WO2018074631A1 - Can 통신을 이용한 통합방송시스템 - Google Patents

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WO2018074631A1
WO2018074631A1 PCT/KR2016/011860 KR2016011860W WO2018074631A1 WO 2018074631 A1 WO2018074631 A1 WO 2018074631A1 KR 2016011860 W KR2016011860 W KR 2016011860W WO 2018074631 A1 WO2018074631 A1 WO 2018074631A1
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data
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communication
dlc
broadcasting system
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PCT/KR2016/011860
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김상규
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(주)엘앤비기술
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    • H04H20/61—Arrangements specially adapted for specific applications, e.g. for traffic information or for mobile receivers for local area broadcast, e.g. instore broadcast
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    • H04H60/02—Arrangements for generating broadcast information; Arrangements for generating broadcast-related information with a direct linking to broadcast information or to broadcast space-time; Arrangements for simultaneous generation of broadcast information and broadcast-related information
    • H04H60/06—Arrangements for scheduling broadcast services or broadcast-related services

Definitions

  • the present invention relates to an integrated broadcasting system. More specifically, the present invention relates to an integrated broadcasting system using CAN communication, which reduces load and error probability on a CAN bus and detects transmission and reception occurring on a bus with a plurality of nodes in real time.
  • Integrated broadcasting system refers to a device or system for limited broadcasting to a specific area or building in order to minimize damage caused by high-rise building, residential complex, and personal privacy.
  • the integrated broadcasting system is referred to as a digital integrated broadcasting system when the integrated broadcasting system is digitized by control means for controlling distributed target terminals and communication means for exchanging data between target devices.
  • the digital integrated broadcasting system is a central broadcasting control device that performs the whole process of broadcasting in an integrated and organic manner, as well as a variety of input devices for complex broadcasting, and a large number of devices that make up the broadcasting system. Multiple receptions for finally receiving and broadcasting signals distributed to each of a plurality of divided spaces such as a power supply, a household, a building, a building, an auditorium, a classroom, a gym, an audio-visual room, and a music room Device, and a signal distribution device for decomposing the signal into these receiving devices.
  • CAN Controller Area Network
  • ISO serial communication protocol
  • CAN's high data throughput, strong immunity to electrical disturbances, and the ability to detect and correct errors are known to be widely used in many industries, including automotive, manufacturing, aviation, and railway.
  • the CAN communication protocol defines the information exchange method between communication terminals defined based on the OSI reference model. Among the seven layers of OSI, the architecture of CAN is defined across the lower physical layer and data link control layer. CAN prevents message collisions by means of an identifier that indicates priority, so priority messages can use the bus without delay, which is suitable for real-time data transmission.
  • priority is given according to the ID given during device-to-device communication using the CAN bus.
  • the message with the higher ID is transmitted first, and the message with the lower ID stops the transmission.
  • Increasing traffic in the network can cause an average transmission delay, which can lead to collisions between messages.
  • the received data list is displayed on the screen for monitoring the transmission / reception data of each broadcasting related device
  • the received data is stored in the memory and the data is added to the list output component every predetermined time to output the received data list.
  • the time taken to store the received data in the memory is constant regardless of the amount of data, the more the list stored in the display module in advance, the longer it takes to add a new list.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an integrated broadcasting system using CAN communication in order to smoothly apply CAN communication to a broadcasting system.
  • the integrated broadcasting system using the CAN communication is a device 1, 2, 3, ..., n (n is a finite natural number) of each individual broadcasting device constituting the integrated broadcasting system.
  • Data communication between the devices is performed by a controller area network (CAN) method, and devices 1 to n calculate data length codes (DLCs) of compressed data by considering 64-bit data fields as eight signals having 8 bits each. If the DLC of the compressed data is smaller than the DLC of the precompressed data, the compressed data is transmitted. If the DLC of the compressed data is greater than or equal to the DLC of the precompressed data, the precompressed data is transmitted.
  • DLCs data length codes
  • a compression and decompression unit for determining whether the transmitted CAN frame is compressed by checking the DLC of each message ID; And a first node connected to a CAN bus cable and connected to a first transceiver to perform data transmission and reception, and a second node connected to a CAN bus cable and connected to a second transceiver to perform data transmission and reception. It includes a communication unit to detect the error by receiving the data (Rx) immediately at the second node (Rx) in real time to check the current transmission and reception state when transmitting (Tx) the compressed data or data before compression from the first node.
  • the present invention stores the data received when the check is started in the memory in order to prevent the longer the time it takes to add a new list in the list component consisting of a header, a list box, and a scroll bar, the longer it takes to add a new list.
  • Add only the list of k (k is a finite natural number) that can be displayed on one screen to the list component, and if the number of received data exceeds k, the data is stored only in memory and the list is not added.
  • the range can be changed by the number of received data so that when the user moves the scroll bar, the data is read from memory according to the position of the scroll bar, and the data is changed to the previously added list so that new data is output when the screen is updated.
  • the results can include checking devices to perform real-time checks.
  • the basic communication to the first node by the second node on the bus in the manner to detect the transmission and reception occurring on the bus has the effect that it is possible to monitor in real time.
  • FIG. 1 is a block diagram of an integrated broadcasting system using CAN communication according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a detailed configuration of the communication unit of FIG. 1.
  • CAN Controller Area
  • Network device the devices 1 to n regard the 64-bit data field as eight signals each having 8 bits, and calculate a DLC (Data Length Code) of the compressed data. If the compressed data is smaller than the DLC of the compressed data, the compressed data is transmitted. If the compressed data is greater than or equal to the DLC of the compressed data, the compressed data is transmitted. The receiving side transmits the predefined DLC of each message ID.
  • DLC Data Length Code
  • Compression and decompression unit for determining whether to check the transmission of the transmitted CAN frame; And a first node connected to a CAN bus cable and connected to a first transceiver to perform data transmission and reception, and a second node connected to a CAN bus cable and connected to a second transceiver to perform data transmission and reception.
  • Tx transmitting
  • Tx the compressed data or the data before compression through the first node (Tx) can receive a data directly from the second node (Rx)
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an integrated broadcasting system using CAN communication according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a conceptual diagram showing a specific configuration of the communication unit in FIG.
  • each individual broadcasting apparatus in configuring CAN communication between respective broadcasting apparatuses of an integrated broadcasting system which should perform data exchange and communication with each other, each individual broadcasting apparatus, apparatus 1 (100), apparatus 2 (200), apparatus 3, 300, ..., device n (where n is a finite natural number) includes compression and recovery units 110, 210 and 510 and communication units 120, 220 and 520, respectively.
  • the integrated broadcasting system using CAN communication according to the present invention further includes a check device 600 connected to devices 1 to n to perform a real-time check.
  • the compression and decompression unit determines whether or not the compression by the DLC (Data Length Code), and compresses the transmission data and restore the received data using the transmission data compression area setting and the header.
  • DLC Data Length Code
  • Standard CAN 2.0A uses 11-bit identifiers, while 2.0B uses 11-bit or 29-bit identifiers.
  • a standard CAN data frame having an 11-bit identifier can be divided into a total of 7 bit intervals.
  • a data field is composed of 0 to 8 bytes including data to be transmitted from one node to another.
  • the control field is located before the data field, and part of the control field is filled with 4-bit DLC.
  • the data field is up to 64 bits long, which varies depending on the ID, and contains the largest number of bits in the CAN frame.
  • the compression and decompression unit 110, 210, and 510 regards a 64 bit data field as eight signals having 8 bits, respectively, and calculates a DLC of the compressed data.
  • the compressed data is transmitted.
  • the DLC of the compressed data is greater than or equal to the DLC of the precompressed data, the precompressed data is transmitted.
  • the receiver determines whether to compress the transmitted CAN frame by checking the predefined DLC of each message ID. Therefore, it is not necessary to determine whether to compress with two IDs as in the conventional general method, and thus the efficiency is improved.
  • the compression and decompression unit 110, 210, and 510 sets a compression region of data to be transmitted for compression.
  • CAN message compression (sending side) of the compression and decompression unit (110, 210, 510) is performed by the following process.
  • a detailed compression region setting algorithm is omitted here, and a general compression region setting algorithm may be used.
  • the memory map is determined and the DLC is calculated.
  • the DLC of the precompressed data is transmitted in the DLC of the compressed data, and the DLC of the precompressed data is transmitted in the DLC of the compressed data.
  • CAN message recovery (receiving side) of the compression and decompression unit 110, 210, and 510 is performed by the following process.
  • the data change amount is restored using a setting algorithm.
  • the current signal value is calculated as follows.
  • the compression and decompression unit 110, 210, and 510 performs compression and restoration by setting the DLC and the transmission data compression area, it is not necessary to set the maximum change range for storing the change amount, and determines whether there is compression based on the size of the DLC. Therefore, it is not necessary to determine whether to compress with two IDs.
  • the communication unit 120, 220, 520 receives a data transmitted from the first node to the second node by using a plurality of nodes for each device to enable error detection immediately.
  • each of the communication units 120, 220, 320, and 420 of the devices 1 to n may be connected to a first transceiver 126, 226, 326, and 426 connected to a CAN bus cable to perform data transmission and reception.
  • the second node 124, 224, 324, 424 when transmitting (Tx) the data compressed through the compression and decompression unit 110, 210, 510 or pre-compression data from the first node 122, 222, 322, 422. Receive data (Rx) directly at) to check the current transmission / reception status in real time so that an error can be detected.
  • CAN is given priority according to the assigned ID, and when a message conflict, the message with the higher priority ID is transmitted first, and the message with the lower ID stops the transmission.
  • an average transmission delay occurs as traffic increases in CAN.
  • Each communication unit 120, 220, 320, and 420 performs a basic communication with the first nodes 122, 222, 322, and 422 to feed back from the second nodes 124, 224, 324, and 424 on the same bus. Real-time monitoring is possible by detecting transmission and reception on the bus.
  • the check device 600 is connected to devices 1 to n to perform a real time check.
  • the display method of the check apparatus there are a method of displaying a character string in a list, a method of displaying a time in the horizontal axis and a data value in the vertical axis.
  • the list method stores the received data in the memory and adds data to the list output component at regular intervals.
  • the time taken to store the received data in the memory is constant regardless of the amount of data. However, the more the list stored in the display module in advance, the longer it takes to add a new list to the list output component.
  • the display module 610 of the present invention is limited to the number (eg, 30) that can be displayed on one screen when the list is added to the list output component in order to prevent the list addition time from increasing as the number of previously stored lists increases.
  • the display module 610 stores data received in the memory when the check is started in order to prevent the time required to add a new list from a list component including a header, a list box, and a scroll bar increases. Save and add only a list of k (k is a finite natural number) that can be displayed on one screen in the list component.
  • the data can be changed only by the number of received data without storing the data in the memory but adding the list.
  • the user moves the scroll bar, it reads the data from memory according to the scroll bar position and changes the data in the previously added list so that new data is output when the screen is updated.
  • the performance problem is solved, and the number of displayable data is equal to the number of data that can be stored in memory.
  • the time taken to add a list is the same regardless of the number of previously stored lists, and even if the user changes the output range by using the scroll bar, only 20 to 30 lists to be displayed on the screen are retrieved from the memory and displayed on the screen.
  • the output is not interrupted or delayed.
  • the devices 1 to n may further include a checker, a restorer, and a detector, respectively.
  • the verification unit not only indicates whether an error has occurred, but also provides detailed information on the error to the upper layer. That is, the verification unit provides detailed information to the upper layer about error type as well as bit error detection and frame error detection.
  • CAN errors include physical errors in bus cables and frame errors caused by the logical layer by physical errors.
  • Bus cable errors include disconnection of CAN_H and CAN_L lines, VCC short circuits of CAN_H and CAN_L lines, GND short circuits of CAN_H and CAN_L lines, short-circuits of CAN_H and CAN_L lines, disconnected co-locations of CAN_H and CAN_L lines, and loss of termination on the network.
  • Bit error occurs when the bit level is different by monitoring the transmitted signal level
  • Stuff Error occurs when the length of the bit stream with the same signal level is more than a certain bit
  • CRC Delimiter CRC Delimiter
  • ACK Delimiter in CAN message
  • the End of Frame and Intermission part have a fixed format.
  • the controller that sends the Form Error and CAN message that occurs when there is an error in this part sends a recessive level signal to the ACK slot and receives this message normally. All nodes transmit dominant level signals to messages in the ACK slot. When a node transmitting a CAN message receives a message, an ACK error occurs when the signal of the ACK slot is not dominant level.
  • the CAN module's transmit error counter is incremented, and when a specific counter (for example 256) is reached, it is turned off. This prevents a normal node from using the CAN bus because of a node's CAN error.
  • the recovery unit provides an automatic recovery function to prevent it from remaining in the bus off state even when the error is resolved. For example, setting the ABO (Auto Bus On) bit to 1 will turn the bus back on after receiving 128 recessive (1) bits in the bus off state.
  • the detection unit detects the activation status of each node connected to the CAN bus, and checks the node where the communication function of the CAN bus is interrupted and corrects the control logic or stops the system according to the information on which the update is interrupted.
  • Devices 1 to n correspond to each individual broadcasting device.
  • Devices 1 to n are digital audio mixers and digital audio output devices that generate sound source signals, receive the sound source signals from the sound source equipment, check the volume of the sound source, adjust the volume and tone, and output them to arbitrary channels according to the set values.
  • Audio input unit electrically connected to the mixer, sound source equipment connection terminal electrically connected to the sound source equipment, Ethernet connection terminal for setting and operating the whole system through the network, and sound source signal input through the audio input unit
  • the audio matrix IC outputs to an arbitrary channel according to the user, the digital master controller including the audio output terminal, the audio input unit for receiving the sound source signal output from the digital master controller, and the sound source signal input through the audio input unit according to the set value.
  • Audio Matrix ICs and Audio Mattes Digital amplification unit for amplifying the sound source signal outputted by the switch IC, the main control IC for controlling the operation of the audio matrix IC and digital amplification unit according to the set value and analyzing the operation state, and receives the power source signal output from the digital master controller
  • a digital matrix amplifier with a built-in power amplifier that performs amplification, and a system PC connected through a digital master controller and a wired / wireless network to monitor the operation and volume control of the entire system including the digital audio mixer and the digital matrix amplifier may be included.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

본 발명은 통합방송시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 CAN의 버스에 걸리는 로드와 오류 확률을 감소시키고, 버스에서 일어나는 송수신을 복수개의 노드로 검출하여 실시간 모니터링이 가능한 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 압축 및 복원부, 통신부를 포함하는 복수개의 방송장치와, 표시모듈을 포함하는 체크장치를 포함하는 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템을 제공한다.

Description

CAN 통신을 이용한 통합방송시스템
본 발명은 통합방송시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 CAN의 버스에 걸리는 로드와 오류 확률을 감소시키고, 버스에서 일어나는 송수신을 복수개의 노드로 검출하여 실시간 모니터링이 가능한 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템에 관한 것이다.
최근 통신소자와 제어소자 기술이 크게 발전함에 따라 다양의 데이터 정보를 실시간 교환해야 하는 디지털 통합방송 시스템이 구축되고 있다.
통합방송 시스템은 건물의 고층화, 주상복합건물 및 개인 사생활에 따른 피해를 최소화하기 위하여 특정 지역이나 건물을 대상으로 하여 제한적으로 방송하기 위한 장치나 시스템을 의미한다.
이러한 통합방송 시스템을 분산된 여러 대상 단말들을 제어하는 제어수단과, 대상 기기들간의 데이터 교환을 위한 통신수단에 의해 디지털화한 경우 디지털 통합방송 시스템이라 일컫는다.
디지털 통합방송 시스템은 방송의 전체적인 과정을 통합적이고도 유기적으로 진행하는 중앙방송제어장치는 물론, 복합적인 방송을 진행하기 위한 다양한 입력장치, 방송시스템을 구성하는 다수의 장치들에 전력을 공급하기 위한 대전력 전원공급장치, 집합건물의 경우 세대나 지역(동), 학교의 경우 강당, 교실, 체육관, 시청각실, 음악실 등 구획된 다수의 공간 각각으로 분배되는 신호를 최종적으로 수신하여 방송하기 위한 다수의 수신장치, 그리고 이러한 수신장치들로 신호를 분해하기 위한 신호분배장치 등 다수의 장치들로 구성된다.
이와 같이 통합된 형태의 방송시스템에는 다수의 장치나 기기들이 통합적인 시스템을 구성하여 방송을 하게 되므로, 이를 구성하는 다수의 장치나 기기들이 유기적으로 구성되는 것이 매우 중요하다.
한편, CAN(Controller Area Network)은 초기에 자동차용 네트워크 프로토콜로 개발된 것으로 성능이 우수하면서도 비용이 저렴하여 ISO에 의해 직렬통신규약 ISO11898 국제표준으로 지정되어 다른 산업분야로의 적용이 활발하게 적용되고 있다. 특히, CAN의 높은 데이터 처리속도, 전기적 장애에 대한 강력한 면역성과 에러를 감지하고 교정하는 능력 때문에 자동차뿐만 아니라 제조업, 항공, 철도 등의 여러 산업분야에도 널리 이용될 수 있는 체계로 알려지고 있다.
CAN 통신 프로토콜은 OSI 참조모델에 의거하여 정의된 통신 단말기간의 정보교환방식을 정하고 있는데, OSI의 7개 계층 중에서 CAN의 아키텍쳐는 하위의 물리적 계층과 데이터링크 제어계층에 걸쳐 정의되어 있다. CAN은 우선순위를 나타내는 식별자(Identifier)에 의해 메시지의 충돌을 방지하므로 우선순위의 메시지가 지연시간 없이 버스(BUS)를 이용할 수 있어 실시간 데이터 전송에 적합하다.
이러한 장점을 갖는 CAN 통신방식이 디지털 통합방송 시스템에 적용된 예는 아직 흔하지 않다.
그 이유를 살펴보면 다음과 같다.
첫째, CAN 버스를 이용한 장치간 통신시 부여된 아이디에 따라 우선순위가 주어지고 메시지 충돌시 우선순위가 높은 아이디를 갖는 메시지를 우선 전송시키고 낮은 아이디를 갖는 메시지는 전송을 중단하게 하는데, 통상적으로 CAN에서 트래픽이 증가하면 평균전송 지연이 발생하여 메시지 간의 충돌이 발생할 가능성이 있다.
둘째, 다수의 방송관련 장치들이 CAN 통신으로 연결되어 다량의 데이터를 송수신할 경우 데이터 전송량이 많아짐에 따라 CAN의 버스에 걸리는 로드(load)와 오류 확률이 증가하게 된다.
셋째, 각 방송관련 장치들의 송수신 데이터 모니터링을 위해 수신 데이터 목록을 화면에 표시할 때, 수신한 데이터를 메모리에 저장하고 일정 시간마다 리스트 출력 컴포넌트에 데이터를 추가하여 수신된 데이터 리스트를 출력하게 되는데, 수신한 데이터를 메모리에 저장하는데 걸리는 시간은 데이터량에 관계없이 일정하나, 디스플레이 모듈에서 미리 저장된 리스트 수가 많을수록 리스트를 새로 추가할 때 걸리는 시간이 길어지게 된다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제1152225호(2012.05.25 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 방송시스템에 CAN 통신을 원활하게 적용할 수 있도록 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템은 통합방송시스템을 구성하는 각 개별 방송장치인 장치 1, 2, 3,...,n(n은 유한한 자연수)간의 데이터 통신을 CAN(Controller Area Network) 방식에 의해 수행하고, 장치 1 ~ n은 64비트의 데이터 필드를 각각 8비트를 갖는 8개의 신호로 간주하여 압축된 데이터의 DLC(Data Length Code)를 계산하고, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 작은 경우 압축된 데이터를 전송하고, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 크거나 같은 경우 압축 전 데이터를 전송하며, 수신측에서는 기 정의되어 있는 각 메시지 ID의 DLC를 체크하여 전송된 CAN 프레임의 압축여부를 판단하는 압축 및 복원부; 및 CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제1 송수신기에 연결되는 제1 노드와, CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제2 송수신기에 연결되는 제2 노드를 포함하여 압축 및 복원부를 통해 압축된 데이터 또는 압축 전 데이터를 제1 노드에서 전송(Tx)시 제2 노드에서 바로 데이터를 수신(Rx)하여 현재 송수신 상태를 실시간으로 점검하여 오류를 검출할 수 있도록 하는 통신부를 포함한다.
또한, 본 발명은 헤더, 리스트 박스, 스크롤바로 구성되는 리스트 컴포넌트에서 미리 저장된 리스트 개수가 많을수록 리스트를 새로 추가할 때 걸리는 시간이 길어지는 것을 방지하기 위해, 체크가 시작되면 수신되는 데이터를 메모리에 저장하고, 리스트 컴포넌트에 한 화면에 표시가능한 수인 k(k는 유한한 자연수)개의 리스트만 추가시키고, 수신되는 데이터의 수가 k를 초과할 경우 메모리에만 데이터를 저장하고 리스트는 추가시키지 않은 상태에서 스크롤바의 범위를 수신된 데이터의 숫자만큼 변경할 수 있도록 하여, 사용자가 스크롤바를 움직일 경우 스크롤바의 위치에 따라 메모리에서 데이터를 읽어와 기 추가되어 있던 리스트에 데이터를 바꾸어 화면을 갱신할 때 새로운 데이터를 출력하도록 하는 리스트 표시 모듈을 포함하며, 장치 1 ~ n에 연결되어 실시간 체크를 수행하는 체크장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 전송 데이터 압축 영역 설정을 통해 압축과 복원을 수행하므로 변화량을 저장하기 위한 최대 변화량 범위를 설정하지 않아도 되고, DLC의 크기에 의해 압축 유무를 판단하므로 2개의 ID로 압축 여부를 판단할 필요가 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 복수개의 노드를 구비하되 제1 노드를 기본 통신을 하여 동 버스 상에 제2 노드에서 피드백하는 방식으로 버스에서 일어나는 송수신을 검출함으로써 실시간 모니터링이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 방송장치들 간의 통신에 대한 체크시 사용자가 스크롤바를 이용하여 출력범위를 변경하더라도 화면에 출력될 20~30개의 리스트만 메모리에서 가져와 화면에 출력하기 때문에 끊기거나 지연되는 현상이 발생하지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템의 구성도,
도 2는 도 1 중 통신부의 구체적인 구성을 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템은 통합방송시스템을 구성하는 각 개별 방송장치인 장치 1, 2, 3,...,n(n은 유한한 자연수)간의 데이터 통신을 CAN(Controller Area Network) 방식에 의해 수행하고, 장치 1 ~ n은 64비트의 데이터 필드를 각각 8비트를 갖는 8개의 신호로 간주하여 압축된 데이터의 DLC(Data Length Code)를 계산하고, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 작은 경우 압축된 데이터를 전송하고, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 크거나 같은 경우 압축 전 데이터를 전송하며, 수신측에서는 기 정의되어 있는 각 메시지 ID의 DLC를 체크하여 전송된 CAN 프레임의 압축여부를 판단하는 압축 및 복원부; 및 CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제1 송수신기에 연결되는 제1 노드와, CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제2 송수신기에 연결되는 제2 노드를 포함하여 압축 및 복원부를 통해 압축된 데이터 또는 압축 전 데이터를 제1 노드에서 전송(Tx)시 제2 노드에서 바로 데이터를 수신(Rx)하여 현재 송수신 상태를 실시간으로 점검하여 오류를 검출할 수 있도록 하는 통신부를 포함할 수 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 바람직한 실시예에 따른 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1 중 통신부의 구체적인 구성을 도시한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상호 데이터 교환과 통신을 수행하여야 하는 통합방송시스템의 각 방송장치간 CAN 통신을 구성함에 있어 각 개별방송장치인 장치 1(100), 장치 2(200), 장치 3(300), ..., 장치 n(n은 유한한 자연수)은 각각 압축 및 복원부(110, 210, 510)와 통신부(120, 220, 520)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 CAN 통신을 이용한 통합방송시스템은 장치 1 ~ n에 연결되어 실시간 체크를 수행하는 체크장치(600)를 더 포함한다.
압축 및 복원부(110, 210, 510)는 DLC(Data Length Code)에 의해 압축 유무를 판단하고 전송데이터 압축영역 설정 및 헤더를 이용하여 송신 데이터의 압축과 수신 데이터의 복원을 수행한다.
표준 CAN 2.0A에서는 11비트 식별자를 사용하고, 2.0B에서는 11비트 또는 29비트 식별자를 사용한다. 11비트 식별자를 갖는 표준 CAN 데이터 프레임(frame)은 총 7개의 비트 구간으로 나눌 수 있으며, 데이터 필드(field)는 한 노드로부터 다른 노드로 전송하고자 하는 데이터를 포함하여 0~8 byte로 구성된다. 데이터 필드 앞에는 컨트롤 필드(Control Field)가 위치하며, 컨트롤 필드의 일부는 4 비트의 DLC로 채워진다.
데이터 필드는 최대 64 bit로, ID에 따라 길이가 다르며 CAN 프레임 내에서 가장 많은 비트 수를 포함하고 있어 가장 효율적으로 압축될 수 있는 영역이다.
CAN 노드에서 데이터 전송주기는 방송시간을 고려하면 매우 짧으므로, 이전 데이터 프레임과 현재 데이터 프레임의 변화량은 크지 않다. 따라서 이전 프레임과 현재 프레임의 변화량만 전송하면 CAN 메시지 데이터 길이는 크게 감소될 수 있다.
데이터 압축시 신호들의 개수, 즉 ID의 개수가 많고 각 신호들의 비트 사이즈가 불규칙할 경우 보다 많은 처리시간이 필요하고, 헤더를 사용할 경우 신호들의 개수 증가에 따라 헤더의 비트 수가 증가되어 헤더에 의한 오버헤드가 증가하게 된다.
압축 및 복원부(110, 210, 510)는 64 bit의 데이터 필드를 각각 8 bit를 갖는 8개의 신호로 간주하여 압축된 데이터의 DLC를 계산한다.
계산 결과, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 작은 경우 압축된 데이터를 전송한다. 반면, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 크거나 같은 경우 압축 전 데이터를 전송한다.
수신측에서는 기 정의되어 있는 각 메시지 ID의 DLC를 체크하여 전송된 CAN 프레임의 압축 여부를 판단한다. 따라서, 기존의 일반적인 방식과 같이 2개의 ID로 압축 여부를 판단할 필요가 없어 효율성이 향상된다.
압축 및 복원부(110, 210, 510)는 압축을 위해 전송할 데이터들의 압축 영역을 설정한다.
압축 및 복원부(110, 210, 510)의 CAN 메시지 압축(송신측)은 다음과 같은 과정에 의해 수행된다.
먼저, 송신할 압축 대상 메시지가 최초 메시지인지 확인하여 최초 메시지인 경우 압축없이 그대로 전송하고(변화량이 없으므로), 최초 메시지가 아닌 경우 압축 영역 설정 알고리즘을 이용하여 데이터 압축 영역을 설정한다. 여기서 구체적인 압축 영역 설정 알고리즘에 대해서는 설명을 생략하며, 일반적인 압축 영역 설정 알고리즘이 사용될 수 있다.
데이터 압축 영역 설정 후 메모리 맵을 결정하고 DLC를 계산한다.
계산 결과, 압축 전 데이터의 DLC 압축된 데이터의 DLC 인 경우 압축된 데이터를 전송하고, 압축 전 데이터의 DLC 압축된 데이터의 DLC 인 경우 원래의 압축 전 데이터를 전송한다.
압축 및 복원부(110, 210, 510)의 CAN 메시지 복원(수신측)은 다음과 같은 과정에 의해 수행된다.
먼저, 수신된 복원 대상 메시지가 최초 메시지인지 확인하여 최초 메시지인 경우 수신된 메시지를 그대로 현재 신호값으로 하고(변화량이 없으므로), 최초 메시지가 아닌 경우 수신된 데이터의 DLC 미리 정의된 DLC이면 압축 영역 설정 알고리즘을 이용하여 데이터 변화량을 복원한다.
데이터 변화량이 복원되면 현재 신호값은 다음과 같이 계산된다.
현재 신호값 = 이전의 신호값 + 변화량
압축 및 복원부(110, 210, 510)는 DLC와 전송 데이터 압축 영역 설정을 통해 압축과 복원을 수행하므로 변화량을 저장하기 위한 최대 변화량 범위를 설정하지 않아도 되고, DLC의 크기에 의해 압축 유무를 판단하므로 2개의 ID로 압축 여부를 판단할 필요가 없다.
통신부(120, 220, 520)는 각 장치별로 복수개의 노드를 사용하여 제1 노드에서 전송되는 데이터를 제2 노드로 피드백 받아서 즉시 오류검출이 가능하도록 한다.
이를 위해 장치 1 ~ n의 각 통신부(120, 220, 320, 420)는, 도 2를 참조하면, CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제1 송수신기(126, 226, 326, 426)에 연결되는 제1 노드(122, 222, 322, 422)와, CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제2 송수신기(128, 228, 328, 428)에 연결되는 제2 노드(124, 224, 324, 424)를 포함한다.
압축 및 복원부(110, 210, 510)를 통해 압축된 데이터 또는 압축 전 데이터를 제1 노드(122, 222, 322, 422)에서 전송(Tx)시 제2 노드(124, 224, 324, 424)에서 바로 데이터를 수신(Rx)하여 현재 송수신 상태를 실시간으로 점검하여 오류를 검출할 수 있도록 한다.
CAN은 부여된 ID에 따라서 우선순위가 주어지고 메시지 충돌시 우선순위가 높은 ID를 가지는 메시지를 우선 전송시키고 낮은 ID를 가지는 메시지는 전송을 중단하게 한다. 일반적으로 CAN에서 트래픽이 증가하면 평균전송지연이 발생한다.
통합방송시스템에서 CAN 버스에 연결된 장치 1 ~ n이 하나의 노드를 가질 경우 각 ID에 따라서 우선순위가 정해지고 메시지를 전송하게 된다. 만일 트래픽 증가로 평균전송지연이 발생할 경우 네트워크 상에서 메시지 간의 충돌이 발생할 수 있다.
각 통신부(120, 220, 320, 420)는 제1 노드(122, 222, 322, 422)를 기본 통신을 하여 동 버스 상에 제2 노드(124, 224, 324, 424)에서 피드백하는 방식으로 버스에서 일어나는 송수신을 검출하는 방식으로 실시간 모니터링이 가능하다.
즉, 제2 노드(124, 224, 324, 424)의 피드백 수신상태를 기존 데이터와 비교하였을 때 동일하면 이상없이 송수신되는 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우에는 오류가 발생하였다고 판단하고 재전송 또는 리셋 등을 수행할 수 있다.
체크장치(600)는 장치 1 ~ n에 연결되어 실시간 체크를 수행한다.
다수의 방송장치들이 상호 CAN 통신을 수행하는 상황에서 오류 발생을 신속히 검출하여 표시하기 위해 단시간에 많은 데이터를 정확하게 체크할 필요가 있다.
일반적인 모니터링 시스템의 경우 과거의 차량 데이터와 같이 용량이 적을 때는 데이터를 실시간으로 디스플레이하는 데 큰 문제가 없으나, 통합방송시스템과 같이 대용량이 전송될 경우 처리시간이 오래 걸려 현장에 사용하기에 부적합하다. 특히, 실시간으로 표시할 경우 일정 시간을 주기로 수신한 데이터를 처리하고 데이터를 표시해 주어야 하는데, 데이터가 쌓일수록 주기가 길어지는 문제가 있다.
체크장치의 표시방식으로는 문자열을 리스트로 표시하는 방식과, 시간을 가로축으로, 데이터 수치를 세로축으로 하는 그래프로 표시하는 방식 등이 있다.
리스트 방식은 수신한 데이터를 메모리에 저장하고 일정 시간마다 리스트 출력 컴포넌트에 데이터를 추가한다. 수신한 데이터를 메모리에 저장하는데 걸리는 시간은 데이터의 양에 관계없이 일정하나, 표시 모듈에서 미리 저장된 리스트 수가 많을수록 리스트 출력 컴포넌트에 리스트를 새로 추가하는 데 걸리는 시간이 길어진다.
본 발명의 표시 모듈(610)은 미리 저장된 리스트 개수가 많을수록 리스트 추가시간이 길어지는 것을 방지하기 위해 리스트 출력 컴포넌트에 리스트 추가시 한 화면에 표시가능한 개수(예컨대 30개)로 한정한다.
표시 모듈(610)은 헤더, 리스트 박스, 스크롤바로 구성되는 리스트 컴포넌트에서 미리 저장된 리스트 개수가 많을수록 리스트를 새로 추가할 때 걸리는 시간이 길어지는 것을 방지하기 위해, 체크가 시작되면 수신되는 데이터를 메모리에 저장하고 리스트 컴포넌트에 한 화면에 표시가능한 수인 k(k는 유한한 자연수)개의 리스트만 추가시킨다.
수신되는 데이터의 수가 k를 초과할 경우 메모리에만 데이터를 저장하고 리스트는 추가시키지 않은 상태에서 스크롤바의 범위를 수신된 데이터의 숫자만큼 변경할 수 있도록 한다. 사용자가 스크롤바를 움직일 경우 스크롤바의 위치에 따라 메모리에서 데이터를 읽어와 기존에 추가되어 있던 리스트에 데이터를 바꾸어 화면을 갱신할 때 새로운 데이터를 출력하도록 한다.
예컨대 리스트를 최초에만 30개를 추가한 상태에서 더 이상 리스트를 추가 또는 삭제할 필요가 없으므로 성능 문제를 해결하고, 표시 가능한 데이터의 수도 메모리에 저장 가능한 데이터의 수와 동일하게 된다.
표시 모듈(610)에 의하면 리스트를 추가하는데 걸리는 시간이 미리 저장된 리스트 수와 관계없이 동일하고, 사용자가 스크롤바를 이용하여 출력범위를 변경하더라도 화면에 출력될 20~30개의 리스트만 메모리에서 가져와 화면에 출력하기 때문에 끊기거나 지연되는 현상이 발생하지 않는다.
도시되지 않았으나, 장치 1 ~ n은 각각 확인부, 복원부, 검출부를 더 포함할 수 있다.
확인부는 단순히 오류 발생여부를 알리는 것을 넘어, 발생한 오류의 상세정보를 상위 계층에 제공한다. 즉, 확인부는 비트 단위 오류검출과 프레임단위 오류 검출은 물론, 오류의 종류에 대하여 상위 계층에 상세 정보를 제공한다.
CAN의 오류로는 버스 케이블의 물리적 오류, 물리적 오류에 의해 논리계층에서 유발되는 프레임 오류 등이 있다.
버스 케이블 오류로는 CAN_H, CAN_L 선의 단선, CAN_H, CAN_L 선의 VCC 단락, CAN_H, CAN_L 선의 GND 단락, CAN_H 선과 CAN_L 선의 단락, CAN_H 선과 CAN_L 선의 동일 위치 단선, 네트워크의 종단 연결 상실 등이 있다.
프레임 오류로는 전송하는 신호레벨을 모니터링하여 비트 레벨이 다를 경우 발생하는 Bit Error, 동일한 신호 레벨을 가지는 비트 스트림의 길이가 기 설정된 특정 비트 이상일 경우 발생하는 Stuff Error, CAN 메시지에서 CRC Delimiter, ACK Delimiter, End of Frame과 Intermission 부분은 고정된 포맷을 가지는 데 이 부분의 값에 이상이 있는 경우 발생하는 Form Error, CAN 메시지를 전송하는 컨트롤러는 ACK Slot에 recessive level의 신호를 전송하고 이 메시지를 정상적으로 수신한 모든 노드는 ACK Slot에 dominant level의 신호를 메시지에 전송하도록 되어 있는데 CAN 메시지를 전송한 노드가 메시지를 수신했을 때 ACK Slot의 신호가 dominant level이 아닐 경우 발생하는 ACK Error 등이 있다.
한편, CAN 버스 케이블이나 모듈에 오류가 발생하면 CAN 모듈의 송신 오류 카운터가 증가하고 특정 카운터(예컨대 256)가 되면 bus off 상태가 된다. 이는 한 노드의 CAN 오류 때문에 정상인 다른 노드가 CAN 버스를 사용하지 못하는 상황을 방지한다. 복원부는 오류가 해결된 상황에서도 계속 bus off 상태에 머물러 있는 것을 방지하기 위해 자동 복원 기능을 제공한다. 예컨대 ABO(Auto Bus On) 비트를 1로 설정하면 bus off 상태에서 128개의 recessive (1) 비트를 수신한 후 다시 bus on 상태가 된다.
검출부는 CAN 버스에 연결된 각 노드의 활성화 상태를 검출하며, CAN 버스의 통신기능이 중단된 노드를 확인하여 갱신이 중단된 정보에 따라 제어로직을 수정하거나 시스템을 중단한다.
장치 1 ~ n은 각 개별 방송장치에 해당한다.
장치 1 ~ n은 음원신호를 생성하는 음원장비, 음원장비로부터 음원신호를 입력받아 음원의 볼륨값을 확인하고 볼륨과 톤을 조절하며 설정값에 따라 임의의 채널로 출력시키는 디지털 오디오 믹서, 디지털 오디오 믹서와 전기적으로 연결되는 오디오 입력부, 음원장비와 전기적으로 연결되는 음원장비 연결단자, 네트워크망을 통해 전체 시스템의 설정 및 조작을 가능하게 하는 이더넷 연결단자, 오디오 입력부를 통해 입력된 음원신호를 설정값에 따라 임의의 채널로 출력시키는 오디오 매트릭스 IC, 오디오 출력단자를 포함하는 디지털 마스터 컨트롤러, 디지털 마스터 컨트롤러에서 출력된 음원신호를 입력받는 오디오 입력부, 오디오 입력부를 통해 입력된 음원신호를 설정값에 따라 임의의 채널조합으로 출력시키는 오디오 매트릭스 IC, 오디오 매트릭스 IC로 출력된 음원신호를 증폭하는 디지털 증폭부, 오디오 매트릭스 IC와 디지털 증폭부의 동작을 설정값에 따라 제어하고 동작상태를 분석하는 주 제어 IC, 디지털 마스터 컨트롤러에서 출력된 음원신호를 입력받아 전력증폭을 수행하는 파워앰프를 내장하는 디지털 매트릭스 앰프, 디지털 마스터 컨트롤러와 유무선 네트워크를 통해 연결되어 디지털 오디오 믹서와 디지털 매트릭스 앰프를 포함한 전체 시스템의 동작상태를 모니터링하고 볼륨제어하는 시스템 PC를 포함할 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.

Claims (4)

  1. 통합방송시스템을 구성하는 각 개별 방송장치인 장치 1, 2, 3,...,n(n은 유한한 자연수)간의 데이터 통신을 CAN(Controller Area Network) 방식에 의해 수행하고, 장치 1 ~ n은
    64비트의 데이터 필드를 각각 8비트를 갖는 8개의 신호로 간주하여 압축된 데이터의 DLC(Data Length Code)를 계산하고, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 작은 경우 압축된 데이터를 전송하고, 압축된 데이터의 DLC가 압축 전 데이터의 DLC보다 크거나 같은 경우 압축 전 데이터를 전송하며, 수신측에서는 기 정의되어 있는 각 메시지 ID의 DLC를 체크하여 전송된 CAN 프레임의 압축여부를 판단하는 압축 및 복원부; 및
    CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제1 송수신기에 연결되는 제1 노드와, CAN 버스 케이블에 연결되어 데이터 송수신을 수행하는 제2 송수신기에 연결되는 제2 노드를 포함하여 압축 및 복원부를 통해 압축된 데이터 또는 압축 전 데이터를 제1 노드에서 전송(Tx)시 제2 노드에서 바로 데이터를 수신(Rx)하여 현재 송수신 상태를 실시간으로 점검하여 오류를 검출할 수 있도록 하는 통신부
    를 포함하는, CAN 통신을 이용한 통합방송시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    헤더, 리스트 박스, 스크롤바로 구성되는 리스트 컴포넌트에서 미리 저장된 리스트 개수가 많을수록 리스트 컴포넌트에 리스트를 새로 추가할 때 걸리는 시간이 길어지는 것을 방지하기 위해,
    체크가 시작되면 수신되는 데이터를 메모리에 저장하고, 리스트 컴포넌트에 한 화면에 표시가능한 수인 k(k는 유한한 자연수)개의 리스트만 추가시키고, 수신되는 데이터의 수가 k를 초과할 경우 메모리에만 데이터를 저장하고 리스트 컴포넌트에 리스트는 추가시키지 않은 상태에서 스크롤바의 범위를 수신된 데이터의 숫자만큼 변경할 수 있도록 하여,
    사용자가 스크롤바를 움직일 경우 스크롤바의 위치에 따라 메모리에서 데이터를 읽어와 기 추가되어 있던 리스트에 데이터를 바꾸어 화면을 갱신할 때 새로운 데이터를 출력하도록 하는 리스트 표시 모듈을 포함하며,
    장치 1 ~ n에 연결되어 실시간 체크를 수행하는 체크장치
    를 포함하는, CAN 통신을 이용한 통합방송시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    장치 1 ~ n 중 적어도 하나는 디지털 매트릭스 앰프를 포함하는, CAN 통신을 이용한 통합방송시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    장치 1 ~ n 중 적어도 하나는 디지털 마스터 컨트롤러를 포함하는, CAN 통신을 이용한 통합방송시스템.
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