KR20200046988A - 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법 - Google Patents

캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 게이트 웨이에서 송신측 ECU로부터 CAN/CAN-FD 통신을 통해 수신받은 CAN/CAN-FD 메시지 중 이더넷 통신을 지원하는 수신측에서 필요한 CAN/CAN-FD 메시지를 선택하여 해당 메시지들만 이더넷 데이터로 가변한 후 송신함으로써 데이터 전송 효율성을 높이도록 한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 게이트 웨이와 CAN 또는 CAN-FD 통신으로 연결된 복수의 송신측 ECU와, 상기 게이트 웨이와 이더넷 통신으로 연결된 수신측 ECU을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법{VARIABLE DATA COLLECTION APPARATUS AND METHOD FOR USING ETHERNET AND CAN COMMUNICATION}
본 발명은 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 불필요한 데이터 전송을 제거하여 통신 부하를 줄임과 함께 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있도록 한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량 내부에서 차량 제어기(또는 전자 제어 장치: ECU, electronic control unit)들간의 통신은 CAN(Controller Area Network), CAN-FD(Controller Area network with Flexible Date-rate), 이더넷(Ethernet) 방식 중 어느 하나를 통해 수행되어 왔다.
여기서, 상기 CAN 통신은 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 규격이다. CAN 통신은 메시지 기반 프로토콜이며 최근에는 차량뿐만 아니라 산업용 자동화기기나 의료용 장비에서도 종종 사용되고 있다.
CAN 프로토콜(최대 1 Mbps)과 비교하여, FlexRay는 10Mbps의 빠른 통신 속도를 지원하고 사전에 송신 시간을 정의하는 방식이 사용되기 때문에 더욱 유연하고 안전하다고 할 수 있다. 'Optical Fiber'가 전송 매체(Physical Layer)로서 적당하나, 'Copper Line' 또한 가능하다. 최대 64개의 네트워크 노드가 연결될 수 있다.
상기 CAN-FD 통신은 현재 차량에 사용되기 시작한 차량용 네트워크로써, CAN 통신의 부족한 Data-rate와 속도를 향상시킨 네트워크로써 최대 속도 8Mbps를 지원한다.
상기 이더넷(Ethernet) 통신은 LAN(Local Area Network)을 위해 개발된 네트워크로 고유의 주소를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있는 무선 네트워크로써 최대 속도 1Gbps를 지원한다.
이와 같이, 차량 내 통신을 위한 방법으로는 LAN/CAN/CAN-FD/이더넷 등의 통신 방법이 상황에 따라 각 ECU간의 데이터 송수신을 위해 데이터를 가변하여 전송하여야 할 필요가 있다.
이에 따라 CAN 및 CAN-FD 데이터들을 이더넷 데이터로 가변하여 이더넷 네트워크를 통해 데이터를 전송할 수 있는 기술이 있으나, 수신측 ECU에서 필요한 메시지만 선택되어 변환되는 방식이 아닌, 수신측으로 향하는 모든 메시지가 포함되는 방식이기 때문에 불필요한 데이터가 많아지고 효율성이 떨어지게 된다.
또한, 이더넷 데이터 전송간 압축된 CAN/CAN-FD 메시지 데이터의 유실여부를 판단할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 게이트 웨이에서 송신측 ECU로부터 CAN/CAN-FD 통신을 통해 수신받은 CAN/CAN-FD 메시지 중 이더넷 통신을 지원하는 수신측 ECU에서 필요한 CAN/CAN-FD 메시지를 선택하여 해당 메시지들만 이더넷 데이터로 가변한 후 송신함으로써 데이터 전송 효율성을 높이도록 한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 게이트 웨이에서 가변 압축한 CAN/CAN-FD 메시지 데이터가 정상적으로 수신측 ECU에 송수신 되었는지를 판단하는 필드를 추가하여 데이터 유실여부 파악 및 전송오류에 대한 문제를 해결하도록 한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치는 게이트 웨이와 CAN 또는 CAN-FD 통신으로 연결된 복수의 송신측 ECU와, 상기 게이트 웨이와 이더넷 통신으로 연결된 수신측 ECU을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 방법은 수신측 ECU로부터 이더넷 통신을 통해 수신받고자 하는 CAN/CAN-FD 메시지 ID 리스트를 게이트 웨이에 요청하는 단계; 상기 게이트 웨이를 통해 요청받은 상기 ID 리스트에 존재하는 CAN 또는 CAN-FD 메시지를 수집하여 메시지 버퍼에 순차적으로 저장하는 단계; 상기 저장된 데이터를 이더넷 데이터 프레임내에 복사하고 상기 수신측 ECU에 이더넷 메시지를 전송하는 단계; 상기 이더넷 메시지를 전송한 후 다음 메시지가 전송되기 전까지 전송 메시지 데이터를 전송 버퍼에 임시 저장하는 단계; 상기 전송받은 이더넷 메시지내의 MC 필드를 이용하여 이더넷 데이터 프레임내에 포함된 CAN/CAN-FD 메시지 개수를 확인하고 유실된 데이터의 유무를 확인하는 단계; 상기 수신측 ECU로부터 상기 게이트 웨이에 메시지 재전송 요청이 발생하면 전송 버퍼에 임시로 저장된 데이터를 상기 수신측 ECU로 재전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 게이트 웨이에서 송신측 ECU로부터 CAN/CAN-FD 통신을 통해 수신받은 CAN/CAN-FD 메시지 중 이더넷 통신을 지원하는 수신측 ECU 에서 필요한 CAN/CAN-FD 메시지를 선택하여 해당 메시지들만 이더넷 데이터로 가변한 후 송신함으로써 불필요한 데이터 전송을 제거하여 통신 부하를 줄임과 동시에 데이터 전송 효율성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 게이트 웨이에서 가변 압축한 CAN/CAN-FD 메시지 데이터가 정상적으로 수신측 ECU에 송수신 되었는지를 판단하는 필드를 추가하여 데이터 유실여부 파악 및 전송오류에 대한 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 게이트 웨이에서 내부 버퍼에 저장되는 CAN 또는 CAN-FD 메시지 ID 리스트를 나타낸 도면
도 3은 도 2의 메시지 ID 리스트를 이더넷 데이터 프레임내에 저장된 상태를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 방법을 나타낸 순서도
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 게이트 웨이에서 내부 버퍼에 저장되는 CAN 또는 CAN-FD 메시지 ID 리스트를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 메시지 ID 리스트를 이더넷 데이터 프레임내에 저장된 상태를 나타낸 도면이다.
또한, 도 4는 본 발명에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트 웨이(100)와 CAN 또는 CAN-FD 통신(200)으로 연결된 복수의 송신측 ECU(300)와, 상기 게이트 웨이(100)와 이더넷 통신(400)으로 연결된 수신측 ECU(500)로 구성된다.
여기서, 상기 게이트 웨이(100)는 상기 이더넷 통신(400)으로 연결된 수신측 ECU(500)가 수신받고자 하는 CAN 또는 CAN-FD 메시지 ID 리스트를 상기 송신측 ECU(300)에 상기 CAN 또는 CAN-FD 통신(200)으로 송신을 요청하면 상기 CAN 또는 CAN-FD 메시지 ID 리스트에 존재하는 CAN 또는 CAN-FD 메시지를 수집하여 내부 버퍼에 순차적으로 저장한다.
이후, 일정한 주기로 해당 내부 버퍼에 저장되어 있는 CAN 또는 CAN-FD 메시지에 대한 데이터를 이더넷 데이터 프레임 내에 복사하고 수신측 ECU(500)에서 요청한 이더넷 메시지를 전송한다.
상기 수신측 ECU(500)에 CAN 또는 CAN-FD 메시지에 대한 데이터를 전송한 후 다음 메시지가 전송되기 전까지 전송 메시지 데이터는 전송 버퍼에 임시 저장된다.
한편, 상기 이더넷 데이터 프레임 내에 메시지 카운터(Message Counter : MC) 필드가 포함되며, 내부 버퍼에서 이더넷 데이터 프레임 내로 저장된 CAN 또는 CAN-FD 메시지 개수를 나타낸다.
상기 CAN 또는 CAN-FD 메시지는 내부 버퍼에 저장되는 순서대로 일정한 번호를 부여받으며, 이 번호의 순서대로 이더넷 데이터 프레임내에 저장된다.
상기 수신측 ECU(500)는 전송받은 이더넷 데이터 프레임 내의 MC 필드를 이용하여 이더넷 데이터 프레임 내에 포함된 CAN/CAN-FD 메시지 개수를 확인한 후 유실된 데이터의 유무를 확인하고, 만약, 유실 데이터가 존재할 시 게이트 웨이(100)에 이전 메시지 재전송을 요청한다.
상기 게이트 웨이(100)는 상기 수신측 ECU(500)로부터 메시지 재전송 요청이 발생하면 전송 버터에 저장되어있는 데이터를 수신측 ECU(500)로 재전송 한다.
본 발명에 사용되는 이더넷 데이터 프레임은 기본적으로 비트 동기화를 위한 Preamble, 프레임의 시작을 알리는 SFD(Start Frame Delimiter), 수신지 주소를 나타내는 DA(Destination Address), 송신지 주소를 나타내는 SA(Source Address), 프레임 길이/타입을 나타내는 Type/Length, 이더넷 데이터 프레임에 포함된 CAN/CAN-FD 메시지 수를 나타내는 MC(Message Counter), 전송 데이터가 포함된 Data, 전송된 데이터의 에러 검출을 위한 FCS(Frame Check Sequence)로 구성된다.
상기 수신측 ECU(500)에서 전송받을 CAN/CAN-FD 메시지 ID를 이더넷 데이터 프레임내에 포함하여 게이트 웨이(100)에 전송하면, 상기 게이트 웨이(100)는 해당 CAN/CAN-FD 메시지 ID를 가진 CAN/CAN-FD 메시지를 수집하여 내부 버퍼에 저장한다.
상기 내부 버퍼에 저장되는 CAN/CAN-FD 메시지들은 저장 순서대로 순차적인 번호를 가지며 하나의 데이터 ID(2Byte)로 구성된다.
상기 내부 버퍼에 저장된 CAN/CAN-FD 메시지는 메시지 프레임의 시작을 나타내는 SOF(Start Of Frame), 버퍼에 저장된 순서대로 부여받는 Message 번호, 데이터 길이를 나타내는 DLC(Data Length Code), 메시지 ID, 전송 데이터, 메시지 프레임의 종료를 나타내는 EOF(End Of Frame) 의 구조를 가지며, 데이터 ID와 함께 이더넷 Data 프레임내에 저장되며, 일정 주기마다 수신측 ECU(500)에 전송된다.
상기 수신측 ECU(500)에 전송된 이더넷 Data는 다음 이더넷 메시지 전송전 까지 게이트 웨이(100) 내의 전송 버퍼에 저장되며, 다음 메시지 이전에 수신측 ECU(500)로부터 메시지 재전송 요청이 오면 데이터 ID를 확인하여 전송 버퍼에 저장된 데이터를 이더넷 데이터 프레임으로 복사한 후 메시지를 재전송 한다.
상기 메시지 전송 후 다음 메시지 전송시점까지 상기 수신측 ECU(500)로부터 재전송 요청이 없을 경우 해당 전송 버퍼는 다음 전송 메시지 데이터로 변경 저장된다.
상기 게이트 웨이(100)는 상기 수신측 ECU(500)로부터 수집 중단 요청이 수신되기 전까지 해당 과정을 반복해서 수행한다.
상기 수신측 ECU(500)로부터 메시지 수집 중단 요청이 수신되면, 상기 게이트 웨이(100)는 메시지 수집 및 전송 과정을 멈추고 대기 상태에 진입하게 된다.
상기 수신측 ECU(500)는 수신받은 이더넷 메시지 내의 Data 프레임에 포함된 CAN/CAN-FD 메시지를 분리한 후 MC 필드를 확인하여 유실된 메시지 및 데이터를 검출한다.
상기 수신측 ECU(500)가 유실된 메시지가 확인되면 상기 게이트 웨이(100)에 해당 메시지 데이터 ID를 포함한 데이터 재전송 요청 메시지를 전송한다.
따라서 본 발명에 의한 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치 및 그 방법은 게이트 웨이(100)에서 송신측 ECU(300)로부터 CAN/CAN-FD 통신(200)을 통해 수신받은 CAN/CAN-FD 메시지 중 이더넷 통신(400)을 지원하는 수신측 ECU(500)에서 필요한 CAN/CAN-FD 메시지를 선택하여 해당 메시지들만 이더넷 데이터로 가변한 후 송신함으로써 불필요한 데이터 전송을 제거하여 통신 부하를 줄임과 동시에 데이터 전송 효율성을 향상시킬 수 있다.
한편, 이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 게이트 웨이 200 : CAN 또는 CAN-FD 통신
300 : 송신측 ECU 400 : 이더넷 통신
500 : 수신측 ECU

Claims (6)

  1. 게이트 웨이와 CAN 또는 CAN-FD 통신으로 연결된 복수의 송신측 ECU와,
    상기 게이트 웨이와 이더넷 통신으로 연결된 수신측 ECU을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 웨이는 상기 이더넷 통신으로 연결된 수신측 ECU이 수신받고자 하는 CAN/CAN-FD 메시지 ID 리스트를 송신하며, 상기 수신측 ECU에서 요청한 ID 리스트에 존재하는 CAN/CAN-FD 메시지를 수집하여 내부 버퍼에 순차적으로 저장하는 것을 특징으로 하는 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 웨이는 상기 내부 버퍼에 저장된 데이터를 일정한 주기로 이더넷 데이터 프레임내에 복사하고 수신측 ECU에 이더넷 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 장치.
  4. 수신측 ECU로부터 이더넷 통신을 통해 수신받고자 하는 CAN/CAN-FD 메시지 ID 리스트를 게이트 웨이에 요청하는 단계;
    상기 게이트 웨이를 통해 요청받은 상기 ID 리스트에 존재하는 CAN 또는 CAN-FD 메시지를 수집하여 메시지 버퍼에 순차적으로 저장하는 단계;
    상기 저장된 데이터를 이더넷 데이터 프레임내에 복사하고 상기 수신측 ECU에 이더넷 메시지를 전송하는 단계;
    상기 이더넷 메시지를 전송한 후 다음 메시지가 전송되기 전까지 전송 메시지 데이터를 전송 버퍼에 임시 저장하는 단계;
    상기 전송받은 이더넷 메시지내의 MC 필드를 이용하여 이더넷 데이터 프레임내에 포함된 CAN/CAN-FD 메시지 개수를 확인하고 유실된 데이터의 유무를 확인하는 단계;
    상기 수신측 ECU로부터 상기 게이트 웨이에 메시지 재전송 요청이 발생하면 전송 버퍼에 임시로 저장된 데이터를 상기 수신측 ECU로 재전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 CAN/CAN-FD 메시지는 상기 내부 버퍼에 저장되는 순서대로 일정한 번호를 부여받고 이 번호의 순서대로 상기 이더넷 데이터 프레임내에 저장하는 것을 특징으로 하는 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 유실 데이터가 존재할 때 상기 게이트 웨이에 이전 메시지 재전송을 요청하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 캔 통신과 이더넷 통신을 이용한 가변 데이터 수집 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116032683A (zh) * 2022-12-21 2023-04-28 知行汽车科技(苏州)股份有限公司 数据通信方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质

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