송신부(230)는 모드 신호에 응답하여 제1 상태 체크용 신호를 제2 장치(120)로 전송할 수 있다. 여기서, 제1 상태 체크용 신호란, 제1 장치(110)로부터 제2 장치(120)로의 신호 전송 상태(이하, '제1 신호 전송 상태'라 함)를 체크하기 위한 상태 체크용 신호이다. 이러한 제1 상태 체크용 신호는 제1 정보를 포함하는 제1 통신 신호에 해당할 수 있다. 즉, 제1 정보를 제1 상태 체크용 신호에 포함시켜 제2 장치(120)로 전송할 수 있다. 이를 위해, 정보 생성부(282)는 정보 추가부(282A)를 포함할 수 있다. 입력단자 IN3-1을 통해 동작 모드 제어부(250)로부터 받은 모드 신호에 응답하여, 정보 추가부(282A)는 입력단자 IN3-2를 통해 받은 제1 상태 체크용 신호에 입력단자 IN3-3을 통해 받은 제1 정보를 추가하고, 추가된 결과를 출력단자 OUT3을 통해 신호 송신부(230)를 통해 제2 장치(120)로 전송할 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 정보 추가부(282A)의 실시 예(400)에 의한 블럭도를 나타낸다.
정보 추가부(282A)는 제1 정보를 제1 상태 체크용 신호에 스크램블링하고, 스크래블링된 결과를 제1 정보가 추가된 제1 상태 체크용 신호로서 출력하는 스크램블러(scrambler)로 구현될 수 있다. 이를 위해, 스크램블러(282A)는 도 8에 예시된 바와 같이 구현될 수 있다.
도 8에 도시된 스크램블러(400)는 랜덤 번호 생성부(410), 데이터 선택부(420), 스크램블링(scrambling)부(430) 및 심볼 매핑부(440)를 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 정보 추가부(282A, 400)는 동작 모드 제어부(250)로부터 발생된 모드 신호를 통해 제1 장치(110)의 동작 모드가 확정되었다고 인식될 때, 제1 정보를 제1 상태 체크용 신호에 추가하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 8의 경우, 랜덤 번호 생성부(410)는 입력단자 IN3-1을 통해 들어온 모드 신호에 응답하여 동작하는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 랜덤 번호 생성부(410), 데이터 선택부(420), 스크램블링(scrambling)부(430) 또는 심볼 매핑부(440) 중 적어도 하나는 입력단자 IN3-1을 통해 들어온 모드 신호에 응답하여 자신의 동작을 개시할 수 있다.
랜덤 번호 생성부(410)는 랜덤 번호를 생성하고, 생성된 결과를 데이터 선택부(420)로 출력한다. 예를 들어, 랜덤 번호 생성부(410)는 33비트의 랜덤 데이터를 생성하는 모조 랜덤 번호 생성기(PRNG:Pseudo-Random Number Generator)일 수 있다.
데이터 선택부(420)는 랜덤 번호로부터 스크램블 데이터를 선택하고, 선택된 스크램블 데이터를 스크램블링부(430)로 출력한다. 예를 들어, 데이터 선택부(420)는 33비트의 랜덤 번호를 사용하여 3비트의 스크램블 데이터(Syn[2:0])를 선택할 수 있다.
스크램블링부(430)는 제1 상태 체크용 신호와 제1 정보를 스크램블 데이터에 의해 스크램블링하고, 스크램블링된 결과를 심볼 매핑부(440)출력할 수 있다. 이를 위해, 스크램블링부(430)는 입력단자 IN3-2를 통해 제1 정보를 받고, 입력단자 IN3-3을 통해 제1 상태 체크용 신호를 받을 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
심볼 매핑부(440)는 스크램블링부(430)에서 스크램블링된 결과를 제2 송신 심볼로 변환하고, 변환된 결과를 출력단자 OUT3을 통해 신호 송신부(230)의 PMA 전송부(234)를 거쳐 제2 장치(120)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 심볼 매핑부(440)는 스크램블링부(430)에서 스크램블링된 3비트의 송신 데이터를 2개의 3 레벨 심볼(-1, 0, 1)로 매핑할 수 있다.
또는, 다른 실시 예에 의하면, 도 8에 도시된 스크램블러(400)는 심볼 매핑부(440)를 생략할 수도 있다. 이 경우, 스크램블링부(430)에서 스크램블링된 결과는 신호 송신부(230)의 PCS 전송부(232)로 출력되고, PCS 전송부(232)는 심볼 매핑부(440)의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 스크램블링부(430)에서 스크램블링된 결과는 PCS 전송부(232)에서 제2 송신 심볼로 변환된 후 PMA 전송부(234)를 경유하여 제2 장치(120)로 전송될 수 있다.
다시, 도 6을 참조하면, 정보 수신부(284)는 제2 장치(120)의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 포함하는 제2 통신 신호를 입력단자 IN4를 통해 수신한다. 여기서, 제2 최대 지원 통신 속도란, 제2 장치(120)가 지원 가능한 최고 속도이며, 제2 장치(120)는 최고 속도 이하의 모든 속도를 지원 가능하다.
이때, 제2 상태 체크용 신호는 제2 정보를 포함하는 제2 통신 신호에 해당할 수 있다. 즉, 제1 장치(110)에서 제1 정보를 제1 상태 체크용 신호에 스크램블링하여 제2 장치(120)로 전송한 바와 마찬가지로, 제2 장치(120)도 제2 정보를 제2 상태 체크용 신호에 스크램블링하여 제1 장치(110)로 전송할 수도 있다. 여기서, 제2 상태 체크용 신호란, 제2 장치(120)로부터 제1 장치(110)로의 신호 전송 상태(이하, '제2 신호 전송 상태'라 함)를 체크하기 위한 상태 체크용 신호이다. 이 경우, 정보 수신부(284)는 제2 장치(120)에서 제2 상태 체크용 신호에 제2 정보가 스크램블링되어 전송된 신호로부터 제2 정보를 추출하고, 추출된 결과를 통신 속도 결정부(286)로 출력할 수 있다.
실시 예에 의하면, 전술한 제1 및 제2 상태 체크용 신호 각각은 아이들 프레임(idle frame)(또는, 아이들 심볼(idle symbol))일 수 있다.
통신 속도 결정부(286)는 입력단자 IN3을 통해 받은 제1 최대 지원 통신 속도와 정보 수신부(284)로부터 받은 제2 최대 지원 통신 속도 중 작은 통신 속도를 제1 장치(110)의 통신 속도로 결정하고, 결정된 속도를 출력단자 OUT4를 통해 제1 장치(110)의 각 부로 출력할 수 있다. 만일, 입력단자 IN3을 통해 받은 제1 최대 지원 통신 속도와 정보 수신부(284)로부터 받은 제2 최대 지원 통신 속도가 동일할 경우, 통신 속도 결정부(286)는 제1 또는 제2 최대 지원 통신 속도를 제1 장치(110)의 통신 속도로 결정하고, 결정된 속도를 출력단자 OUT4를 통해 제1 장치(110)의 각 부로 출력할 수 있다. 따라서, 제1 장치(110)의 물리계층 처리부(114)는 결정된 통신 속도에 응답하여 초기화 동작을 수행할 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 차량용 이더넷 통신 시스템에서 수행되는 통신 방법 중 하나인 통신 속도 최적화 자동 설정 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 실시 예에 의한 이 방법의 이해를 돕기 위해, 실시 예에 의한 통신 속도 최적화 자동 설정 방법이 전술한 차량용 이더넷 통신 시스템에서 수행되는 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 이하에서 설명되는 통신 방법은 전술한 차량용 이더넷 통신 시스템과 다른 구성을 갖는 시스템에서도 수행될 수 있다.
도 9는 실시 예에 의한 통신 방법 중 통신 속도 최적화 자동 설정 방법(500)을 설명하기 위한 플로우차트이고, 도 10 (a) 및 (b)는 도 9에 도시된 통신 방법(500)의 각 단계별로 제1 및 제2 장치(110, 120)의 동작 모드 및 제1 및 제2 장치(110, 120) 간에 전송되는 신호의 종류를 나타낸다. 도 10 (a) 및 (b)에서 점선은 제1 및 제2 마스터 요구 신호를 나타낸다. 여기서, 제1 마스터 요구 신호는 제1 정보가 추가된 신호일 수도 있고, 제1 정보가 추가되지 않은 신호일 수도 있다. 이와 비슷하게, 제2 마스터 요구 신호는 제2 정보가 추가된 신호일 수도 있고, 제2 정보가 추가되지 않은 신호일 수도 있다. 도 10 (a) 및 (b)에서 각 장치(110, 120)의 내부에 표기 ‘S’는 장치(110, 120)가 슬레이브 모드에서 동작함을 나타내고, 표기 ‘M’은 장치(110, 120)가 마스터 모드에서 동작함을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 실시 예에 의한 통신 속도 최적화 자동 설정 방법(500)은 먼저 제1 장치(110)의 동작 모드를 결정(즉, 확정)한다(제510 단계). 제510 단계는 도 4에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 의하면, 제510 단계는 생략될 수도 있다. 제510 단계를 수행하는 도 4에 도시된 방법에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다.
도 10 (a)의 경우, 제510 단계에서 제1 장치(110)의 동작 모드가 슬레이브 모드로 결정되고, 제2 장치(120)의 동작 모드가 마스터 모드로 결정된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 제510 단계에서 제1 장치(110)의 동작 모드가 마스터 모드로 결정되고, 제2 장치(120)의 동작 모드가 슬레이브 모드로 결정된 경우에도 도 9에 도시된 방법은 수행될 수 있다.
제510 단계 후에, 제1 장치(110)로부터 제2 장치(120)로의 제1 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제1 상태 체크용 신호를 제2 장치(120)로 전송한다(제520 단계). 도 10 (a)를 참조하면, 슬레이브 모드로 동작하는 제1 장치(110)는 제1 상태 체크용 신호를 제2 장치(120)로 전송한다. 이때, 마스터 모드로 동작하는 제2 장치(120)도 제2 장치(120)로부터 제1 장치(110)로의 제2 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제2 상태 체크용 신호를 제1 장치(110)로 전송할 수 있다.
만일, 제1 장치(110)의 동작 모드가 확정되었다고 인식될 때, 동작 모드 제어부(250)는 모드 신호를 통해 신호 송신부(230)를 제어하여 제1 상태 체크용 신호를 제2 장치(120)로 전송할 수 있다. 만일, 제1 및 제2 상태 체크용 신호 각각이 아이들 심볼(idle symbol)일 경우, 동작 모드 제어부(250)에서 결정하는 송신 동작 모드는 아이들 심볼을 제1 상태 체크용 신호로서 제2 장치(120)로 전송하는 트레이닝 모드일 수 있다.
제520 단계 후에, 제1 장치(110)는 제2 신호 전송 상태를 체크한다(제530 단계). 예를 들어, 신호 수신부(240)는 제2 장치(120)로부터 전송된 제2 상태 체크용 신호를 수신하고, 수신된 제2 상태 체크용 신호를 이용하여 제2 신호 전송 상태를 체크하고, 체크된 결과를 상태 신호(C3)로서 동작 모드 제어부(520)로 출력할 수 있다.
만일, 제2 신호 전송 상태가 양호하다고 체크될 경우, 제1 장치(110)의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 제2 장치(120)로 전송할 때 체크된 제2 신호 전송 상태도 함께 제2 장치(120)로 전송한다(제540 단계). 도 10 (b)를 참조하면, 슬레이브 모드로 동작하는 제1 장치(110)는 제1 정보와 제2 신호 전송 상태를 제1 상태 체크용 신호에 추가하여 제2 장치(120)로 전송할 수 있다. 제540 단계의 송신 동작 모드는 제2 신호 전송 상태와 제1 정보를 포함하는 제1 상태 체크용 신호를 아이들 프레임(idle frame)의 형태로 제2 장치(120)로 송신하는 센드 아이들 모드일 수 있다.
제540 단계를 수행하기 위해, 신호 수신부(240)로부터 수신한 상태 신호(C3)를 통해 제2 신호 전송 상태가 양호하다고 인식될 경우, 동작 모드 제어부(250)는 모드 신호를 통해 정보 생성부(282)를 제어하여 제1 장치(110)의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 갖는 제1 통신 신호를 제2 장치(120)로 전송할 수 있다. 또는, 모드 신호의 제어 하에, 정보 생성부(282)는 제1 정보를 제1 상태 체크용 신호에 추가하여 제2 장치(120)로 전송할 수도 있다. 제1 정보를 제1 상태 체크용 신호에 스크램블링하여 전송할 수 있음은 도 8에 대한 설명에서 상술한 바와 같다.
예를 들어, 스크램블링부(430)는 제1 정보에 해당하는 제1 최대 지원 통신 속도와 제2 신호 전송 상태를 다음과 같이 스크램블링할 수 있다. Sdn[2]는 Syn[2]로서, 제2 신호 전송 상태를 나타낼 수 있다. 여기서, n은 인덱스를 나타낸다.
제1 최대 지원 통신 속도가 100 Mbps일 경우 Sdn[1] = Syn[1] XOR '0', Sdn[0] = Syn[0] XOR '0'와 같이 스크램블링할 수 있다. 또는, 제1 최대 지원 통신 속도가 1 Gbps일 경우 Sdn[1] = Syn[1] XOR '0', Sdn[0] = Syn[0] XOR '1'와 같이 스크램블링할 수 있다. 또는, 제1 최대 지원 통신 속도가 10 Gbps일 경우 Sdn[1] = Syn[1] XOR '1', Sdn[0] = Syn[0] XOR '0'와 같이 스크램블링할 수 있다. 또는, 제1 최대 지원 통신 속도가 reserved일 경우 Sdn[1] = Syn[1] XOR '1', Sdn[0] = Syn[0] XOR '1'와 같이 스크램블링할 수 있다.
제540 단계 후에 제1 신호 전송 상태가 양호한가를 체크한다(제550 단계). 제1 장치(110)에서 체크된 제2 신호 전송 상태를 제2 장치(120)로 전송하는 바와 같이, 제2 장치(120)에서 체크된 제1 신호 전송 상태를 제2 장치(120)로부터 받아 제1 신호 전송 상태가 양호한가를 체크할 수 있다. 예를 들어, 신호 수신부(240)는 제2 장치(120)로부터 전송된 제2 상태 체크용 신호에 추가된 제1 신호 전송 상태에 대한 정보를 이용하여 제1 신호 전송 상태가 양호한가를 체크할 수 있다.
만일, 제1 신호 전송 상태가 양호할 경우, 제2 장치(120)의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 수신한다(제560 단계). 이를 위해, 신호 수신부(240)는 제2 장치(120)로부터 전송된 제2 상태 체크 신호에 추가된 제1 신호 전송 상태에 대한 정보를 이용하여 제1 신호 전송 상태가 양호한가를 체크하고, 체크된 결과를 정보 수신부(284)로 출력한다. 이때, 정보 수신부(284)는 입력단자 IN3을 통해 신호 수신부(240)로부터 받은 체크된 결과를 통해 제1 신호 전송 상태가 양호하다고 인식될 때, 입력단자 IN4를 통해 제2 정보를 갖는 제2 통신 신호를 수신할 수 있다.
제560 단계 후에, 제1 및 제2 정보를 이용하여 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도를 비교하여, 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도 중 더 작은 통신 속도를 제1 장치(110)의 통신 속도로서 결정한다(제570 단계). 만일, 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도가 동일할 경우, 제1 또는 제2 최대 지원 통신 속도를 제1 장치(110)의 통신 속도로서 결정한다. 제570 단계는 통신 속도 결정부(286)에서 수행될 수 있다.
제570 단계에서 제1 장치(110)의 통신 속도가 최종적으로 결정되기 이전에, 제1 장치(110)는 예를 들어, 100 Mbps의 속도로 각종 신호를 제2 장치(120)로 전송할 수 있다.
제1 및 제2 최대 지원 통신 속도 각각은 100 Mbps, 1 Gbps 또는 10 Gbps 일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
만일, 제1 장치(110)의 동작 모드가 제510 단계에서 마스터 모드로 확정된 경우, 제570 단계에서 송신 동작 모드는 트레이닝 모드로 변경되고 아이들 심볼을 제2 장치(120)로 송신할 수 있다. 그러나, 제1 장치(110)의 동작 모드가 제510 단계에서 슬레이브 모드로 확정된 경우, 제570 단계에서 송신 동작 모드는 슬레이브 사일런트 모드로 변경되고 제로 심볼을 제1 슬레이브 모드 신호로서 제2 장치(120)로 송신할 수 있다.
제570 단계 후에, 제1 장치(110)는 결정된 통신 속도로 초기화 동작을 수행한다(제580 단계). 예를 들어, 결정된 통신 속도로, 제510 내지 제550 단계를 다시 수행할 수 있다. 특히, 제510 단계에서 도 4에 도시된 제340 또는 제370 단계만이 결정된 통신 속도로 다시 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시 예에 의한 통신 방법은 서로 다른 통신 속도를 갖는 장치들 간의 통신 속도를 최적화하여 설정해줌으로써, 이들 장치간의 통신을 가능하게 할 수 있다.
결국, 실시 예에 의한 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법은 차량용 이더넷 요구 사항을 만족하는 자동 설정(Auto-Negotiation) 기능을 지원할 수 있다. 즉, 실시 예에 의한 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법은 복수의 장치들 각각의 동작 모드를 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 자동으로 선정하여, 제1 장치를 설계할 때 제2 장치와의 호환성을 고려하여 설계할 필요가 없도록 함으로써, 제1 장치의 개발 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 장치가 마스터 동작 모드를 동시에 요구하여 충돌하는 경우에도 일정한 기간이 경과한 이후에, 각 장치의 동작 모드를 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 자동으로 선정해 줄 수 있다. 또한, 실시 예에 의한 이더넷 통신 시스템 및 이의 통신 방법은 서로 다른 이종 속도를 갖는 장치들 간의 통신 속도를 최적화하여 자동으로 설정해 줌으로써, 제1 장치(110)의 차량용 이더넷 속도가 예를 들어 100 Mbps로 고정되어 있다고 하더라도, 추후 개발될 높은 전송 속도 예를 들어, 1Gbps 이상의 전송 속도를 갖는 제2 장치(120)와 통신할 수 있도록 하고 제2 장치(120)가 제1 장치(110)와 자동으로 호환될 수 있도록 한다. 이를 통해 추후 제2 장치(120)를 설계할 때 제1 장치(110)와의 호환성을 고려할 필요가 없도록 하고, 차량의 옵션 상태에 상관 없이 다양한 장치(예를 들어, 차량 ECU)와의 통신 확장이 가능하도록 한다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 120, 130: 장치 112: 중앙 처리부
114, 200A, 200B: 물리계층 처리부 220: 카운터
230: 신호 송신부 240: 신호 수신부
250: 동작 모드 제어부 260: 신호 선택부
270: 기간 결정부 282: 정보 생성부
284: 정보 수신부 286: 통신 속도 결정부

Claims (24)

  1. 이더넷 방식으로 서로 통신하는 복수의 장치를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 장치 중 어느 하나인 제1 장치는
    중앙 처리부; 및
    상기 중앙 처리부를 상기 복수의 장치 중 다른 하나인 제2 장치와 연결시키는 물리계층 처리부를 포함하고,
    상기 물리계층 처리부는
    구동 전원에 응답하여, 제1 소정 기간 동안 카운팅 동작을 수행 후 제1 카운팅 종료 신호를 출력하는 카운터;
    모드 신호 또는 상기 제1 카운팅 종료 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 상기 제1 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 제1 마스터 요구 신호를 제2 장치로 전송하는 신호 송신부;
    상기 제2 장치로부터 전송되며 상기 제2 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하는 제2 마스터 요구 신호의 수신 여부를 나타내는 마스터 감지 신호를 출력하는 신호 수신부; 및
    상기 제1 카운터 종료 신호 또는 상기 마스터 감지 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 상기 제1 장치의 동작 모드를 결정하고, 상기 결정된 동작 모드를 나타내는 상기 모드 신호를 생성하는 동작 모드 제어부를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 동작 모드 제어부는
    상기 제1 카운터 종료 신호 및 최초 충돌 신호에 응답하여, 상기 제1 장치의 동작 모드를 결정하고,
    상기 신호 수신부는 상기 제1 마스터 요구 신호와 상기 제2 마스터 요구 신호의 충돌 여부를 검사하고, 검사된 결과를 상기 최초 충돌 신호로서 출력하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 카운터는 상기 최초 충돌 신호에 응답하여 리셋되어 제2 소정 기간 동안 카운팅 동작을 수행 후 제2 카운팅 종료 신호를 출력하고,
    상기 동작 모드 제어부는 상기 제2 카운팅 종료 신호, 상기 마스터 감지 신호 또는 재차 충돌 신호 중 적어도 하나에 응답하여 상기 모드 신호를 생성하고,
    상기 신호 수신부는 상기 제1 마스터 요구 신호와 상기 제2 마스터 요구 신호의 재차 충돌 여부를 검사하고, 검사된 결과를 상기 재차 충돌 신호로서 출력하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 소정 기간 중 적어도 하나를 결정하는 기간 결정부를 더 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 물리계층 처리부는
    마스터 신호 및 슬레이브 신호를 발생하는 마스터/슬레이브 신호 발생부; 및
    상기 마스터 신호 및 상기 슬레이브 신호 중 하나를 상기 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호에 응답하여 선택적으로 상기 동작 모드 제어부로 출력하는 신호 선택부를 더 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 신호 선택부는
    상기 제1 또는 제2 카운팅 종료 신호에 응답하여, 상기 슬레이브 신호 또는 상기 마스터 신호를 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 동작 모드 제어부는
    상기 신호 선택부로부터 출력되는 상기 마스터 신호에 응답하여, 제1 레벨을 갖는 상기 모드 신호를 생성하고,
    상기 신호 선택부로부터 출력되는 상기 슬레이브 신호에 응답하여, 제2 레벨을 갖는 상기 모드 신호를 생성하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 신호 송신부는
    상기 제1 레벨의 상기 모드 신호에 응답하여, 상기 제1 마스터 요구 신호를 상기 제2 장치로 전송하고,
    상기 제2 레벨의 상기 모드 신호에 응답하여, 상기 제1 장치가 슬레이브 모드로 동작하고 있음을 나타내는 제1 슬레이브 모드 신호를 상기 제2 장치로 전송하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 신호 송신부는
    상기 모드 신호에 응답하여, 상기 중앙 처리부로부터 수신한 데이터를 제1송신 심볼로 변환하는 물리계층서브층(PCS) 전송부; 및
    상기 PCS 전송부로부터 받은 상기 제1 송신 심볼을 전기적 송신 신호로 변환하는 물리매체접속(PMA) 전송부를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 전기적 송신 신호는 상기 제1 마스터 요구 신호 또는 상기 제1 슬레이브 모드 신호 중 적어도 하나를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 신호 수신부는
    상기 제2 장치로부터 수신한 전기적 수신 신호를 수신 심볼로 변환하는 PMA 수신부; 및
    상기 수신 심볼을 디코딩하여 상기 중앙 처리부로 출력하는 PCS 수신부를 포함하고,
    상기 전기적 수신 신호는 상기 제2 장치가 슬레이브 모드로 동작하고 있음을 나타내는 제2 슬레이브 모드 신호 또는 상기 제2 마스터 요구 신호 중 적어도 하나를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 물리계층 처리부는
    상기 모드 신호에 응답하여, 상기 제1 장치의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 포함하는 제1 통신 신호를 상기 제2 장치로 전송하는 정보 생성부;
    상기 제2 장치의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 포함하는 제2 통신 신호를 수신하는 정보 수신부; 및
    상기 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도 중 작은 통신 속도를 상기 제1 장치의 통신 속도로 결정하는 통신 속도 결정부를 더 포함하고,
    상기 물리계층 처리부는 상기 결정된 통신 속도에 응답하여 초기화 동작을 수행하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 신호 송신부는 상기 모드 신호에 응답하여 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로의 제1 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제1 상태 체크용 신호를 상기 제2 장치로 전송하고,
    상기 제1 상태 체크용 신호는 상기 제1 정보를 포함하는 상기 제1 통신 신호에 해당하고,
    상기 제2 장치로부터 상기 제1 장치로의 제2 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제2 상태 체크용 신호는 상기 제2 정보가 포함하는 상기 제2 통신 신호에 해당하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 정보 생성부는
    상기 제1 상태 체크용 신호에 상기 제1 정보를 추가하는 정보 추가부를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 정보 추가부는
    상기 제1 정보를 상기 제1 상태 체크용 신호에 스크램블링하고, 상기 스크래블링된 결과를 상기 제1 정보가 추가된 상기 제1 상태 체크용 신호로서 출력하는 스크램블러를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 스크램블러는
    랜덤 번호를 생성하는 랜덤 번호 생성부;
    상기 랜덤 번호로부터 스크램블 데이터를 선택하는 데이터 선택부; 및
    상기 제1 상태 체크용 신호와 상기 제1 정보를 상기 스크램블 데이터에 의해 스크램블링하는 스크램블링부를 포함하고,
    상기 신호 송신부는 상기 스크램블링된 결과를 상기 제2 장치로 전송하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 정보 수신부는 상기 제2 장치에서 상기 제2 상태 체크용 신호에 제2 정보가 스크램블링되어 전송된 신호로부터 상기 제2 정보를 추출하는 차량용 이더넷 통신 시스템.
  18. 이더넷 방식으로 서로 통신하는 복수의 장치를 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 장치 중 어느 하나인 제1 장치에서 수행되는 통신 방법에 있어서,
    상기 제1 장치에 구동 전원이 인가될 때 슬레이브 모드로 동작하며 카운팅 동작을 시작하는 단계;
    소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었는가를 검사하는 단계; 및
    상기 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되기 이전에, 상기 복수의 장치 중 다른 하나인 제2 장치가 마스터 모드로 동작하기를 요구하면, 상기 제1 장치의 동작 모드를 슬레이브 모드로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 장치의 동작 모드가 상기 슬레이브 모드로 결정될 때, 상기 제2 장치의 동작 모드는 상기 마스터 모드로 결정되는 차량용 이더넷 통신 시스템의 통신 방법.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 통신 방법은
    상기 소정 기간 동안 카운팅 동작의 수행이 완료되었을 때, 상기 제1 장치가 상기마스터 모드로 동작할 것을 상기 제2 장치에게 요구하는 단계; 및
    상기 제1 장치가 상기 마스터 모드로 동작할 것을 요구할 때, 상기 제2 장치가 상기 마스터 모드로 동작하기를 요구하지 않으면 상기 제1 장치의 동작 모드를 상기 마스터 모드로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 장치의 동작 모드가 상기 마스터 모드로 결정될 때, 상기 제2 장치의 동작 모드는 슬레이브 모드로 결정되는 차량용 이더넷 통신 시스템의 통신 방법.
  20. 제18 항에 있어서, 상기 제1 장치가 상기 마스터 모드로 동작할 것을 요구할 때, 상기 제2 장치도 마스터 모드로 동작하기를 요구하면, 상기 카운팅 동작을 다시 시작하는 차량용 이더넷 통신 시스템의 통신 방법.
  21. 제18 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 방법은
    상기 제1 장치의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 상기 제2 장치로 전송하는 단계;
    상기 제2 장치의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 수신하는 단계;
    상기 제1 및 제2 정보를 이용하여 상기 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도를 비교하여, 상기 제1 및 제2 최대 지원 통신 속도 중 더 작은 통신 속도를 상기 제1 장치의 통신 속도로서 결정하는 단계; 및
    상기 제1 장치는 상기 결정된 통신 속도로 초기화 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 차량용 이더넷 통신 시스템의 통신 방법.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 통신 방법은
    상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로의 제1 신호 전송 상태를 체크하기 위한 제1 상태 체크용 신호를 상기 제2 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 제2 장치로부터 상기 제1 장치로의 제2 신호 전송 상태를 체크하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 신호 전송 상태를 체크한 결과에 따라, 상기 제1 정보를 상기 제2 장치로 전송할 때 체크된 상기 제2 신호 전송 상태도 함께 전송하는 차량용 이더넷 통신 시스템의 통신 방법.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 통신 방법은
    상기 제1 신호 전송 상태를 체크하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 신호 전송 상태에 따라, 상기 제2 장치의 제2 최대 지원 통신 속도에 대한 제2 정보를 수신하는 차량용 이더넷 통신 시스템의 통신 방법.
  24. 제21 항에 있어서, 상기 제1 장치의 제1 최대 지원 통신 속도에 대한 제1 정보를 상기 제2 장치로 전송하는 단계는, 상기 제1 장치의 동작 모드를 확정하는 단계를 수행한 이후에 수행되는 차량용 이더넷 통신 시스템의 통신 방법.
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