KR20200125133A - 차량 및 차량 내 메시지 전송 방법 - Google Patents

차량 및 차량 내 메시지 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내 메시지 전송 방법은, CAN(Controller Area Network) 네트워크로부터 NM(network management) 메시지를 수신하는 단계, 상기 NM 메시지에 응답하여 이더넷(Ethernet) 네트워크로 웨이크업 펄스를 전송하는 단계, 상기 CAN 네트워크로부터 수신된 CAN 메시지가 변환된 이더넷 메시지를 게이트웨이에 저장하는 단계, 및 상기 이더넷 메시지를 수신할 이더넷 노드에 대한 TCP 커넥션(connection)이 완료되면, 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

차량 및 차량 내 메시지 전송 방법{Vehicle and method for transmitting messages in the vehicle}
본 발명은 차량의 CAN(Controller Area Network) 네트워크와 이더넷(Ethernet) 네트워크 간의 신호 동기화 기법에 관한 것이다.
최근 차량에 탑재되는 내부 네트워크는 CAN(Controller Area Network) 통신으로부터 상대적으로 매우 속도가 빠른 이더넷(Ethernet) 통신으로 빠르게 전환되고 있다. 하지만 모든 제어기가 이더넷 통신 방식을 사용하는 제어기로 전환되기 까지는 많은 비용과 시간이 소요되므로, 오늘날 많은 차량들은 이더넷과 CAN 네트워크가 혼재된 환경으로 개발되고 있다.
이러한 이유로 인해, 차량엔 게이트웨이가 필수적이며 CAN 통신 방식과 이더넷 통신 방식 간의 이종의 프로토콜을 전환하는 기능을 수행한다. 하지만, 이더넷 제어기는 별도의 어플리케이션 프로세서(AP; Application Processor)와 복잡한 소프트웨어 스택(S/W stack)을 가지고 있어, CAN 제어기 대비 부팅시간이 상당히 느린 특징을 가진다. 따라서, 게이트웨이는 CAN 제어기로부터 받은 메시지를 즉시 이더넷 제어기로 전달하게 되면, 이더넷 제어기의 부팅 시간 때문에 메시지 수신의 누락이 발생할 수 있다.
본 발명이 일 목적은 메시지 누락 현상을 방지할 수 있는 차량 및 차량 내 메시지 전송 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내 메시지 전송 방법은, CAN(Controller Area Network) 네트워크로부터 NM(network management) 메시지를 수신하는 단계; 상기 NM 메시지에 응답하여 이더넷(Ethernet) 네트워크로 웨이크업 펄스를 전송하는 단계; 상기 CAN 네트워크로부터 수신된 CAN 메시지가 변환된 이더넷 메시지를 게이트웨이에 저장하는 단계; 및 상기 이더넷 메시지를 수신할 이더넷 노드에 대한 TCP 커넥션(connection)이 완료되면, 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량은, 복수의 CAN(Controller Area Network) 노드들을 포함하는 CAN 네트워크; 상기 CAN 노드들과 메시지를 송수신하는 복수의 이더넷(Ethernet) 노드들을 포함하는 이더넷 네트워크; 및 상기 CAN 네트워크로부터 NM(network management) 메시지를 수신하고, 상기 NM 메시지에 응답하여 상기 이더넷 네트워크로 웨이크업 펄스를 전송하고, 상기 CAN 네트워크로부터 수신된 CAN 메시지가 변환된 이더넷 메시지를 저장하고, 상기 이더넷 메시지를 수신할 이더넷 노드에 대한 TCP 커넥션(connection)이 완료되면, 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 게이트웨이를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량은, 복수의 CAN(Controller Area Network) 노드들을 포함하는 CAN 네트워크; 및 상기 CAN 네트워크로부터 수신된 CAN 메시지가 변환된 이더넷 메시지를 임시 저장하고, 상기 이더넷 메시지를 수신할 이더넷 노드에 대한 TCP 커넥션(connection)이 완료되었는지 판단하고, 상기 TCP 커넥션이 완료되면, 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 게이트웨이를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 및 차량 내 메시지 전송 방법에 의하면, CAN 통신 방식에 따른 제어기와 이더넷 통신 방식에 따른 제어기 간의 스타트업 시간 차이로 인한 메시지 누락 현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량을 간략히 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 게이트웨이를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 차량 내에서 이종 네트워크 간의 메시지 전달 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에서 설명된 TCP 커넥션 과정을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내 메시지 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량을 간략히 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(10)은 CAN(Controller Area Network) 통신 방식을 이용하는 네트워크와 이더넷(Ethernet) 통신 방식을 이용하는 네트워크의 이종 네트워크를 포함하고, CAN 통신 방식에 따른 제어기와 이더넷 통신 방식에 따른 제어기 간의 스타트업(start-up, 또는 부팅) 시간 차이로 인해 메시지 누락 현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.
차량(10)은 게이트웨이(gateway, 100), CAN 네트워크(250) 및 이더넷 네트워크(350)를 포함할 수 있다. 차량(10)에 포함된 구성은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위해 필요한 구성을 간략히 나타낸 것이며, 필요에 따라 다른 구성이 추가되거나, 생략될 수 있음은 물론이다. 도 1에 도시된 차량(10)의 각 구성은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
도 1에서 차량(10)은 두 종류의 네트워크(250, 350)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 차량(10)은 세가지 종류 이상의 네트워크들을 포함할 수도 있다. 또한, 차량(10)은 2 이상의 카테고리로 구분되어 각각이 독립적인 토폴로지로 연결되는 복수의 CAN 네트워크들을 포함할 수도 있다.
게이트웨이(100)는 이종 네트워크(250, 350) 간의 통신이 가능하도록 어느 하나의 네트워크로부터 다른 네트워크로의 메시지의 변환 및 전달을 수행할 수 있다. 여기서, 변환은 CAN 방식의 통신 프로토콜을 이더넷 방식의 통신 프로토콜로 변환하거나, 이더넷 방식의 통신 프로토콜을 CAN 방식의 통신 프로토콜로 변환하는 것을 의미할 수 있다. 실시예에 따라, 게이트웨이(100)와 각 네트워크(250, 350) 사이에는 전기적인 연결을 제어하는 스위치가 더 포함될 수 있다.
게이트웨이(100)의 보다 상세한 구성 및 동작은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
CAN 네트워크(250)는 복수의 CAN 노드들(200-1~200-N, N은 2이상의 정수)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 CAN 네트워크(250)를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 LIN(local interconnect network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(media oriented system transport) 등의 차량용 네트워크에도 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있다.
각 CAN 노드(200-1~200-N)는 CAN 방식의 통신 프로토콜을 이용하여 다른 노드와 메시지를 송수신할 수 있다. 따라서, 각 CAN 노드(200-1~200-N)가 송수신하는 메시지는 CAN 방식의 통신 프로토콜에 따른다. 여기서, 다른 노드는 동일 네트워크(250)에 연결된 노드 또는 이종 네트워크(350)에 연결된 노드를 의미할 수 있다.
각 CAN 노드(200-1~200-N)는 차량(10)에 포함된 각종 장치를 제어하는 ECU(electronic control unit)를 의미할 수 있다. 예컨대, 각 CAN 노드(200-1~200-N)는 엔진, 트랜스미션, 파워트레인, 제동 장치, 조향 장치, 에어백, 클러스터(clutser), 도어, 윈도우, 인포테인먼트(infortainment) 중 어느 하나의 동작을 제어할 수 있는 제어기일 수 있다.
도 1에서는 CAN 노드들(200-1~200-N)과 게이트웨이(100)가 버스(bus) 토폴로지로 연결되는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 스타(star) 토폴로지, 링(ring) 토폴로지, 트리(tree) 토폴로지, 메쉬(mesh) 토폴로지 등으로 연결될 수 있다.
이더넷 네트워크(350)는 복수의 이더넷 노드들(300-1~300-M, M은 2이상의 정수)을 포함할 수 있다.
각 이더넷 노드(300-1~300-M)는 이더넷 방식의 통신 프로토콜을 이용하여 다른 노드와 메시지를 송수신할 수 있다. 따라서, 각 이더넷 노드(300-1~300-M)가 송수신하는 메시지는 이더넷 방식의 통신 프로토콜에 따른다. 여기서, 다른 노드는 동일 네트워크(350)에 연결된 노드 또는 이종 네트워크(250)에 연결된 노드를 의미할 수 있다.
각 이더넷 노드(300-1~300-M)는 차량(10)에 포함된 각종 장치를 제어하는 ECU를 의미할 수 있다. 예컨대, 각 이더넷 노드(300-1~300-M)는 엔진, 트랜스미션, 파워트레인, 제동 장치, 조향 장치, 에어백, 클러스터, 도어, 윈도우, 인포테인먼트 중 어느 하나의 동작을 제어할 수 있는 제어기일 수 있다.
도 1에서는 이더넷 노드들(300-1~300-M)과 게이트웨이(100)가 버스 토폴로지로 연결되는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 스타 토폴로지, 링 토폴로지, 트리 토폴로지, 메쉬 토폴로지 등으로 연결될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 게이트웨이를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 게이트웨이(100)는 CAN 컨트롤러(110), 게이트웨이 버퍼(120) 및 이더넷 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
CAN 컨트롤러(110)는 CAN 네트워크(250)에 대응되고, CAN 네트워크(250)와 CAN 메시지를 송수신할 수 있다.
CAN 네트워크(250)에 포함된 CAN 노드(200-1~200-N)가 이더넷 네트워크(350)에 포함된 특정 이더넷 노드(300-1~300-M)로 메시지를 전송하고자 할 경우, CAN 노드(200-1~200-N)는 CAN 메시지를 생성하여 게이트웨이(100)로 전달할 수 있다. CAN 메시지는 특정 이더넷 노드(300-1~300-M)에 대한 목적지 정보와 전달하고자 하는 데이터를 포함할 수 있다.
CAN 컨트롤러(110)는 CAN 메시지에 포함된 목적지 정보를 확인하고, 목적지 정보에 대응하는 특정 이더넷 노드(300-1~300-M)가 포함된 이더넷 네트워크(350)에서 이용되는 이더넷 방식의 통신 프로토콜로 CAN 메시지를 변환하여 이더넷 메시지를 생성할 수 있다. 변환된 이더넷 메시지는 CAN 메시지와 통신 프로토콜이 상이할 뿐, CAN 메시지와 마찬가지로 특정 이더넷 노드(300-1~300-M)에 대한 목적지 정보와 전달하고자 하는 데이터를 포함할 수 있다.
CAN 컨트롤러(110)는 생성된 이더넷 메시지를 게이트웨이 버퍼(120)로 전달할 수 있다.
또한, CAN 컨트롤러(110)는 이더넷 컨트롤러(130)로부터 CAN 노드(200-1~200-N)로 전달될 CAN 메시지를 수신하여 CAN 네트워크(250)로 전달할 수 있다.
게이트웨이 버퍼(120)는 CAN 컨트롤러(110)로부터 이더넷 메시지를 수신하여 목적지 정보에 대응하는 메모리(125-1~125-M)에 저장할 수 있다. 이더넷 메시지의 목적지 정보는 이더넷 네트워크(350)의 이더넷 노드들(300-1~300-M) 중 어느 하나에 대응할 수 있고, 메모리들(125-1~125-M) 각각은 이더넷 노드들(300-1~300-M) 각각에 대응할 수 있다. 예를 들어, 이더넷 메시지의 목적지 정보가 제3 이더넷 노드(300-3)를 나타내는 경우, 게이트웨이 버퍼(120)는 해당 이더넷 메시지를 제3 메모리(125-3)에 저장할 수 있다.
각 메모리(125-1~125-M)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크 타입(hard disk), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), 램(Random Access Memory; RAM), DRAM(Dynamic Random Access Memory), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory; ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-only Memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장 매체일 수 있다. 그리고, 각 메모리(125-1~125-M)는 독립적인 메모리 칩(chip)일 수도 있고, 하나의 메모리 칩 내에 독립적인 저장 영역일 수도 있다.
실시예에 따라, 게이트웨이 버퍼(120)에 포함된 메모리들은 이더넷 노드들(300-1~300-M)에 고정적으로 대응되는 것이 아니라, 동적으로 대응될 수 있다. 예를 들어, 이더넷 메시지의 목적지 정보와는 무관하게 이더넷 메시지가 수신된 순서대로 제1 메모리(125-1), 제2 메모리(125-2), ... 등에 이더넷 메시지가 저장될 수 있다. 이 경우, 특정 이더넷 노드에 대한 이더넷 메시지의 발생 빈도가 매우 높고 다른 일부 이더넷 노드에 대한 이더넷 메시지의 발생 빈도가 매우 낮더라도, 메모리 공간 활용의 효율을 높일 수 있다.
이더넷 컨트롤러(130)는 이더넷 네트워크(350)에 대응되고, 이더넷 네트워크(350)와 이더넷 메시지를 송수신할 수 있다.
이더넷 네트워크(350)에 포함된 이더넷 노드(300-1~300-M)가 CAN 네트워크(250)에 포함된 특정 CAN 노드(200-1~200-N)로 메시지를 전송하고자 할 경우, 이더넷 노드(300-1~300-M)는 이더넷 메시지를 생성하여 게이트웨이(100)로 전달할 수 있다. 이더넷 메시지는 특정 CAN 노드(200-1~200-N)에 대한 목적지 정보와 전달하고자 하는 데이터를 포함할 수 있다.
이더넷 컨트롤러(130)는 이더넷 메시지에 포함된 목적지 정보를 확인하고, 목적지 정보에 대응하는 특정 CAN 노드(200-1~200-N)가 포함된 CAN 네트워크(250)에서 이용되는 CAN 방식의 통신 프로토콜로 이더넷 메시지를 변환하여 CAN 메시지를 생성할 수 있다. 변환된 CAN 메시지는 이더넷 메시지와 통신 프로토콜이 상이할 뿐, 이더넷 메시지와 마찬가지로 특정 CAN 노드(200-1~200-N)에 대한 목적지 정보와 전달하고자 하는 데이터를 포함할 수 있다.
이더넷 컨트롤러(130)는 생성된 CAN 메시지를 CAN 컨트롤러(110)로 전달할 수 있다.
또한, 이더넷 컨트롤러(130)는 게이트웨이 버퍼(120)의 제1 내지 제M 메모리(125-1~125-M)에 저장된 이더넷 메시지를 해당 이더넷 노드(300-1~300-M)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 이더넷 컨트롤러(130)는 제2 메모리(125-5)에 저장된 이더넷 메시지를 제2 이더넷 노드(300-2)로 전송할 수 있다.
이더넷 컨트롤러(130)는 게이트웨이 버퍼(120)의 제1 내지 제M 메모리(125-1~125-M) 중 적어도 하나에 이더넷 메시지가 저장되는지 여부를 모니터링할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 게이트웨이 버퍼(120)는 제1 내지 제M 메모리(125-1~125-M) 중 적어도 하나에 이더넷 메시지를 저장하고 이더넷 컨트롤러(130)로 저장이 완료되었음을 알릴 수 있다.
제1 내지 제M 메모리(125-1~125-M) 중 적어도 하나에 이더넷 메시지가 저장되면, 이더넷 컨트롤러(130)는 저장된 이더넷 메시지를 즉시 이더넷 네트워크(350)로 전달하지 않고, 먼저 이더넷 메시지에 해당되는 이더넷 노드(300-1~300-M)와 TCP 커넥션(Transmission Control Protocol connection)을 시도할 수 있다. 여기서, TCP 커넥션이 완료되면, 노드들(예컨대, 이더넷 컨트롤러(130)와 이더넷 노드(300-1~300-M) 간의 패킷 교환이 가능해질 수 있다. TCP 커넥션에 대한 보다 상세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
이더넷 컨트롤러(130)는 이더넷 메시지에 해당되는 이더넷 노드(300-1~300-M)와의 TCP 커넥션을 완료한 뒤, 해당 이더넷 메시지를 이더넷 네트워크(350)로 전달하여 해당 이더넷 노드(300-1~300-M)가 수신할 수 있도록 할 수 있다.
이더넷 컨트롤러(130)에 의한 이더넷 메시지 전송이 완료되면, 게이트웨이 버퍼(120)는 제1 내지 제M 메모리(125-1~125-M)로부터 해당 이더넷 메시지를 삭제할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 차량 내에서 이종 네트워크 간의 메시지 전달 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 로컬 이벤트를 처리하기 위해, CAN 노드 P(P는 1 내지 N 중 어느 하나; 210)가 게이트 웨이(100)를 통해 이더넷 노드 A(A는 1 내지 M 중 어느 하나; 310)와 이더넷 노드 B(B는 1 내지 M 중 어느 하나; 320)로 각각 메시지 A(MSG-A)와 메시지 B(MSG-B)를 전송하는 과정이 나타나 있다.
차량(10)에 포함된 각 통신 노드(게이트웨이, CAN 노드 또는 이더넷 노드)는 슬립 모드(sleep mode)와 노멀 모드(normal mode)의 동작 모드를 가진다. 슬립 모드는 로컬 이벤트를 감지하거나, 웨이크업(wake-up) 신호를 수신 및 처리할 수 있는 최소한의 구성만이 활성화된 상태를 의미하고, 노멀 모드는 해당 통신 노드의 전체 기능을 처리할 수 있는 상태를 의미한다. 여기서, 슬립 모드의 통신 노드는 웨이크업 신호를 수신하거나 로컬 이벤트를 감지하게 되면, 시스템 부팅 절차(system booting procedure)를 거쳐 노멀 모드로 천이될 수 있다. 로컬 이벤트는 해당 통신 노드의 내부적인 모드 천이 요청(예컨대, 사용자 요청 또는 충격 감지 등)을 의미하고, 웨이크업 신호는 외부적인 모드 천이 요청을 의미할 수 있다. 웨이크업 신호는 NM(network management) 메시지 또는 웨이크업 펄스(wakeup pulse)를 포함할 수 있다.
NM 메시지는 출발지 정보 필드, 네트워크 상태 정보 필드 및 웨이크업 정보 필드를 포함할 수 있다. 출발지 정보 필드는 NM 메시지를 생성한 통신 노드의 식별자(예를 들어, 네트워크 주소)를 포함할 수 있다. 네트워크 상태 정보 필드는 NM 메시지를 전송한 통신 노드의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다. 웨이크업 정보 필드는 웨이크업 원인 및 웨이크업 원인에 따른 동작을 수행하기 위해 필요한 시간 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
웨이크업 펄스는 미리 설정된 전압 세기 및 패턴을 갖는 전기적 펄스를 의미할 수 있다.
로컬 이벤트를 감지한 CAN 노드 P(210)는 시스템 부팅 절차를 거쳐 슬립 모드로부터 노멀 모드로 천이할 수 있다. 이하에서는 각 통신 모드에서 시스템 부팅 절차에 소요되는 시간은 스타트업(startup) 시간이라 정의하기로 한다.
CAN 노드 P(210)는 노멀 모드로 천이한 뒤, 즉시 로컬 이벤트의 감지에 응답하여 NM 메시지를 게이트웨이(100)로 전송하고, NM 메시지를 수신한 게이트웨이(100)는 NM 메시지에 응답하여 시스템 부팅 절차를 거쳐 슬립 모드로부터 노멀 모드로 천이할 수 있다.
게이트웨이(100)는 노멀 모드로 천이한 뒤, NM 메시지에 응답하여 웨이크업 펄스를 이더넷 노드 A(310)와 이더넷 노드 B(320)로 전송할 수 있다.
웨이크업 펄스를 수신한 이더넷 노드 A(310)와 이더넷 노드 B(320) 각각은 웨이크업 펄스에 응답하여 슬립 모드로부터 노멀 모드로 천이하기 위해 시스템 부팅 절차를 수행할 수 있다.
이더넷 노드는 CAN 노드에 비해 복잡한 소프트웨어 스택을 가지고 별도의 AP(Application Processor)를 가지는 등의 이유로 CAN 노드에 비해 상대적으로 긴 스타트업 시간을 가질 수 있다.
CAN 노드 P(210)는 노멀 모드로 천이한 뒤, 미리 정해진 네트워크 활성화 시간(tNwActive)이 경과되면 메시지 A(MSG-A)와 메시지 B(MSG-B)를 순차적으로 게이트웨이(100)로 전송할 수 있다. CAN 노드 P(210)는 일반적인 CAN 통신 프로토콜에 따른 제어기일 수 있고, 일반적인 CAN 통신 프로토콜에 의하면 통상의 CAN 노드 및 게이트웨이의 스타트업 시간을 고려하여 정해진 네트워크 활성화 시간(tNwActive)의 경과 후에 다른 통신 노드로 메시지를 전송하게 된다. 그러나, 이더넷 노드는 CAN 노드에 비해 긴 스타트업 시간을 가지므로, 통상의 CAN 노드 및 게이트웨이의 스타트업 시간을 고려하여 정해진 네트워크 활성화 시간(tNwActive)의 경과 후에 전송된 메시지를 수신하지 못할 가능성이 존재한다. 이러한 메시지 누락은 차량(10)의 동작에 심각한 오류를 발생시킬 수 있으며, 메시지의 종류에 따라서는 운전자의 안전에 위협을 줄 수도 있다.
게이트웨이(100)는 게이트웨이 버퍼(120)를 포함하며, 게이트웨이 버퍼(120)는 각 이더넷 노드(310, 320)에 대응하는 메모리를 포함할 수 있다. 게이트웨이(100)는 CAN 노드 P(210)로부터 순차적으로 수신된 메시지 A(MSG-A)와 메시지 B(MSG-B)를 각 이더넷 노드(310, 320)에 대응하는 메모리에 저장할 수 있다.
게이트웨이(100)는 노멀 모드로 천이된 각 이더넷 노드(310, 320)와 TCP 커넥션을 시도할 수 있다.
이더넷 노드 A(310)와의 TCP 커넥션이 완료되면, 게이트웨이(100)는 메시지 A(MSG-A)를 이더넷 노드 A(310)로 전송할 수 있다.
이더넷 노드 B(320)와의 TCP 커넥션이 완료되면, 게이트웨이(100)는 메시지 B(MSG-B)를 이더넷 노드 B(320)로 전송할 수 있다.
즉, 게이트웨이(100)는 메시지 A(MSG-A)와 메시지 B(MSG-B) 각각이 수신된 시간 또는 순서와는 무관하게, 이더넷 노드 A(310)와 이더넷 노드 B(320) 각각과 TCP 커넥션이 완료된 순서대로 이더넷 노드 A(310)와 이더넷 노드 B(320) 각각으로 메시지 A(MSG-A)와 메시지 B(MSG-B) 각각을 전달할 수 있다.
예를 들어, 도 3과 같이 메시지 A(MSG-A), 그리고 메시지 B(MSG-B)가 순차적으로 수신되었더라도, 이더넷 노드 B(320)에 대한 TCP 커넥션이 이더넷 노드 A(310)에 대한 TCP 커넥션이 먼저 완료된 경우에는 도 3과 달리 이더넷 노드 B(320)에 대한 메시지 B(MSG-B)의 전송이 먼저 이루어질 수 있다.
만일 게이트웨이(100)가 게이트웨이 버퍼(120)를 포함하지 않고 메시지 A(MSG-A)와 메시지 B(MSG-B)를 수신하는 즉시 이더넷 노드 A(310)와 이더넷 노드 B(320)로 전달한다면, 이더넷 노드 A(310)와 이더넷 노드 B(320)는 시스템 부팅 절차 또는 TCP 커넥션이 완료되지 않은 상태로서, 메시지 A(MSG-A)와 메시지 B(MSG-B)를 정상적으로 수신할 수 없어 메시지 누락이 발생하게 된다.
메시지 누락을 방지하기 위한 방법으로서 게이트웨이에 포함된 버퍼가 수신된 메시지를 임시 저장하고, 모든 이더넷 노드의 시스템 부팅 절차 및 TCP 커넥션이 완료되기에 충분한 시간이 경과한 뒤 이더넷 노드 측으로 메시지를 전송하는 방법이 고려될 수도 있다. 그러나, 이러한 방법에 따르면 이더넷 노드마다 스타트업 시간이 상이하므로 시스템 부팅 절차 및 TCP 커넥션이 빨리 완료된 이더넷 노드는 시스템 부팅 절차 및 TCP 커넥션이 늦게 완료된 이더넷 노드로 인해 메시지 처리가 지연되는 문제가 발생하게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(10)에서는 게이트웨이(100)가 CAN 노드로부터 수신된 메시지를 임시 저장하고 임시 저장된 메시지는 메시지를 수신할 이더넷 노드와의 TCP 커넥션이 완료된 후 해당 이더넷 노드로 전달되므로, 메시지 누락없이 해당 이더넷 노드로 메시지가 전달될 수 있다.
또한, 특정 이더넷 노드는 스타트업 시간 및 TCP 커넥션에 소요되는 시간이 경과된 즉시 해당 메시지를 수신할 수 있어, 메시지 처리가 지연되는 문제점이 해결될 수 있다. 즉, 특정 이더넷 노드는 웨이크업 펄스를 수신한 시점으로부터 스타트업 시간 및 TCP 커넥션에 소요되는 시간이 경과한 직후 해당 메시지를 수신할 수 있게 된다.
도 4는 도 3에서 설명된 TCP 커넥션 과정을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 게이트웨이(100)와 이더넷 노드 A(310) 간의 TCP 커넥션을 예로 들어, TCP 커넥션에 대해 설명하기로 한다. 이러한 TCP 커넥션 과정은 차량(10) 내에서 다른 통신 노드들 간의 TCP 커넥션에 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. TCP 커넥션은 통신 노드들 간의 논리적인 접속을 완료하여 정확한 데이터 전송을 보장하기 위해, 사전에 세션(session)을 수립하는 동작을 의미한다.
TCP 커넥션 이전에 TCP 클라이언트(client)의 포트는 닫힌(closed) 상태이고, TCP 서버(server)의 포트는 열린(listen) 상태이다.
TCP 클라이언트인 게이트웨이(100)는 TCP 서버인 이더넷 노드 A(310)에 연결 요청을 하기 위해 SYN(synchronize sequence numbers) 데이터(또는 제1 접속 요청)를 전송할 수 있다.
이더넷 노드 A(310)는 SYN 데이터를 수신하고, SYN 데이터에 응답하여 SYN 데이터를 정상적으로 수신하였다는 것을 나타내는 제1 응답(ACK)과 게이트웨이(100)도 해당 포트를 열어달라고 요청하는 SYN 데이터(또는 제2 접속 요청)를 함께 전송할 수 있다.
게이트웨이(100)는 SYN 데이터와 제1 응답(ACK)을 수신하고 포트 연결 상태(ESTABLISHED)로 상태를 변경하고 이더넷 노드 A(310)로 SYN 데이터에 응답하여 SYN 데이터를 정상적으로 수신하였다는 것을 나타내는 제2 응답(ACK)를 전송할 수 있다.
제2 응답(ACK)을 수신한 이더넷 노드 A(310)는 포트 연결 상태(ESTABLISHED)로 상태를 변경할 수 있다.
이와 같이, 게이트웨이(100)와 이더넷 노드 A(310)가 모두 포트 연결 상태(ESTABLISHED)로 변경되면, 게이트웨이(100)와 이더넷 노드 A(310) 간의 TCP 커넥션이 완료된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내 메시지 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 차량 내 메시지 전송 방법에 대해 게이트웨이(100)의 동작을 중심으로 설명하기로 한다.
게이트웨이(100)는 CAN 네트워크(250)로부터 NM 메시지를 수신할 수 있다(S10). NM 메시지는 CAN 네트워크(250)에 포함된 CAN 노드(200-1~200-N) 중 로컬 이벤트를 감지하여 시스템 부팅 절차가 완료된 CAN 노드에 의해 생성될 수 있다.
게이트웨이(100)는 NM 메시지에 응답하여 시스템 부팅 절차를 완료하면, 이더넷 네트워크(350)로 웨이크업 펄스를 전송할 수 있다(S20). 웨이크업 펄스를 수신한 이더넷 노드(300-1~300-M)는 웨이크업 펄스에 응답하여 시스템 부팅 절차를 수행할 수 있다.
게이트웨이(100)는 CAN 네트워크(250)로부터 이더넷 노드(300-1~300-M)로 전송될 CAN 메시지를 수신하고, CAN 메시지를 이더넷 메시지로 변환한 후 변환된 이더넷 메시지(즉, CAN to 이더넷 메시지 또는 이종 네트워크 메시지)를 이더넷 노드(또는 TCP 커넥션) 별로 게이트웨이 버퍼(120)에 저장할 수 있다(S30).
게이트웨이 버퍼(120)에 이더넷 메시지가 저장되면, 게이트웨이(100)는 이더넷 메시지에 대응하는 이더넷 노드와 TCP 커넥션을 시도할 수 있다(S40).
게이트웨이(100)는 이더넷 메시지에 대응하는 이더넷 노드와의 TCP 커넥션이 완료되는지 여부를 판단할 수 있고(S50), 해당 이더넷 노드와의 TCP 커넥션이 완료될 때까지 TCP 커넥션을 시도할 수 있다(S50의 NO).
해당 이더넷 노드와의 TCP 커넥션이 완료되면(S50의 YES), 게이트웨이(100)는 해당 이더넷 노드로 게이트웨이 버퍼(120)에 임시 저장된 이더넷 메시지를 전송할 수 있다(S60).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(10)에 의하면, CAN 통신 방식에 따른 제어기와 이더넷 통신 방식에 따른 제어기 간의 스타트업 시간 차이로 인한 메시지 누락 현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.
이러한 효과는 게이트웨이(100)에 포함되어 있는 메모리를 활용함으로써 하드웨어 추가 또는 변경 없이 게이트웨이(100)의 동작을 위한 소프트웨어의 수정만으로 획득될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 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 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 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.

Claims (20)

  1. CAN(Controller Area Network) 네트워크로부터 NM(network management) 메시지를 수신하는 단계;
    상기 NM 메시지에 응답하여 이더넷(Ethernet) 네트워크로 웨이크업 펄스를 전송하는 단계;
    상기 CAN 네트워크로부터 수신된 CAN 메시지가 변환된 이더넷 메시지를 게이트웨이에 저장하는 단계; 및
    상기 이더넷 메시지를 수신할 이더넷 노드에 대한 TCP 커넥션(connection)이 완료되면, 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 차량 내 메시지 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이더넷 메시지를 저장하는 단계는, 상기 이더넷 메시지를 상기 이더넷 네트워크에 포함된 이더넷 노드 별로 저장하는 단계를 포함하는 차량 내 메시지 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 NM 메시지와 상기 CAN 메시지는 상기 CAN 네트워크에 포함되어 로컬 이벤트(local event)를 감지한 CAN 노드에 의해 생성되는 차량 내 메시지 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 CAN 노드는 상기 로컬 이벤트가 감지되면 시스템 부팅 절차를 수행하고, 상기 시스템 부팅 절차가 완료되면 즉시 상기 NM 메시지를 전송하고, 미리 정해진 네트워크 활성화 시간이 경과된 후 상기 CAN 메시지를 전송하는 차량 내 메시지 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 TCP 커넥션이 완료되는 순서대로 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 차량 내 메시지 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 TCP 커넥션은,
    상기 게이트웨이가 상기 이더넷 노드로 제1 접속 요청을 전송하는 단계;
    상기 이더넷 노드가 상기 게이트웨이로 상기 제1 접속 요청에 응답하는 제1 응답 및 제2 접속 요청을 전송하는 단계; 및
    상기 게이트웨이가 상기 이더넷 노드로 상기 제2 접속 요청에 응답하는 제2 응답을 전송하는 단계를 포함하는 차량 내 메시지 전송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이에 저장된 상기 이더넷 메시지가 복수 개 존재하는 경우, 상기 게이트웨이에 저장된 순서와는 무관하게 상기 TCP 커넥션이 완료되는 순서대로 상기 이더넷 메시지가 전송되는 차량 내 메시지 전송 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이더넷 노드는 상기 웨이크업 펄스를 수신한 시점으로부터 상기 웨이크업 펄스에 따른 스타트업 시간 및 상기 TCP 커넥션에 소요되는 시간이 경과한 직후 상기 이더넷 메시지를 수신하는 차량 내 메시지 전송 방법.
  9. 복수의 CAN(Controller Area Network) 노드들을 포함하는 CAN 네트워크;
    상기 CAN 노드들과 메시지를 송수신하는 복수의 이더넷(Ethernet) 노드들을 포함하는 이더넷 네트워크; 및
    상기 CAN 네트워크로부터 NM(network management) 메시지를 수신하고, 상기 NM 메시지에 응답하여 상기 이더넷 네트워크로 웨이크업 펄스를 전송하고, 상기 CAN 네트워크로부터 수신된 CAN 메시지가 변환된 이더넷 메시지를 저장하고, 상기 이더넷 메시지를 수신할 이더넷 노드에 대한 TCP 커넥션(connection)이 완료되면, 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 게이트웨이를 포함하는 차량.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 게이트웨이는, 상기 이더넷 메시지를 상기 이더넷 네트워크에 포함된 이더넷 노드 별로 저장하는 차량.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 NM 메시지와 상기 CAN 메시지는 로컬 이벤트(local event)를 감지한 CAN 노드에 의해 생성되는 차량.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 CAN 노드는 상기 로컬 이벤트가 감지되면 시스템 부팅 절차를 수행하고, 상기 시스템 부팅 절차가 완료되면 즉시 상기 NM 메시지를 전송하고, 미리 정해진 네트워크 활성화 시간이 경과된 후 상기 CAN 메시지를 전송하는 차량.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 게이트웨이는, 상기 TCP 커넥션이 완료되는 순서대로 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 차량.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 TCP 커넥션은,
    상기 게이트웨이가 상기 이더넷 노드로 제1 접속 요청을 전송하는 단계;
    상기 이더넷 노드가 상기 게이트웨이로 상기 제1 접속 요청에 응답하는 제1 응답 및 제2 접속 요청을 전송하는 단계; 및
    상기 게이트웨이가 상기 이더넷 노드로 상기 제2 접속 요청에 응답하는 제2 응답을 전송하는 단계를 포함하는 차량.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 게이트웨이에 저장된 상기 이더넷 메시지가 복수 개 존재하는 경우, 상기 게이트웨이에 저장된 순서와는 무관하게 상기 TCP 커넥션이 완료되는 순서대로 상기 이더넷 메시지가 전송되는 차량.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 이더넷 노드는 상기 웨이크업 펄스를 수신한 시점으로부터 상기 웨이크업 펄스에 따른 스타트업 시간 및 상기 TCP 커넥션에 소요되는 시간이 경과한 직후 상기 이더넷 메시지를 수신하는 차량.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 게이트웨이는,
    상기 CAN 메시지를 상기 이더넷 메시지로 변환하는 CAN 컨트롤러;
    상기 CAN 메시지가 변환된 상기 이더넷 메시지를 저장하는 게이트웨이 버퍼; 및
    상기 게이트웨이 버퍼에 저장된 상기 이더넷 메시지를 상기 이더넷 노드로 전송하는 이더넷 컨트롤러를 포함하는 차량.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 게이트웨이 버퍼는 상기 복수의 이더넷 노드들 각각에 대응하는 복수의 메모리들을 포함하는 차량.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 이더넷 메시지의 전송이 완료되면, 상기 게이트웨이 버퍼는 상기 이더넷 메시지를 삭제하는 차량.
  20. 복수의 CAN(Controller Area Network) 노드들을 포함하는 CAN 네트워크; 및
    상기 CAN 네트워크로부터 수신된 CAN 메시지가 변환된 이더넷 메시지를 임시 저장하고, 상기 이더넷 메시지를 수신할 이더넷 노드에 대한 TCP 커넥션(connection)이 완료되었는지 판단하고, 상기 TCP 커넥션이 완료되면, 상기 이더넷 노드로 상기 이더넷 메시지를 전송하는 게이트웨이를 포함하는 차량.
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