KR20230086380A - 차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법에 대한 것이다. 본 발명은, 오토사 기반의 차량용 이더넷 제어기에 있어서, 이더넷 인터페이스와 연결된 TCP/IP 스택과 PDUR 모듈 사이에서 이더넷 메시지를 전달하는 소켓 어댑터 모듈을 포함하고, 상기 소켓 어댑터 모듈은 오픈 가능한 소켓의 개수인 소켓 오픈 허용 개수에 따라 소켓을 처리하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법을 제공한다.

Description

차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법 {VEHICULAR ETHERNET CONTROLLER AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 오토사 플랫폼이 적용된 차량에 있어서 효과적인 이더넷 통신의 제어가 가능한 차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법에 대한 것이다.
오토사(AUTomotive Open System Architecture: AUTOSAR)는 여러 완성차 제조사, 차량 부품 제조사, 개발 도구 생산자 및 반도체 제조사가 참여하고 있는 차량 전장부품용 임베디드 소프트웨어 사용 급증에 대응하기 위한 표준화 플랫폼이다.
과거 차량에 사용되는 버스 시스템은 CAN, LIN, FlexRay, MOST 등의 통신 규격을 사용하는 것이 일반적이었으나, 차량 내 전자제어기기 및 멀티미디어 기기의 증가에 따라 이더넷(Ethernet) 통신이 차량에 적용되고 있다.
이더넷은 AUTOSAR 버전 4.0 이후 AUTOSAR 표준의 일부가 되었다. CAN이나 LIN, FlexRay 인터페이스는 AUTOSAR의 프로토콜 데이터 유닛(PDU) 인터페이스에 직접적으로 구현되는 반면, 이더넷 인터페이스(EthIf)에서는 원시 데이터를 TCP/IP 스택으로 우회시키거나 TCP/IP 스택에서 직접 데이터를 수신한다.
TCP/IP 프로토콜에서는 소켓(Socket)을 사용하는데, 소켓은 IP 주소와 원격/로컬 종단 노드의 포트로 식별된다. 소켓을 통해 패킷 지향적 UDP와 접속 지향적 TCP 사용자 데이터를 TCP/IP 스택에서 애플리케이션, 또는 그 반대 방향으로 경로를 지정할 수 있다. 그러나, 이러한 개념은 AUTOSAR의 PDU 개념과는 호환이 되지 않는다. 이를 위해, 소켓 기반의 통신을 PDU 기반으로 변환하거나 그 반대방향으로 변환하는 소켓 어댑터 모듈(SoAd)이 구비된다.
대한민국 공개특허 제10-2020-0030167호
그런데, 소켓 어댑터 모듈에서 처리하여야 할 소켓이 급증하는 경우 소켓의 처리가 효율적으로 이루어지지 않는 문제점이 존재한다.
본 발명은, 오토사 기반의 이더넷 통신에 있어서 소켓을 효율적으로 처리할 수 있는 차량용 이더넷 제어기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 오토사 기반의 차량용 이더넷 제어기에 있어서, 이더넷 인터페이스와 연결된 TCP/IP 스택과 PDUR 모듈 사이에서 이더넷 메시지를 전달하는 소켓 어댑터 모듈을 포함하고, 상기 소켓 어댑터 모듈은 오픈 가능한 소켓의 개수인 소켓 오픈 허용 개수에 따라 소켓을 처리하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 소켓 어댑터 모듈은, 상기 소켓 오픈 허용 개수에 따라 상기 소켓의 처리를 제어하는 소켓 오픈 제어부를 포함한다.
또한, 상기 소켓 오픈 제어부는 오토사 기반 소트프웨어 개발 툴의 설정창에 의해 상기 소켓 오픈 허용 개수를 입력받을 수 있다.
또한, 상기 소켓 어댑터 모듈은, 상기 소켓의 처리 우선순위에 따라 상기 상기 소켓을 처리할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소켓 어댑터 모듈은, 상기 우선순위에 따라 상기 소켓들의 소켓 제어 리스트를 생성하는 소켓 제어 리스트 관리부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소켓 제어 리스트 관리부는, 상기 소켓 오픈 허용 개수와 상기 우선순위에 따라 복수의 소켓 제어 리스트를 생성할 수 있다.
본 발명은, 오토사 기반의 차량용 이더넷 제어기의 제어 방법에 있어서, (a) 소켓 어댑터 모듈이 이더넷 메시지의 전송을 위한 소켓 처리 요청을 받는 단계; 및 (b) 상기 소켓 어댑터 모듈이 상기 소켓 처리 요청에 따른 소켓을, 오픈 가능한 소켓의 개수인 소켓 오픈 허용 개수에 따라 처리하는 단계;를 포함하는 차량용 이더넷 제어기의 제어 방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 소켓 오픈 허용 개수의 설정값을 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 소켓의 처리 우선순위를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 우선순위에 따라 상기 소켓들의 소켓 제어 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 소켓 오픈 허용 개수와 상기 우선순위에 따라 복수의 소켓 제어 리스트를 생성할 수 있다.
종래, 오토사 기반의 이더넷 통신에서는 소켓 어댑터 모듈은 소케 제어 요청 목록에 있는 항목을 모두 처리하도록 설정됨에 따라, 처리하여야 할 소켓이 많은 경우 처리 시간 초과로 태스크 지연이 발생하는 문제점이 있었다.
이에 대해, 본 발명에 따르면 한번에 처리하여야 할 소켓 개수를 지정하는 한편, 소켓 처리의 우선순위를 부여함으로써 소켓 처리 지연 및 태스크 지연을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 제어기가 사용되는 차량 통신 환경을 설명하는 도면이다.
제 1 제어기(10)는 차량의 특정 기능을 제어하는 제어기(Elctronic Control Unit: ECU)이고, 제 1 제어기(10)는 이더넷 통신을 위한 스위치(20)를 통해 제 2 제어기(30), 센서(40) 또는 액추에이터(50) 등에 연결될 수 있다. 스위치(20)는 이더넷 네트워크를 구성하기 위한 게이트웨이일 수 있다. 또한, 제 2 제어기(30)는 제 1 제어기(10)와 이더넷 통신을 통해 데이터를 주고 받을 수 있고, 제 1 제어기(10)에 구비되는 이더넷 통신 제어 구성을 동일하게 구비할 수 있다.
제 1 제어기(10) 및/또는 제 2 제어기는 이하에서 설명될 차량용 이더넷 제어기의 구성을 포함하여 구비될 수 있다. 이하에서는 제 1 제어기(10)를 차량용 이더넷 제어기로서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 제어기의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 차량용 이더넷 제어기(10)는 오토사 기반으로 구성될 수 있다.
오토사 런타임 환경(RunTime Environment: RTE)(100)은 개별 응용프로그램(Application layer)을 베이직 소프트웨어(Basic SoftWare: BSW)와 연결하는 기능을 수행한다. RTE(100)는 응용프로그램과 BSW 간의 통신과 데이터 전송을 구현하고 러너블(Runnable)의 실행을 관리한다.
COM 모듈(110)은 RTE(100)로부터 전달된 신호(signal)로부터 PDU(Protocol Data Unit)을 생성하고, PDUR 모듈(120)은 COM 모듈(110)로부터 전달된 PDU를, 신호의 통신 프로토콜에 따라 해당하는 통신 인터페이스로 전달한다. PDUR 모듈(120)은 신호가 CAN 메시지인 경우 CAN 통신 모듈(162)을 통해 CAN 인터페이스(160)로 전달하고, 신호가 LIN 메시지인 경우 LIN 통신 모듈(172)을 통해 LIN 인터페이스(170)로 전달할 수 있다.
그런데, 신호가 이더넷 메시지인 경우 PDUR 모듈(120)은 이더넷 인터페이스(150)로 신호를 바로 전송할 수 없다. 이는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)는 소켓(Socket) 기반 통신 프로토콜이기 때문이다. 소켓 어댑터 모듈(130)은 I-PDU ID를 소켓 연결로 매핑하거나, 소켓 연결을 I-PDU ID로 매핑하는 기능을 수행한다. 즉, 소켓 어댑터 모듈(130)은 소켓을 오픈(Open) 또는 클로즈(Close)하여 PDUR 모듈(120)과 TCP/IP 스택(140) 간의 이더넷 메시지의 전달을 중개한다.
TCP/IP 스택(140)은 TCP, UDP(User Datagram Protocol)의 통신 프로토콜을 처리한다.
이더넷 인터페이스(150)는 TCP/IP 스택(140)으로부터 전달받은 메시지를 이더넷 드라이버(미도시)로 전달하고, 이더넷 드라이버로부터 전달받은 메시지를 TCP/IP 스택(140)으로 전달하는 기능을 수행한다. 이더넷 드라이버는 이더넷 메시지를 송수신하는 하드웨어로서 구현될 수 있다.
AUTOSAR 표준에서는 소켓 어댑터에 대하여, SoAd_OpenSoCon() 및 SpAd_CloseSoCon()이 호출되면 소켓 연결을 오픈 또는 클로즈하라는 요청을 저장하나, SoAd_MainFunction()이 요청되었을 때 소켓 오픈 또는 클로즈 요청을 처리하는 것으로 규정한다.
소켓 어댑터 모듈(130)에서는 SoAd_MainFunction()에 의해 요청된 개수만큼 소켓을 처리한다. 그런데 소켓 어댑터 모듈(130)에서 처리해야 할 소켓이 많아지는 경우, 태스크 처리가 지연되는 문제가 발생한다. 만약, 이더넷 메시지에 대해 포트를 여러 가지로 다르게 설정한 경우에는, 소켓 개수가 급격하게 증가되어 소켓 어댑터 모듈(130)에서의 처리 지연은 더욱 심화될 수 있다. 이러한 문제를 해결하는 방안으로서, 소켓 어댑터 모듈(130)에서 SoAd_MainFunction() 요청이 있으면 소켓을 자동으로 오픈 또는 클로즈하지 않고, 각 어플리케이션에서 소켓을 하나씩 열고 닫도록 개별 설정하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 소켓을 개별적으로 오픈 또는 클로즈하는 경우, 각 어플리케이션의 프로그래밍이 복잡해지고, 소켓 처리에 오류가 발생할 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 소켓 어댑터 모듈(130)에서의 소켓 처리를 효율적으로 할 수 있는 방안을 제시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 제어기의 소켓 어댑터 모듈의 세부 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 제어기의 소켓 어댑터 모듈의 설정을 위한 개발툴의 화면을 예시하는 도면이다.
일 실시예에 있어서, 소켓 어댑터 모듈(130)은 소켓 오픈 제어부(132)를 포함할 수 있다. 소켓 오픈 제어부(132)는 소켓 어댑터 모듈(130)에서 한 번에 처리하는 소켓의 개수를 설정하여 제어하는 기능을 수행한다. 소켓 오픈 제어부(132)에 의해 설정된 개수에 따라, 소켓 어댑터 모듈(130)은 동시에 오픈 가능한 소켓의 개수(소켓 오픈 허용 개수)를 제한할 수 있다. 예를 들어, 소켓 오픈 제어부(132)에 의해 설정된 소켓 오픈 허용 개수가 "30"인 경우, 30개까지의 소켓은 동시에 오픈될 수 있고, 30을 초과한 소켓은 다른 소켓이 클로즈된 이후에 오픈될 수 있다.
소켓 오픈 제어부(132)의 설정값은 차량용 이더넷 제어기(10)의 설계시 또는 유지관리시에 작업자에 의해 설정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 오토사를 이용한 차량 제어기 개발을 지원하는 PC 기반 오토사 기반 소트프웨어 개발 툴에 소켓 오픈 제어부(132)의 설정창이 제시될 수 있다. 도 4의 (a)를 참조하면, 소켓 어댑터 모듈(130)의 허용 가능한 최대 소켓 오픈 개수를 설정하는 설정창(180)이 예시된다.
일 실시예에 있어서, 소켓 어댑터 모듈(130)은 소켓 제어 리스트 관리부(134)를 포함할 수 있다.
소켓 제어 리스트 관리부(134)는 소켓 어댑터 모듈(130)에 요청된 소켓을 관리한다. 일 실시예에 있어서, 소켓 제어 리스트 관리부(134)는 소켓의 우선순위를 고려하여 소켓 제어 리스트를 생성할 수 있다.
소켓 오픈 제어부(132)에 의해 한번에 오픈될 소켓의 개수가 정해지는 경우, 오픈이 지연되는 소켓이 발생할 수 있다. 예를 들어, 태스크의 주기가 10ms라고 하고 한번에 오픈되는 최대 소켓 수를 10개라고 하면, 300개의 소켓을 대상으로 소켓 처리를 하는 경우, 300ms(30*10ms)가 지나야 다음 번 처리가 가능하게 된다. 이는 차량 환경에서 문제가 될 수 있는데, 제어기가 부팅되는 경우를 예로 들면 빠르게 통신이 되어야 하는 메시지들이 존재하기 때문이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 소켓 제어 리스트 관리부(134)는 우선순위가 높게 부여된 소켓들을 '소켓 제어 리스트 1'로 관리하고, 우선순위가 부여되지 않거나 낮은 소켓들은 '소켓 제어 리스트 2'로 관리하여 처리할 수 있다. 또한, 소켓 제어 리스트 관리부(134)는 우선순위를 높음/낮음의 2개 등급뿐 아니라 3개 등급 이상으로 구분하여 관리하는 것도 가능할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 오토사를 이용한 차량 제어기 개발을 지원하는 PC 기반 오토사 기반 소트프웨어 개발 툴에 특정 소켓의 우선순위를 부여하는 설정창이 제시될 수 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 특정 소켓에 대한 우선순위 설정창(182)이 예시된다.
소켓 오픈 제어부(132)와 소켓 제어 리스트 관리부(134)가 모두 구비되는 경우, 소켓 어댑터 모듈(130)은 우선순위가 높은 소켓들을 소정 개수만큼 먼저 처리하여 선처리가 필요한 소켓에 대한 이더넷 통신 수행이 가능하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 제어기의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
차량용 이더넷 제어기(10)의 소켓 어댑터 모듈(130)은 PDUR 모듈(120) 또는 TCP/IP 스택(140)으로부터 소켓 처리에 대한 요청을 수신한다(S200).
소켓 어댑터 모듈(130)은 우선순위 및/또는 소켓 처리 개수(소켓 오픈 허용 개수)에 따라 소켓 제어 리스트를 설정한다(S210). S210 단계에서, 소켓 어댑터 모듈(130)은 소켓 오픈 허용 개수의 설정값을 확인하고, 요청된 소켓들 중에서 소켓 오픈 허용 개수만큼만 소켓을 처리할 수 있다. 또한, S210 단계에서 소켓 어댑터 모듈(130)은 소켓의 우선순위를 고려하여 소켓 제어 리스트를 설정할 수 있다.
소켓 어댑터 모듈(130)은 S210 단계에서 설정된 소켓 제어 리스트에 따라 소켓을 처리한다(S220).
소켓 어댑터 모듈(130)에서 생성된 소켓을 통해 PDUR 모듈(120)의 PDU는 TCP/IP 스택(140)으로 전달되고, 역으로 TCP/IP 스택(140)의 신호는 PDUR 모듈(120)로 전달될 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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.
10 : 제어기
100 : RTE
110 : COM 모듈
120 : PDUR 모듈
130 : 소켓 어댑터 모듈
132 : 소켓 오픈 제어부
134 : 소켓 제어 리스트 관리부
140 : TCP/IP 스택
150 : 이더넷 인터페이스

Claims (9)

  1. 오토사 기반의 차량용 이더넷 제어기에 있어서,
    이더넷 인터페이스와 연결된 TCP/IP 스택과 PDUR 모듈 사이에서 이더넷 메시지를 전달하는 소켓 어댑터 모듈을 포함하고,
    상기 소켓 어댑터 모듈은 오픈 가능한 소켓의 개수인 소켓 오픈 허용 개수에 따라 소켓을 처리하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소켓 어댑터 모듈은, 상기 소켓 오픈 허용 개수에 따라 상기 소켓의 처리를 제어하는 소켓 오픈 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소켓 오픈 제어부는 오토사 기반 소트프웨어 개발 툴의 설정창에 의해 상기 소켓 오픈 허용 개수를 입력받는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소켓 어댑터 모듈은, 상기 소켓의 처리 우선순위에 따라 상기 상기 소켓을 처리하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소켓 어댑터 모듈은, 상기 우선순위에 따라 상기 소켓들의 소켓 제어 리스트를 생성하는 소켓 제어 리스트 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 소켓 제어 리스트 관리부는, 상기 소켓 오픈 허용 개수와 상기 우선순위에 따라 복수의 소켓 제어 리스트를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기.
  7. 오토사 기반의 차량용 이더넷 제어기의 제어 방법에 있어서,
    (a) 소켓 어댑터 모듈이 이더넷 메시지의 전송을 위한 소켓 처리 요청을 받는 단계; 및
    (b) 상기 소켓 어댑터 모듈이 상기 소켓 처리 요청에 따른 소켓을, 오픈 가능한 소켓의 개수인 소켓 오픈 허용 개수에 따라 처리하는 단계;
    를 포함하는 차량용 이더넷 제어기의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 소켓 오픈 허용 개수의 설정값을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기의 제어 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 소켓의 처리 우선순위를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 제어기의 제어 방법.
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