KR20210066554A - 차량 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 제어 장치는 외부 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 프로토콜 전환을 수행하고, 내부 통신 방식에 따라 정해진 주기로 데이터를 전송하되 상기 데이터에 대한 수신 응답(ACK) 메시지의 수신 여부를 확인하여 데이터를 전송하도록 제어하는 프로세서;를 포함할 수 있다.

Description

차량 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING A VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 제어를 위한 데이터 전송 시 메시지 누락을 방지하기 위한 기술에 관한 것이다.
자동차 전자기기의 발전에 따라 차량 내 적용 제어기 수와 상호 협업 제어 증가로 인한 통신 데이터 량 증가에 따라 CAN(Controller Area Network) 버스 로드가 지속적으로 증가하고 있다. 이는, 자동차 내의 메카닉(기계식) 시스템이 일렉트로닉(전자식) 시스템으로 변화함에 따라 차량 제어장치와 센서도 훨씬 복잡해지고 많아지기 때문이다. 이러한 시스템의 변화 및 발전으로 기존의 통신 속도와 대역폭으로는 대량의 데이터 처리가 힘든 상황이며, 이에 차량 제조업체들은 CAN을 이용한 차량 네트워크에 대한 한계를 해결하기 위한 요구가 대두된 상태이다.
한편, 아직까지 북미 진단 통신 법규 및 외부 진단 인프라는 CAN 통신을 사용하고 있는 상황이다. 이에 표준 사양을 만족하면서 외부 진단 장비와의 호환성을 유지하기 위한 효율적인 차량 통신 방안이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예는 차량 제어 시스템에서 진단 메시지의 누락을 방지하기 위한 차량 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시예는 차량 제어 시스템에서 이종 프로토콜간의 진단 메시지를 호환하기 위한 차량 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 차량 제어 시스템에서 정해진 크기로 분할된 프레임의 송수신을 보장하며 진단을 수행하는 차량 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 차량 제어 시스템에서 게이트웨이의 통과시 프로토콜 전환을 수행하는 차량 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 차량 제어 시스템에서 데이터의 전송 성공 여부를 확인하여 다음 데이터를 전송하도록 제어하는 차량 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 차량 제어 시스템에서 표준 진단 규격을 위한 이종 프로토콜을 적응적으로 구성하는 차량 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
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 제어 장치는, 외부 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 프로토콜 전환을 수행하고, 내부 통신 방식에 따라 정해진 주기로 데이터를 전송하되 상기 데이터에 대한 수신 응답(ACK) 메시지의 수신 여부를 확인하여 데이터를 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 외부 진단기는 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하는 진단기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 외부 진단기로부터 CAN 프로토콜 진단 메시지를 수신하여, 이더넷(Ethernet) 프로토콜로 전환을 수행하는 게이트웨이와 상기 이더넷 프로토콜을 통해 통신을 수행하는 적어도 하나 이상의 내부 제어기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 수신된 진단 메시지를 CAN 통신을 위한 정해진 데이터 프레임 크기와 비교하여 제 1 프레임 및 적어도 하나 이상의 연속 프레임으로 구성하고, 상기 프레임의 전송 간격을 11ms로 설정하여 전송하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 CAN 통신을 위해 8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 내부 제어기로부터 전송된 데이터 프레임에 대한 수신 응답 (ACK)메시지를 수신한 후, 다음 데이터 프레임을 전송하도록 제어하며, 여기서 상기 내부 제어기는 전자 제어 유닛(ECU)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 10ms 주기로 버퍼를 확인하여 데이터 프레임 전송을 제어하며, 상기 버퍼는 FIFO(First input first output) 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 소켓 어댑터(Socket Adaptor) 계층을 구비하여 상기 진단 메시지를 수신하며, 이더넷 계층(EthDiag)을 구비하여 수신된 진단 메시지를 이더넷 프로토콜 메시지로 전환하고, 상기 전환된 이더넷 프로토콜 메시지를 내부 이더넷 제어기로 전송하는 라우터 계층(PDU(PDU Protocol Data Unit) Router)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 외부 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 프로토콜 전환을 수행하고, 내부 통신 방식에 따라 정해진 주기로 데이터를 전송하되 상기 데이터에 대한 수신 응답(ACK) 메시지의 수신 여부를 확인하여 데이터를 전송하도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 진단 메시지를 수신하는 단계는, CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하는 진단 메시지를 확인하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는, 상기 수신된 CAN 프로토콜 진단 메시지를 이더넷(Ethernet) 프로토콜 메시지로 전환하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는, 상기 수신된 진단 메시지를 CAN 통신을 위한 정해진 데이터 프레임 크기와 비교하여 제 1 프레임 및 연속 프레임으로 구성하고, 상기 프레임의 전송 간격을 11ms로 설정하여 전송하도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는, 상기 CAN 통신을 위해 8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는, 전송된 데이터 프레임에 대한 수신 응답 (ACK)메시지를 수신한 후, 다음 데이터 프레임을 전송하도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는, 10ms 주기로 버퍼를 확인하여 데이터 프레임 전송하도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 기술은 진단 메시지의 누락을 방지하기 위하여, 이종 프로토콜간에 프로토콜 전환을 수행하며, 전환된 라이팅 패킷을 임시 저장하여 데이터의 누락 없이 데이터를 송수신하도록 지원한다. 이때, 상기 데이터 전송을 위해 정해진 전송 주기로 제어하며, 이전에 전송된 데이터에 대한 수신 응답 메시지를 확인하여 데이터 전송을 제어함으로써, 진단시 메시지 누락을 방지하는 효과를 가진다.
이러한 본 기술은 정해진 크기의 TP 전송을 수행하여 표준 사양을 만족하고, 또한 외부 진단 장비와 내부 진단 장비와의 호환성을 유지하여 진단을 수행함에 따라, 내부 제어기간의 대용량의 데이터에 대한 처리 속도 및 데이터 통신을 보장하며, 진단을 수행하는 효과를 제공한다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 통신 방식을 간략히 설명한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 통신을 이용한 진단 수행 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷(Ethernet) 통신을 이용한 차량에 대한 CAN 진단 수행 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 프로토콜 진단시 프로토콜 변환을 위한 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 절차를 설명하기 위한 시그널링 흐름도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷(Ethernet) 통신을 이용한 차량에 대한 차량 진단 제어 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
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.
이하, 도 1 내지 도 9을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120), 표시부(130), 프로세서(140), 및 알람부(150)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 무선 또는 유선 연결을 통해 신호를 송신 및 수신하기 위해 다양한 전자 회로로 구현되는 하드웨어 장치로서, 본 발명에서는 CAN 통신, CAN-FD 통신, 린(LIN) 통신, 이더넷(Ethernet) 통신 등을 통해 차량 내 통신을 수행하며, 차량 외부의 서버(20) 및 외부 진단기(200) 등과의 통신을 위해 이동통신 유닛, DMB 모듈이나 DVB-H 모듈과 같은 방송수신 유닛, 블루투스 모듈인 지그비 모듈 또는 NEC 모듈과 같은 근거리 통신 유닛, 와이파이 통신 유닛 등 다양한 통신 유닛을 포함할 수 있다.
저장부(120)는 통신부(110)를 통해 서버(20)로부터 수신한 차량 무선 업데이트를 위해 다운로드한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(120)는 프로세서(140)에 의해 판단된 네트워크 부하, 차량 전원 상태, 배터리 상태, 잔여 롬데이터 전송 예상시간 중 적어도 하나 이상을 저장할 수 있다. 저장부(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
표시부(130)는 프로세서(140)에 의해 제어되어, 차량의 무선 업데이트에 대한 사용자 인증을 승인 받기 위한 화면을 표시할 수 있다. 표시부(130)는 헤드업 디스플레이(HUD), 클러스터, AVN(Audio Video Navigation) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 표시부(130)는 액정 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD, Thin Film Transistor-LCD), 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED, Organic LED) 디스플레이, 능동형 OLED(AMOLED, Active Matrix OLED) 디스플레이, 플렉서블 디스플레이(flexible display), 벤디드 디스플레이(bended display), 그리고 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 중 일부 디스플레이는 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 반투명형으로 구성되는 투명 디스플레이(transparent display)로 구현될 수 있다. 또한, 표시부(130)는 터치 패널을 포함하는 터치스크린(touchscreen)으로서 마련되어 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
프로세서(140)는 통신부(110), 저장부(120), 표시부(130), 알람부(150) 등과 전기적으로 연결될 수 있고, 각 구성들을 전기적으로 제어할 수 있으며, 소프트웨어의 명령을 실행하는 전기 회로가 될 수 있으며, 이에 의해 후술하는 다양한 데이터 처리 및 계산을 수행할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 예에 따라 프로세서(140)는 외부 진단기의 메시지를 확인한 후, 해당 메시지의 전송 프로토콜에 따라 차량 내 발생된 데이터를 표준화된 메시지 형태 또는 향상된 데이터 전송을 위한 메시지 형태로 구성하여 송수신할 수 있다. 이때, 프로세서(140)는 이더넷 제어기 진단을 위해 CAN-Ethernet간 프로토콜 변환 및 진단 플로우(flow) 제어를 수행한다. 또한, CAN 진단기에서 게이트웨이를 거쳐 이더넷 제어기를 진단할 경우, 진단기로부터 발생된 진단 메시지를 정해진 데이터 크기로 분할하고, 구성된 연속적인 프레임 (Consecutive Frame)의 전송 간격을 11ms으로 송신하도록 제어한다. 또한, 전송된 데이터 프레임에 대한 수신 응답 (ACK)메시지를 수신한 후, 다음 데이터 프레임을 전송하도록 제어한다. 이때, 상기 수신 응답 메시지를 확인하여 구비된 버퍼의 데이터를 10ms 주기로 확인하여 데이터 프레임을 전송하도록 제어한다.
외부 진단기(200)는 차량에서 또는 외부에서 차량내의 다수의 ECU, 시스템을 진단하기 위한 기기로, 개별 ECU 뿐만 아니라, 여러 개의 유스케이스창을 통해 전체 시스템 또는 차량의 진단 데이터를 확인할 수 있다. 사용자의 필요에 따라 직접적인 액세스하거나, 원거리(무선)에서 차량의 원격 진단을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 예에 따라 외부 진단기(200)는 차량 시험 주행, 해외 생산 공장에 있는 차량, 서비스 센터의 고객 차량 등을 진단할 수 있다. 외부 진단기(200)의 사향 및 성능에 따라 모든 ECU에 대해 ECU별 폴트 메모리 발생 여부를 그래픽으로 구분하여 표시하거나, 확인된 DTC를 상태 플래그, 환경 데이터 및 오류 조건과 함께 표시, 설치된 ECU에 대한 일반 정보 수집, 특히 본 발명의 일 예에 따른 진단 데이터 및 CAN 신호를 측정하고, 측정값을 그래픽으로 표시할 수 있다.
알람부(150)는 사용자로부터 승인을 받기 위한 화면을 표시부(130)에 표시할 때 사용자에게 승인을 위한 알림을 출력할 수 있다.
이하 본 발명이 적용되는 CAN 통신을 간략하게 설명하고자 한다. 이는 도 2의 CAN 시스템을 도시한 블록도를 참고하여 설명하고자 한다.
도 2를 참조하면, CAN은 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 규격으로, 차량 내 다수의 전자 제어 유닛 (Electronic control unit, ECU)들은 CAN 프로토콜을 사용하여 통신을 수행한다. 상기 CAN 프로토콜은 초기에 차량 네트워크용으로 개발되었으나 최근에는 차량뿐만 아니라 산업 전 분야에 폭넓게 적용되고 있다. 본 발명의 적용되는 CAN의 특징으로 살펴보면 아래와 장점을 가진다.
하나의 CAN 버스에 여러 ECU들이 연결되어 있으며, CAN 버스를 통해 다수의 ECU들이 메시지를 주고 받을 수 있다. CAN 통신은 각 노드의 주소에 의해 데이터가 교환되는 것이 아니라 메시지의 우선순위에 따라 ID(IDentifier)를 할당하고, 상기 ID를 통해 메시지를 구별하는 방식을 사용한다. 즉, 임의의 ECU 1가 메시지를 전송했다면, ECU 1를 제외한 나머지 노드인 ECU 2 및 ECU 3은 상기 ECU 1가 전송한 메시지가 자신에게 필요한 메시지인지를 ID기반으로 판단한다. 상기 ID를 기반으로 자신에게 필요하다면 받아들이고, 아니라면 무시하는 형태로 통신을 수행한다.
CAN을 기반으로 해당 네트워크에서는 모든 ECU가 마스터가 되어 CAN 버스가 비어 있을 때 즉, 버스 상태가 아이들(idle)라면 언제든지 메시지 전송이 가능하다. 이때, CAN 버스에서 우선순위(식별자, ID)에 따라 메시지 전송이 가능함에 따라, 동시에 전송될 수 없다. 즉, 우선순위가 높은 메시지의 전송이 먼저 수행된 후, 우선순위가 낮은 메시지의 전송 가능하다. 이에 CAN 통신은 여러 개의 CAN 디바이스가 서로 통신할 수 있는 안정적인 네트워크(다중 통신 방식, Multi Master 방식)를 제공하며, 다수의 ECU들이 단일의 CAN 인터페이스만 보유함에 따라, 점점 증가하는 차량내의 ECU들을 고려하더라도, 시스템 전체 비용과 중량을 줄일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
본 발명에 적용되는 ECU는 차량내에 사용되는 많은 전자 제어 장치들을 포함하며, Airbag Control Unit(ACU), Engine Control Unit(ECU), Transmission Control Unit(TCU), Brake Control Unit(BCU), On-Board-Diagnostics(OBD) 등을 포함하며, 최근 5G 서비스를 기반으로 한 자율주행 차량의 서비스 및 사용자의 서비스 요구에 따라 새롭게 대두되는 다양한 전자 제어 장치들을 포함할 수 있다. 이러한, 전자 제어 장치들의 증가로 인하여 더 많은 데이터 전송을 위한 통신 속도 및 대역폭 증가로 인한 자동차 부품업체 및 통신장비 간 차량용 이더넷 개발을 위한 협업이 활발히 논의되는 실정이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 통신을 이용한 진단 수행 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 진단기를 통하여 차량 내 제어기 진단 수행 시, 게이트웨이(Gateway)를 거쳐 대상 제어기와 진단을 위한 통신을 송/수신한다. 진단기 ↔ 게이트웨이(Gateway), 게이트웨이(Gateway) ↔ 제어기 간 통신이 모두 CAN 통신이므로, 진단기와 대상 제어기가 직접(Direct)로 연결되지 않아도 즉, 게이트웨이(Gateway)가 바이패스(By-pass)만 수행하면 되기에, 진단시 어떠한 문제가 존재하지 않는다. 상기 CAN 데이터의 프레임 구조는 기본적으로 최대 8 바이트(bytes)까지의 데이터 전송을 위해 사용 가능하다.
설명한 바와 같이, 현재 가장 많이 쓰이는 차량 내 네트워크는 CAN 통신이다. 그러나 전자 제어 장치들의 수가 증가함에 따라 데이터의 속도나 유연성, 특히, 고속의 자율 주행 차에는 적합하지 않다는 지적이 존재하고 있다. 이러한 통신 환경의 요구로 인하여 최근 '이더넷' 통신에 대한 기술 적용이 활발한 요구되는 실정이며, 이는 고속?대용량 데이터 전송이 가능하기 때문이다. 즉, CAN 통신과 이더넷, 2개 통신 시스템을 함께 사용하는 게 추세로 기술이 요구되고 있는 실정이다. 그러나 상호 케이블간의 호환성이 보장되지 않음에 따라 통신상 혼선이 발생되는 문제가 존재할 수 있다.
이러한 문제점 및 환경적 요구를 해결하고자 본 발명의 일 실시 예에서는 외부 CAN 통신과 내부 이더넷 통신간의 프로토콜 호환성을 유지하며 진단을 수행하는 방안을 제공하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷(Ethernet) 통신을 이용한 차량에 대한 CAN 진단 수행 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 차량 내에 이더넷(Ethernet)으로 연결된 제어기가 탑재되고 있는 경우, CAN 진단기(400)로 인한 진단은 이더넷(Ethernet)제어기 (420)진단을 위해 CAN-Ethernet간 프로토콜 변환 및 진단 플로우(flow)제어를 위한 기능 필요하다. 이때 이더넷 전송 제어 프로토콜(Ethernet TCP(Transmission Control Protocol))의 특성으로 인해, 수신측으로부터 ACK를 늦게 받을 경우 진단 프로토콜 문제가 발생할 여지가 있다.
따라서, 본 발명에서는 이종 프로토콜 간의 진단시 발생할 수 있는 문제점을 확인하고, 이를 해결하기 위한 방안을 제공하고자 한다.
보다 구체적으로, 대용량 데이터(8-byte 이상) 전송하는 경우를 설명하고자 한다. 송신측에서 제1 프레임(First Frame)을 보내면, 수신측에서는 Flow Control을 통하여 연속된 메시지 송신 규칙을 알려준다. 이후, 송신측은 수신한 송신규칙에 따라 나머지 데이터를 연속 프레임(Consecutive Frame)으로 송신한다. 여기서, CAN 프로토콜은 최대 8바이트를 전송할 수 있기 때문에, 9바이트 이상의 데이터를 보내기 위해서는 쪼개어 전송해야 한다. 일 예로, 25바이트의 데이터를 전송하는 경우 송신측에서는 연속 프레임 3개를 구성하여 데이터를 전송하게 된다.
그 후, TCP는 송신 프레임에 대해 수신측으로부터 ACK를 수신해야 이전의제대데이터가 제대로 송신된 것으로 판단한다. 따라서, 게이트웨이(410)가 Consecutive Frame을 연속적으로 보내기 위해서, 다음 Consecutive Frame을 받기 전에, 이전 Consecutive Frame에 대한 ACK를 받아야 한다. 하지만, 이전 Consecutive Frame(#1)의 ACK이 다음 Consecutive Frame(#2) 보다 늦게 올 경우, 게이트웨이는 이전 Frame(#1) 전송의 완료여부를 알 수 없기 때문에 새로운 프레임(#2)를 라우팅할 수 없다. 한편, 게이트웨이는 버퍼 기능이 없기 때문에 해당 Frame(#2)은 라우팅에서 누락되게 된다. 이에 ACK 미수신에 의한 라우팅 누락 방지 필요하다.
이에, 본 발명의 일 실시 예에서는 이종 프로토콜의 진단시 발생할 수 있는 문제를 방지하기 위한 진단 절차를 제공하고자 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 프로토콜 진단시 프로토콜 변환을 위한 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따라 소프트웨어플랫폼은 EthDiag 모듈을 신규로 구성하여, CAN Protocol과 Ethernet Protocol 간의 차이를 극복할 수 있다. 해당 EthDiag 모듈은 CAN ↔ Ethernet Gateway 제어기와 Ethernet 제어기에 탑재될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 마이컴, 메모리와 같은 특정 H/W 교체가 아닌, ECU S/W TP구조의 간단한 수정 절차만으로 본 기술이 적용 가능하다. 이에 별도의 장비 구비 교체에 따른 비용 상승이 없이, 진단을 수행할 수 있다.
① Gateway 제어기에서의 기능: CAN Protocol을 Ethernet Protocol로 변환하여, 메시지에 대한 By-Pass를 수행한다. 이는 Gateway 제어기의 EthDiag 모듈에 필요한 기능이다.
② Ethernet 제어기에서의 기능: CAN 대용량 데이터 송수신을 위한 Flow Control 기능이다.
이하 도 7을 참고하여 본 발명에 따른 진단 절차를 설명하고자 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 절차를 설명하기 위한 시그널링 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, CAN 통신은 기본적으로 데이터를 최대 8바이트까지 사용 가능하다. 이러한 이유로 8바이트 이상의 데이터를 보내기 위해서는 CAN TP (Transport Protocol)을 사용하는데 8바이트 이하일 경우 Single Frame을 사용하며 반면에 8바이트 초과 시, First Frame과 Flow Control, Consecutive Frame의 조합을 사용하여 데이터를 전달한다. 즉, 8바이트를 초과하는 데이터를 보낼 제어기는 최초 First Frame을 통해서 전체 데이터 길이 (FF_DL)를 PCI (Protocol Control Information, CAN 데이터 필드는 PCI: 메시지를 구분하는 정보와 Data: 실제 payload 데이터로 구성됨) Field에 넣어 8바이트까지만 전송하면 이를 수신하는 제어기에서는 Flow Control을 보내서 얼마만큼의 데이터를 한 번에 보낼지, 얼마 간격으로 보낼지에 대한 정보를 알려준다. 그 이후 나머지 데이터에 대해서 Consecutive Frame을 전송하게 된다. 일 예로, 본 발명에 따라 25바이트를 전송하는 경우, 최초 프레임을 통해 전체 데이터 길이 25바이트를 PCI를 통해 지시하고, 3개의 Consecutive Frame임이 발생함을 지시한다.
이에, CAN 진단기에서 게이트웨이를 거쳐 이더넷 제어기를 진단할 경우, Gateway 제어기는 CAN Protocol 메시지를 Ethernet Protocol로 변환하도록 제어한다. 일 예로, Gateway 제어기는 EthDiag 모듈에 이종 프로토콜을 확인한다. 이때, 진단기는 Consecutive Frame 간격을 11ms으로 송신한다. 상기 프레임 전송 간격을 11ms로 설정함에 따라, Gateway의 TCP는 이전 송신에 대한 ACK를 수신해야 새로운 패킷을 송신할 수 있다. 따라서, TCP 송신은 인터럽트로 짧은 간격으로 연이어 송신하지 않고 10ms 주기로 ACK 수신 상태를 확인하고 새로운 패킷을 송신하고, 진단기는 10ms보다 긴 간격인 11ms로 Consecutive Frame을 송신하도록 제어한다.
따라서, Gateway에서 Consecutive Frame간격이 다르더라도 진단 프로토콜상 문제가 되지 않는다. 또한, Gateway에서 진단 데이터 라우팅시 지연시간이 증가할 수 있지만, 진단 프로토콜상 문제가 되지 않으며, 데이터의 가공 없이 라이팅 시간만 제어하므로 패킷 수신단의 기능 변경은 없는 장점이 있다.
설명한 바와 같이, CAN 진단기를 이용한 이더넷 제어기 진단시 누락 방지를 위해 EthDiag 모듈에 소켓 어댑터를 통해 TCP ACK 메시지를 버퍼에 저장하고, 이를 확인하여 정해진 전송 간격으로 데이터 송신을 수행하도록 제어한다. 보다 구체적으로, Gateway의 Ethdiag 모듈에 FIFO 버퍼를 두어 CAN→Ethernet으로 라우팅할 패킷을 저장한다. 상기 Ethdiag 모듈이 주기적으로 FIFO 버퍼을 확인하여 버퍼에 데이터가 있을 경우 TCP ACK 수신 상태를 확인한다. 상기 TCP ACK가 수신되어 있을 시 FIFO 버퍼의 데이터를 하나씩 송신하도록 제어한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이더넷 통신을 수행하는 차량 진단 제어 순서도이다.
도 8을 참조하면, 제어기는 외부 제어기(진단기)로부터 CAN 진단 프레임 메시지를 수신한다(S800). 수신된 CAN 프레임 메시지에 대하여 내부 통신 방식에 따라 이더넷 통신 프레임으로 통신 프로토콜을 전환한다(S805). 상기 이더넷 데이터 프레임을 EthDiag 모듈의 FIFO 버퍼에 저장한다(S810).
이때, 상기 EthDiag 모듈의 데이터 전송을 위한 ACK 주기를 10ms(S850)로 설정하여, EthDiag 모듈은 FIFO 버퍼의 데이터 존재 여부를 확인(S855)하여 데이터를 하나씩 송신하도록 제어한다.
이에, 이전 TCP 전송에 대한 ACK을 수신하는 확인하여(S820), ACK이 수신되는 경우, EthDiag내의 FIFO 버퍼의 TCP 데이터를 송신하도록 제어한다(S825).
본 발명이 적용되는 AUTOSAR 표준을 고려하면, 이더넷 통신 구조상 Socket Adaptor를 통하여 수신된 메시지를 DoIP를 거쳐 PDU Router로 전달할 수 있다. 이러한 통신 상황을 고려하여 본 발명에서는 Socket Adaptor를 통하여 수신된 메시지를“EthDiag”라는 별도의 모듈에 저장함으로써, 메시지가 누락되지 않도록 보장한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 9를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 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 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 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 (15)

  1. 외부 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부를 통해 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 프로토콜 전환을 수행하고, 내부 통신 방식에 따라 정해진 주기로 데이터를 전송하되 상기 데이터에 대한 수신 응답(ACK) 메시지의 수신 여부를 확인하여 데이터를 전송하도록 제어하는 프로세서;
    를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 진단기는 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하는 진단기를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 진단기로부터 CAN 프로토콜 진단 메시지를 수신하여, 이더넷(Ethernet) 프로토콜 메시지로 전환을 수행하는 게이트웨이와 상기 이더넷 프로토콜을 통해 통신을 수행하는 적어도 하나 이상의 내부 제어기를 더 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수신된 진단 메시지를 CAN 통신을 위한 정해진 데이터 프레임 크기와 비교하여 제 1 프레임 및 적어도 하나 이상의 연속 프레임으로 구성하고, 상기 프레임의 전송 간격을 11ms로 설정하여 전송하도록 제어함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 CAN 통신을 위해 8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    내부 제어기로부터 전송된 데이터 프레임에 대한 수신 응답 (ACK)메시지를 수신한 후, 다음 데이터 프레임을 전송하도록 제어하며,
    상기 내부 제어기는 전자 제어 유닛(ECU)을 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 프로세서는,
    10ms 주기로 버퍼를 확인하여 데이터 프레임 전송을 제어하며,
    상기 버퍼는 FIFO(First input first output) 버퍼를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는
    소켓 어댑터(Socket Adaptor) 계층을 구비하여 상기 진단 메시지를 수신하며,
    이더넷 계층(EthDiag)을 구비하여 수신된 진단 메시지를 이더넷 프로토콜 메시지로 전환하고,
    상기 전환된 이더넷 프로토콜 메시지를 내부 이더넷 제어기로 전송하는 라우터 계층(PDU(PDU Protocol Data Unit) Router)을 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
  9. 외부 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 프로토콜 전환을 수행하고, 내부 통신 방식에 따라 정해진 주기로 데이터를 전송하되 상기 데이터에 대한 수신 응답(ACK) 메시지의 수신 여부를 확인하여 데이터를 전송하도록 제어하는 단계를;
    를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 진단 메시지를 수신하는 단계는,
    CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하는 진단 메시지를 확인하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는,
    상기 수신된 CAN 프로토콜 진단 메시지를 이더넷(Ethernet) 프로토콜 메시지로 전환하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는,
    상기 수신된 진단 메시지를 CAN 통신을 위한 정해진 데이터 프레임 크기와 비교하여 제 1 프레임 및 연속 프레임으로 구성하고, 상기 프레임의 전송 간격을 11ms로 설정하여 전송하도록 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는,
    상기 CAN 통신을 위해 8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는,
    전송된 데이터 프레임에 대한 수신 응답 (ACK)메시지를 수신한 후, 다음 데이터 프레임을 전송하도록 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 데이터를 전송하도록 제어하는 단계는,
    10ms 주기로 버퍼를 확인하여 데이터 프레임 전송하도록 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
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