KR100756745B1

KR100756745B1 - 종단저항을 이용한 ｃａｎ 통신 복구 시스템

Info

Publication number: KR100756745B1
Application number: KR1020060094516A
Authority: KR
Inventors: 곽희천
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2007-09-07

Abstract

본 발명은 종단저항을 이용한 CAN 통신 복구 시스템에 관한 것으로,

종래 시스템에 있어서는 와이어링 단선 혹은 종단저항을 포함하고 있는 ECU 고장에 의해 종단저항의 역할을 하지 못할 경우 CAN 통신 신호의 신뢰도가 저하되는 문제가 있었고, 선택(OPTION) 부품에 대해서는 적용하지 못하기 때문에 CAN 통신 토폴로지(Topology) 상 가장 최적의 통신 환경 설정하는데 한계가 있었던 바, Monitoring & Control ECU를 통신 버스에 추가 설치하여 네트워크 상태를 체크하여 상황에 맞는 종단저항을 설정할 수 있도록 하고, CAN 버스 상에 연결된 각 통신 유니트의 종단저항 적용 회로에 디멀티플렉서(DeMUX)를 직렬로 연결하여 상기 Monitoring & Control ECU로부터 제어 신호를 받아 종단저항을 연결하거나 끊을 수 있도록 하며, Monitoring & Control ECU로부터 출력되는 제어 신호에 따라 CAN 버스 상의 두 개의 종단저항을 선택할 수 있도록 한 것과,

정상적인 CAN 통신 상태에서 Monitoring & Control ECU가 버스 상 출력되는 신호 레벨 측정하여 통신 신호의 무결성을 체크하는 단계; CAN 버스의 임피던스 매칭이 되지 않아 각 ECU로부터 출력되는 CAN 통신 신호 레벨이 왜곡되어 정상적인 레벨 범위를 벗어나게 되면 Monitoring & Control ECU가 정상적인 레벨 벗어난 경우 종단저항을 포함하는 ECU에 문제가 발생되었다고 판단하는 단계; Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 다른 것으로 변경하고, 1Bit의 시간을 일정시간 단위로 분할한 시간인 비트 타이밍(Bit Timing)에 한번씩 샘플링하여 신 호 레벨 값을 측정하고, 측정 신호 레벨의 샘플 값들이 정상적인 범위 내로 들어왔는지 확인하는 동시에 측정 신호 레벨의 샘플 값들의 분산을 계산한 후 Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 또 다른 것으로 변경하는 단계; 상기 샘플링 과정 및 신호 레벨 값 측정, 확인, 분산 계산을 반복한 후 측정 데이터를 비교하여 변경한 종단저항 중에 통신 환경에 적합한 종단저항을 선택하는 단계;로 종단저항을 변경하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 종단저항을 포함하고 있는 ECU 고장이나 통신 라인이 단선일 경우 타 ECU에서 그 역할을 수행할 수 있게끔 복구할 수 있게 되므로 통신 신호 왜곡의 발생 우려가 없게 되어 CAN 통신 신호의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 됨은 물론 CAN 통신 토폴로지 상 최적의 통신 환경을 설정할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

CAN, 종단저항, ECU, 디멀티플렉서(DeMUX)

Description

종단저항을 이용한 ＣＡＮ 통신 복구 시스템 {a CAN communication recovery system using termination register}

도 1은 종래 시스템의 CAN 통신 구성도

도 2는 본 발명의 한 실시예의 CAN 통신 구성도

도 3은 동 실시예의 요부 구성도

도 4는 동 실시예의 ECU의 종단저항 연결 회로도

도 5a는 종단저항 단선 상태의 종단저항 연결 회로도

도 5b는 종단저항 연결 상태의 종단저항 연결 회로도

도 6은 비트타이밍 예시도

본 발명은 종단저항을 이용한 CAN 통신 복구 시스템에 관한 것으로, 더 자세하게는 통신 버스에 추가 설치하여 네트워크 상태를 체크하여 상황에 맞는 종단저항을 설정할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

본 발명이 관계하는 CAN(Controller Area Network) 통신은 현재 차량에 가장 많이 사용 적용되고 있는 통신 방식으로, 일반의 통신방식과 다르게 제어기와 트랜스시버(transceiver)가 슬립(sleep) 상태에서도 외부 웨이크 업(wake-up) 신호를 갖고 제어기와 트랜스시버를 웨이크 업할 수 있으며, 여러 개의 ECU를 병렬로 연결하여 데이터를 주고받는 통신 방식이다.

상기 CAN 통신은 각각의 ECU는 자기가 가지고 있는 데이터를 계속해서 다른 ECU 들에게 보내고, 또한 상대편 ECU에서 보내주는 데이터를 우선순위에 따라 받아 처리하는 방식으로 다량의 정보를 공유할 수 있는 장점이 있다.

CAN 통신에 있어서 통신선은 2개인데, 흔히 버스(BUS) A 와 버스(BUS) B라고 부르며, 통신선 상에 데이터를 띄워놓고 필요한 데이터를 가져다 사용한다.

CAN 통신은 BUS A와 BUS B 의 전압 차이로 데이터를 읽기 때문에 2개선 중에서 1개라도 단선이 되면 통신이 불가하게 된다.

도 1에는 종래 시스템의 CAN 통신 구성도가 도시되어 있다.

일반적으로 상기 CAN 통신 네트워크 구성 시에는 도 1과 같이 통신 버스(BUS) 상에 양쪽 끝단에 종단저항을 적용하여 입사파에 의한 반사파를 가능한 억제함으로써 CAN 통신 버스 상에 반사파로 인한 신호 왜곡을 최소화하고 있다.

그러나 종래에는 와이어링 단선 혹은 종단저항을 포함하고 있는 ECU 고장에 의해 종단저항의 역할을 하지 못할 경우 CAN 통신 신호의 신뢰도가 저하되는 문제가 있었다.

또한 선택(OPTION) 부품에 대해서는 적용하지 못하기 때문에 CAN 통신 토폴 로지(Topology) 상 가장 최적의 통신 환경 설정하는데 한계가 있다.

CAN 통신 네트워크 상의 종단저항 값은 ISO 11898에서 정의한 범위의 저항 값을 사용하며, 통상 120Ω을 사용한다.

표기 (Notation)	Unit	Min	Nom.	Max	상태 (Condition)
Rc	Ω	118	120	130	Min. power dissipation ; 220mW

종래 시스템에 있어서는 종단저항을 포함하고 있는 ECU가 고장이나 통신 라인이 단선될 경우 CAN 버스(BUS) 상의 임피던스가 ISO 11898에서 규제하는 값을 벗어나기 때문에 종단저항에서 입사파에 의한 반사파가 발생하여 CAN 통신 버스 상에서 신호 왜곡이 발생할 가능성이 있게 된다.

본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 여러 개의 ECU를 병렬로 연결하여 데이터를 주고받는 CAN 통신에 있어서, 종단저항을 포함하고 있는 ECU 고장이나 통신 라인이 단선일 경우 타 ECU에서 그 역할을 수행할 수 있게끔 복구할 수 있도록 하는 종단저항을 이용한 CAN 통신 복구 시스템을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 Monitoring & Control ECU를 통신 버스에 추가 설치하여 네트워크 상태를 체크하여 상황에 맞는 종단저항을 설정할 수 있도록 하고, CAN 버스 상에 연결된 각 통신 유니트의 종단저항 적용 회로에 디멀티플렉서(DeMUX)를 직렬로 연결하여 상기 Monitoring & Control ECU로부터 제어 신호를 받아 종단저항을 연결하거나 끊을 수 있도록 하며, Monitoring & Control ECU로부터 출력되는 제어 신호에 따라 CAN 버스 상의 두 개의 종단저항을 선택할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 2에는 본 발명의 한 실시예의 CAN 통신 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 동 실시예의 요부 구성도가 도시되어 있으며, 도 4에는 동 실시예의 ECU의 종단저항 연결 회로도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 종단저항을 이용한 CAN 통신 복구 시스템은 네트워크 상태를 체크하여 상황에 맞는 종단저항을 설정할 수 있도록 하는 Monitoring & Control ECU를 통신 버스에 추가 설치하고, CAN 버스 상에 연결된 각 통신 유니트(Unit1~3)의 종단저항 적용 회로에 상기 Monitoring & Control ECU로부터 제어 신호를 받아 종단저항을 연결하거나 끊을 수 있도록 디멀티플렉서(DeMUX)를 직렬로 연결하며, Monitoring & Control ECU로부터 출력되는 제어 신호에 따라 CAN 버스 상의 두 개의 종단저항을 선택할 수 있도록 하여서 되는 것이다.

아울러 본 발명은 종단저항을 변경할 때에 정상적인 CAN 통신 상태에서 Monitoring & Control ECU가 버스 상 출력되는 신호 레벨 측정하여 통신 신호의 무결성을 체크하는 단계; CAN 버스의 임피던스 매칭이 되지 않아 각 ECU로부터 출력되는 CAN 통신 신호 레벨이 왜곡되어 정상적인 레벨 범위를 벗어나게 되면 Monitoring & Control ECU가 정상적인 레벨 벗어난 경우 종단저항을 포함하는 ECU에 문제가 발생되었다고 판단하는 단계; Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 다른 것으로 변경하고, 1Bit의 시간을 일정시간 단위로 분할한 시간인 비트 타이밍(Bit Timing)에 한번씩 샘플링하여 신호 레벨 값을 측정하고, 측정 신호 레벨의 샘플 값들이 정상적인 범위 내로 들어왔는지 확인하는 동시에 측정 신호 레벨의 샘플 값들의 분산을 계산한 후 Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 또 다른 것으로 변경하는 단계; 상기 샘플링 과정 및 신호 레벨 값 측정, 확인, 분산 계산을 반복한 후 측정 데이터를 비교하여 변경한 종단저항 중에 통신 환경에 적합한 종단저항을 선택하는 단계;로 종단저항을 변경하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 CAN 버스 상에 연결된 통신 유니트(Unit1~3)는 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같은 EMS, ESP, ACC, TCU 등을 말한다.

또한 본 발명에 있어서 종단저항 적용 회로에 직렬로 연결되어 종단저항을 연결하거나 끊는 디멀티플렉서(Demultiplexer ; DeMUX, 逆多重化器)는 멀티플렉서와 정반대 기능을 수행하는 조합 논리 회로로써, 여러 개의 출력 중에서 하나를 선택하여 입력을 연결시키므로 분배기라고도 하며, 1/n 디멀티플렉서는 하나의 입력과 2n개의 출력을 가지며 2n개의 출력선 중에서 하나를 선택하기 위한 n개의 선택선을 가진다.

도 1과 같은 종래의 시스템에서 ECU N에서 종단저항이 손실될 경우 CAN 통신 버스 상의 임피던스가 매칭되지 않아 신호 손실이 발생된다.

따라서 ECU N의 종단저항을 대체할 수 있도록 나머지 ECU에서 최적의 종단저항 값을 설정해야 한다.

본 발명에서는 신호 손실을 최소화 할 수 있도록 도 4와 같이 ECU의 통신 종단저항 적용 회로에 디멀티플렉서(DeMUX)를 직렬로 연결하고, 이 디멀티플렉서(DeMUX)를 이용하여 종단저항 값을 설정한다.

또한 도 4에서 종단저항을 적용할 ECU 선택 및 종단저항 값을 선택하여 CAN 통신 네트워크 토폴로지(Topology)를 재구성하고, CAN 통신 버스에 연결된 각 ECU에 종단저항을 도 2와 같이 적용한다.

하지만 각 ECU에 종단저항을 모두 연결할 경우 오히려 임피던스 매칭이 되지 않아 각 ECU 입사파에 의한 반사파 억제가 불가능하므로 각 ECU의 종단저항 연결 회로는 도 4와 같이 변경하여야 한다.

본 발명은 도 4와 같이 ECU 및 송수신기(Transceiver) 외 CAN_H와 CAN_L 사이 종단저항 연결을 디멀티플렉서(DeMUX)를 통해 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 각 ECU는 네트워크 토폴로지(Topology) 상태에 따라 종단저항을 능동적으로 선택하여 수신 ECU 측에서 가장 수신 성능이 우수한 네트워크 상태를 유지할 수 있다.

또한 종래 기술에서 N번 ECU의 고장 혹은 단선으로 인해 N번 ECU의 종단저항이 성능을 제대로 발휘하지 못할 경우 대체 ECU의 종단저항이 그 역할을 맡아 통신이 원활히 진행될 수 있도록 제어 가능하다.

아울러 본 발명에 있어서는 CAN 통신 버스에 연결된 각 ECU에서 CAN_H와 CAN_L 라인의 전압을 N번 샘플링(Sampling)하여 Dominant State에서 CAN_H와 CAN_L의 전압 차가 가장 큰 경우의 종단저항을 선택한다.

즉, 본 발명은 통신 버스에 Monitoring & Control ECU를 추가하고 Network 상태를 체크하여 상황에 맞는 종단저항을 설정할 수 있도록 하는 것인 바, 도 5a와 같이 제어 신호 값이 0이면 디멀티플렉서(DeMUX)에 의해 종단저항이 연결되지 않도록 회로가 구성되며, 도 5b와 같이 제어 신호 값이 1이면 디멀티플렉서(DeMUX)에 의해 CAN 버스에 종단저항이 연결되도록 회로 구성을 할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 있어서는 도 4의 Monitoring & Control ECU에서 A, B, C 제어 신호 값을 변경하여 세 개 중 두 개의 저항을 선택하여 CAN 버스의 종단저항으로 사용할 수 있다.

도 4의 Monitoring & Control ECU의 경우 AB, AC, BC를 선택하여 종단저항으로 구성할 수 있다.

이처럼 본 발명에 있어서는 정상적인 CAN 통신 상태에서 Monitoring & Control ECU가 버스 상 출력되는 신호 레벨 측정하여 통신 신호의 무결성을 체크한다.

한편 종단저항을 포함하는 ECU에 문제가 발생하게 되면 CAN 버스의 임피던스 매칭이 되지 않아 각 ECU로부터 출력되는 CAN 통신 신호 레벨이 왜곡되어 정상적인 레벨 범위를 벗어나게 된다.

상기에서 Monitoring & Control ECU가 정상적인 레벨 벗어난 경우 종단저항을 포함하는 ECU에 문제가 발생되었다고 판단하게 되며, 도 4에서 만약 현재의 종 단저항이 AB로 되어있다고 가정하면 Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 AC로 변경하고, 1Bit의 시간을 일정시간 단위로 분할한 시간인 비트 타이밍(Bit Timing)에 한번 씩 샘플링하여 신호 레벨 값을 측정하며, 측정 신호 레벨의 샘플 값들이 정상적인 범위 내로 들어왔는지 확인하는 동시에 측정 신호 레벨의 샘플 값들의 분산을 계산한 후 Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 BC로 변경한다.

그리고 샘플링 과정 및 신호 레벨 값 측정, 확인, 분산 계산을 반복한 후 종단저항 AC와 종단저항 BC를 선택했을 경우의 측정 데이터를 비교하여 보다 통신 환경에 적합한 종단저항을 선택하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 Monitoring & Control ECU를 통신 버스에 추가 설치하여 네트워크 상태를 체크하여 상황에 맞는 종단저항을 설정할 수 있도록 하고, CAN 버스 상에 연결된 각 통신 유니트의 종단저항 적용 회로에 디멀티플렉서(DeMUX)를 직렬로 연결하여 상기 Monitoring & Control ECU로부터 제어 신호를 받아 종단저항을 연결하거나 끊을 수 있도록 하며, Monitoring & Control ECU로부터 출력되는 제어 신호에 따라 CAN 버스 상의 두 개의 종단저항을 선택할 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 의하면 종단저항을 포함하고 있는 ECU 고장이나 통신 라인이 단선일 경우 타 ECU에서 그 역할을 수행할 수 있게끔 복구할 수 있게 되므로 통신 신호 왜곡의 발생 우려가 없게 되어 CAN 통신 신호의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 됨은 물론 CAN 통신 토폴로지 상 최적의 통신 환경을 설정할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

네트워크 상태를 체크하여 상황에 맞는 종단저항을 설정할 수 있도록 하는 Monitoring & Control ECU를 통신 버스에 추가 설치하고, CAN 버스 상에 연결된 각 통신 유니트의 종단저항 적용 회로에 상기 Monitoring & Control ECU로부터 제어 신호를 받아 종단저항을 연결하거나 끊을 수 있도록 디멀티플렉서(DeMUX)를 직렬로 연결하며, Monitoring & Control ECU로부터 출력되는 제어 신호에 따라 CAN 버스 상의 두 개의 종단저항을 선택할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 종단저항을 이용한 CAN 통신 복구 시스템.
제1항에 있어서, 정상적인 CAN 통신 상태에서 Monitoring & Control ECU가 버스 상 출력되는 신호 레벨 측정하여 통신 신호의 무결성을 체크하는 단계;

CAN 버스의 임피던스 매칭이 되지 않아 각 ECU로부터 출력되는 CAN 통신 신호 레벨이 왜곡되어 정상적인 레벨 범위를 벗어나게 되면 Monitoring & Control ECU가 정상적인 레벨 벗어난 경우 종단저항을 포함하는 ECU에 문제가 발생되었다고 판단하는 단계;

Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 다른 것으로 변경하고, 1Bit의 시간을 일정시간 단위로 분할한 시간인 비트 타이밍(Bit Timing)에 한번씩 샘플링하여 신호 레벨 값을 측정하고, 측정 신호 레벨의 샘플 값들이 정상 적인 범위 내로 들어왔는지 확인하는 동시에 측정 신호 레벨의 샘플 값들의 분산을 계산한 후 Monitoring & Control ECU의 제어 신호에 의해 종단저항을 또 다른 것으로 변경하는 단계;

상기 샘플링 과정 및 신호 레벨 값 측정, 확인, 분산 계산을 반복한 후 측정 데이터를 비교하여 변경한 두 개의 종단저항 중에 통신 환경에 적합한 종단저항을 선택하는 단계;로 종단저항을 변경하는 것을 특징으로 하는 종단저항을 이용한 CAN 통신 복구 시스템.