KR100930931B1 - 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속으로 수신된 데이터를 통해 각 ECU의 상태를 수십 us 단위로 점검할 수 있는 플렉스레이 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템은 물리계층에서의 전기적 신호를 의미있는 비트 신호로 변경하는 플렉스레이 버스 드라이버와, 상기 플렉스레이 버스 드라이버에 의해 변경된 비트 신호 중 의미있는 메시지를 분리해 내는 플렉스레이 컨트롤러와, 상기 플렉스레이 컨트롤러에 버스를 통해 연결된 호스트 CPU로 이루어지는 플렉스레이 시스템에 있어서,
상기 플렉스레이 컨트롤러와 호스트 CPU상에 내부 버스로 연결되거나 외부에 장착되어 매 플렉스레이 사이클의 정적 슬롯이 끝날 때마다 상기 플렉스레이 컨트롤러에 접근하여 현재 수신된 메시지의 상태를 점검하는 확장 컨트롤러가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070128607
플렉스레이통신, 고장 강건, 확장 컨트롤러

Description

플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템 {Flexray System}
본 발명은 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속으로 수신된 데이터를 통해 각 전자제어장치(ECU : electronic control unit)의 상태를 수십 us 단위로 점검할 수 있는 플렉스레이 시스템에 관한 것이다.
전자제어장치(electronic control unit : 이하 'ECU')와 같이 자동차에 구비되는 다양한 전자장치들을 제어할 수 있는 통신기술에 이용되는 차량 네트워크로는 크게, 차량용 근거리 통신망(LAN)의 표준 인터페이스(Interface) 규격으로 가장 많이 보급되고 있는 CAN과, 가격 대 성능비가 뛰어난 단선의 차량 LAN 통신표준인 상호연결망(LIN)과, 최근 차세대 차량용 통신으로 주목받고 있는 차세대 엑스 바이 와이어(Anything by Wire; 'X-by-Wire') 시스템용 통신표준인 플렉스레이(Flexray) 3가지를 들 수 있다.
여기서, X-by-Wire 시스템이란 기계식 연결이 아닌 전기적 신호를 이용한 시스템을 말한다.
이러한 플렉스레이는 CAN 대비 10Mbps의 고속, 최대 254Byte의 대용량 그리고 듀얼 채널의 고신뢰성을 갖는다.
즉, 플렉스레이의 전송속도는 채널당 최대 10Mbps로 2개의 채널을 이용한다.
상기 플렉스레이는 고장 강건성 확보를 위한 분산 처리를 위해 타 ECU의 상태를 고속으로 모니터링 해야 하지만, 이 경우 수 ms로 송수신되는 메시지를 빠른 시간 내에 처리시에는 CPU의 로드가 증가하거나, 처리 속도가 매우 빠른 고가의 CPU를 구비해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고가의 CPU를 구비하지 않고서도 고속으로 수신된 데이터를 통해 각 ECU의 상태를 수십 us 단위로 점검할 수 있는 플렉스레이통신의 고장 강건성 확보 컨트롤러를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉스레이통신의 고장 강건성 확보 컨트롤러는, 물리계층에서의 전기적 신호를 의미있는 비트 신호로 변경하는 플렉스레이 버스 드라이버와, 상기 플렉스레이 버스 드라이버에 의해 변경된 비트 신호 중 의미있는 메시지를 분리해 내는 플렉스레이 컨트롤러와, 상기 플렉스레이 컨트롤러에 버스를 통해 연결된 호스트 CPU로 이루어지는 플렉스레이 시스템에 있어서,
상기 플렉스레이 컨트롤러와 호스트 CPU상에 내부 버스로 연결되거나 외부에 장착되어 매 플렉스레이 사이클의 정적 슬롯이 끝날 때마다 상기 플렉스레이 컨트롤러에 접근하여 현재 수신된 메시지의 상태를 점검하는 확장 컨트롤러가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제 해결 수단에 의하면, 고속으로 수신된 데이터를 통해 각 ECU의 상태를 수십 us 단위로 점검할 수 있는 플렉스레이통신의 고장 강건성을 확보할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 플렉스레이 시스템의 블록도이다.
도시된 바와 같이 기본적인 플렉스레이통신을 위한 플렉스레이 버스 드라이버(10), 플렉스레이 컨트롤러(20) 및 호스트 CPU(40)와, 본 발명에 따른 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 확장 컨트롤러(30)가 구비된다.
상기 플렉스레이 버스 드라이버(10)는 물리계층(Physical Layer)에서의 전기적 신호를 의미있는 비트 신호로 바꾸어 플렉스레이 컨트롤러(20)에 전달하고, 플렉스레이 컨트롤러(20)는 이러한 비트 신호 중 의미있는 메시지를 분리해내 버스를 통해 호스트 CPU(40)로 전달한다.
상기 확장 컨트롤러(30)는 플렉스레이 컨트롤러(20)와 호스트 CPU(40) 상에 내부 버스로 연결되거나 외부에 장착되어 매 플렉스레이 사이클의 정적 슬롯이 끝날 때마다 플렉스레이 컨트롤러(20)에 접근하여 현재 수신된 메시지의 상태를 점검한다.
이때 슬롯의 끝 시간은 전역 시간부(32)의 자체 시간으로 판단하고, 상기 전역 시간부(32)는 매 통신 사이클마다 플렉스레이 컨트롤러(20)의 전역 시간과 동기화를 수행한다.
전역 시간으로 인해 ECU 상태 판단부(35)는 현재 슬롯의 번호를 계산하고, 이를 메시지 상태 처리부(33)에서 수신된 해당 메시지의 상태와 맵 메모리부(37)에 저장된 ECU - 슬롯 맵과의 비교를 통해 해당 ECU의 현재 상태를 판단하고 이를 ECU 레지스터(34)에 기록한다.
이를 통해 호스트 CPU는 상기 ECU 레지스터의 점검을 통해 현재 다른 ECU의 상태를 수십 us 단위에서 측정 가능하다.
미설명부호 31은 버스 인터페이스부이고 36은 메모리 인터페이스부이다.
도 2는 도 1에 나타낸 맵 메모리부에 저장되는 ECU - 슬롯 맵 구성도이다.
플렉스레이통신에 참여하는 모든 ECU들은 하나의 통신 사이클 동안 다른 시간에 여러 메시지를 전송할 수 있고, 이때 각 메시지는 통신 슬롯에 실리게 된다.
따라서 각 슬롯에 전송된 메시지의 유무에 따라 해당 전역 시간에 ECU 상태를 확인할 수 있다.
이를 위해서는 ECU와 슬롯의 관계를 설정한 맵이 필요하고, 이 맵을 근거로 각 슬롯에 전송된 메시지의 정상 여부가 ECU의 정상 여부와 연결된다.
도시된 바와 같이 좌측 ECU 넘버(37a)는 1~64까지의 모든 ECU 개수를 포함하여, 총 64비트*64개로 구성되며, 슬롯 넘버(37b) 또한 1~1023개의 비트로 구성되며 총 64개로 구성된다.
이 슬롯 개수는 각 ECU에 해당하는 개수만큼 또는 설정에 의해 필요 개수만큼 설정되게 하며 각각의 슬롯 넘버는 해당하는 ECU행에 표시를 한다.
도 3은 도 1에 나타낸 ECU 레지스터 구성도이다.
플렉스레이는 최대 64개의 노드가 하나의 네트워크에 연결 가능하다.
최대 ECU 개수인 64개 모두 사용되었을 때를 가정하여 총 64비트를 사용한다.
각 비트는 하나의 ECU에 할당되어 현재 ECU의 상태 메시지의 전송 유무에 따라 수십 us 단위에서 점검 가능하다.
ECU 레지스터(34)는 총 64비트로 구성되며 CPU에 따라 8비트, 16비트 32비트 단위로 나누어 구성될 수 있다.
도 3은 8비트 단위로 나누어 구성된 경우이고 각 비트는 각 ECU에 할당되며, 이 비트는 현재 ECU의 상태를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 플렉스레이 시스템의 블록도,
도 2는 도 1에 나타낸 맵 메모리부에 저장되는 전자제어장치(ECU) - 슬롯 맵 구성도,
도 3은 도 1에 나타낸 전자제어장치(ECU) 레지스터 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 플렉스레이 버스 드라이버 20: 플렉스레이 컨트롤러
30: 확장 컨트롤러 31: 버스 인터페이스부
32: 전역 시간부 33: 메시지 상태 처리부
34: 전자제어장치(ECU) 레지스터 35: 전자제어장치(ECU) 상태 판단부
36: 메모리 인터페이스부 37: 맵 메모리부
40: 호스트 CPU

Claims (4)

  1. 물리계층에서의 전기적 신호를 의미있는 비트 신호로 변경하는 플렉스레이 버스 드라이버와, 상기 플렉스레이 버스 드라이버에 의해 변경된 비트 신호 중 의미있는 메시지를 분리해 내는 플렉스레이 컨트롤러와, 상기 플렉스레이 컨트롤러에 버스를 통해 연결된 호스트 CPU로 이루어지는 플렉스레이 시스템에 있어서,
    상기 플렉스레이 컨트롤러와 호스트 CPU상에 내부 버스로 연결되거나 외부에 장착되어 매 플렉스레이 사이클의 정적 슬롯이 끝날 때마다 상기 플렉스레이 컨트롤러에 접근하여 현재 수신된 메시지의 상태를 점검하는 확장 컨트롤러가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장 컨트롤러는 전자제어장치(ECU)와 슬롯의 관계를 설정한 맵이 저장되는 맵 메모리부와,
    상기 전자제어장치(ECU)의 현재 상태를 기록하는 전자제어장치(ECU) 레지스터와,
    매 플렉스레이통신 사이클마다 플렉스레이 컨트롤러의 전역시간과 동기화를 수행하는 전역 시간부와,
    수신된 해당 메시지를 처리하는 메시지 상태 처리부와,
    상기 전역시간으로 인해 현재 슬롯의 번호를 계산하고, 현재 슬롯의 번호를 메시지 상태 처리부에 수신된 메시지의 상태와 맵 메모리부에 저장된 전자제어장치(ECU)-슬롯 맵과의 비교를 통해 해당 전자제어장치(ECU)의 상태를 판단하여 전자제어장치(ECU) 레지스터에 기록하는 전자제어장치(ECU) 상태 판단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자제어장치(ECU)-슬롯 맵은 전자제어장치(ECU)의 개수를 포함하는 좌측의 전자제어장치(ECU) 넘버와, 우측의 슬롯 넘버로 구성되고, 각각의 슬롯 넘버는 해당하는 전자제어장치(ECU)행에 표시되는 것을 특징으로 하는 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자제어장치(ECU) 레지스터는 총 64비트로 이루어지며, CPU에 따라 8비트, 16비트, 32비트 단위로 나누어 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉스레이통신 고장 강건을 위한 플렉스레이 시스템.
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