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KR100976710B1 - 차량용 게이트웨이 장치 - Google Patents

차량용 게이트웨이 장치 Download PDF

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KR100976710B1
KR100976710B1 KR1020090005451A KR20090005451A KR100976710B1 KR 100976710 B1 KR100976710 B1 KR 100976710B1 KR 1020090005451 A KR1020090005451 A KR 1020090005451A KR 20090005451 A KR20090005451 A KR 20090005451A KR 100976710 B1 KR100976710 B1 KR 100976710B1
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transceiver
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김진호
손창완
윤승현
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 차량용 게이트웨이 장치는 LIN(Local Interconnect Network), CAN(Controller Area Network), FlexRay 이종 통신간 메시지 변환 및 정보 교환을 수행하는 제 1 마이크로컨트롤러; 제 1 마이크로컨트롤러보다 데이터 처리 용량이 적은 비대칭 처리 프로세서이며, 주기적으로 제 1 마이크로컨트롤러의 상태를 요청하여 제 1 마이크로컨트롤러의 응답 여부에 따라 제 1 마이크로컨트롤러의 상태를 판단하여 이상이 발생할 경우 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 복구를 수행하는 제 2 마이크로컨트롤러; 상기 제 1 마이크로컨트롤러와 상기 제 2 마이크로컨트롤러간의 우선순위를 갖는 메시지를 입/출력하기 위한 SPI(Serial to Parallel Interface)/SCI(Serial Communication Interface); 및 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 동작이 정상이면 FlexRay 인터페이스, LIN 트렌시버, 및 CAN 트렌시버를 상기 제 1 마이크로컨트롤러와 연결하고, 상기 제 1 마이크로컨트롤러에 이상이 발생하면 FlexRay 인터페이스, LIN 트렌시버, 및 CAN 트렌시버를 제 2 마이크로컨트롤러에 연결하는 적어도 하나 이상의 스위칭부를 포함하는 것으로, 고신뢰성을 요구하는 차량용 게이트웨이 장치 설계에 있어 fault-tolerant, fail-safe 시스템 구조를 적용하여 차량의 안정성을 제공해줄 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

차량용 게이트웨이 장치{GATEWAY DEVICE FOR CAR}
본 발명은 차량용 게이트웨이 장치에 관한 것으로, 고신뢰성을 요구하는 차량용 게이트웨이 장치의 설계에 있어서 fault-tolerant, fail-safe 시스템의 구조를 적용하여 차량의 안정성을 향상시키는 것이다.
종래 차량용 게이트웨이는 단일 마이크로컨트롤러를 사용하기 때문에 하드웨어의 결함이나 오류가 발생할 경우 소프트웨어적이 처리밖에 할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 게이트웨이의 설계에 사용되는 마이크로컨트롤러의 하드웨어 결함 및 오류를 보조 마이크로컨트롤러를 통해 검출하고, 마이크로컨트롤러의 동작을 대신하여 차량용 게이트웨이의 신뢰성을 확보할 수 있는 차량용 게이트웨이 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 게이트웨이 장치의 일 측면에 따르면, LIN(Local Interconnect Network), CAN(Controller Area Network), FlexRay 이종 통신간 메시지 변환 및 정보 교환을 수행하는 제 1 마이크로컨트롤러; 제 1 마이크로컨트롤러보다 데이터 처리 용량이 적은 비대칭 처리 프로세서이며, 주기적으로 제 1 마이크로컨트롤러의 상태를 요청하여 제 1 마이크로컨트롤러의 응답 여부에 따라 제 1 마이크로컨트롤러의 상태를 판단하여 이상이 발생할 경우 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 복구를 수행하는 제 2 마이크로컨트롤러; 상기 제 1 마이크로컨트롤러와 상기 제 2 마이크로컨트롤러간의 우선순위를 갖는 메시지를 입/출력하기 위한 SPI(Serial to Parallel Interface)/SCI(Serial Communication Interface); 및 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 동작이 정상이면 FlexRay 인터페이스, LIN 트렌시버, 및 CAN 트렌시버를 상기 제 1 마이크로컨트롤러와 연결하고, 상기 제 1 마이크로컨트롤러에 이상이 발생하면 FlexRay 인터페이스, LIN 트렌시버, 및 CAN 트렌시버를 제 2 마이크로컨트롤러에 연결하는 적어도 하나 이상의 스위칭부를 포함할 수 있다.
상기 제 2 마이크로컨트롤러는, 제 1 마이크로컨트롤러가 비정상적일 경우 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 메모리에 저장된 우선순위를 갖는 메시지들을 저장하기 위한 제 2 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 마이크로컨트롤러는, 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 이상을 감지할 경우, 제 2 저장부에 저장중인 메시지를 상기 제 1 마이크로컨트롤러로 제공함과 동시에 리셋 제어신호를 전송하여 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 복구 작업 을 수행할 수 있다.
이러한, 상기 제 2 마이크로컨트롤러는, 기 설정된 횟수만큼 복구 작업을 수행한 후에도 상기 제 1 마이크로컨트롤러에 이상이 있을 경우, 상기 제 1 마이크로컨트롤러를 대신하여 처리한다.
반면, 상기 제 2 마이크로컨트롤러는, LIN, CAN, 및 FlexRay 메시지의 우선순위를 설정하고, LIN, CAN, 및 FlexRay 메시지 중 우선순위가 가장 높은 메시지만을 처리한다.
한편, 상기 스위칭부는, 상기 제 1 마이크로컨트롤러가 정상적으로 동작중인 상태에서 상기 제 1 마이크로컨트롤러로 제공되는 메시지 중 우선순위를 갖는 메시지를 복사하여 제 2 마이크로컨트롤러의 제 2 저장부로 제공하여 저장할 수 있다.
그리고 상기 제 2 마이크로컨트롤러는, 상기 제 1 마이크로컨트롤러로 제공되는 전원의 상태를 판단하기 위한 ADC 컨버터를 더 포함하며, 이를 통해 제 1 마이크로컨트롤러에 제공되는 전원의 상태를 판단하여 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 이상 유무를 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 차량용 게이트웨이 장치에 의하면, 고신뢰성을 요구하는 차량용 게이트웨이 장치 설계에 있어 fault-tolerant, fail-safe 시스템 구조를 적용하여 차량의 안정성을 제공해줄 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 게이트웨이 장치에 대한 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 한다. 이 때, 아래에서 설명하는 시스템 구성은 본 발명의 설명을 위해서 인용한 시스템으로써 아래 시스템으로 본 발명을 한정하지 않음을 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해해야할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 게이트웨이 장치의 구성을 나타낸 도면이며, 본 발명에 따른 차량용 게이트웨이 장치는 제 1 마이크로컨트롤러(100), 제 2 마이크로컨트롤러(200), SPI/SCI(300), 및 적어도 하나 이상의 스위칭부(400)를 더 포함한다. 이때, 제 1 마이크로컨트롤러(100)와 FlexRay 인터페이스(10)에 연결되는 스위칭부(400)를 제 1 스위칭부(400-1)라 하고, 데이터 입출력 버스를 통해 LIN(Local Interconnect Network) 트렌시버(20)와 CAN(Controller Area Network) 트렌시버(30)에 연결된 스위칭부(400)를 제 2 스위칭부(400-2)라 한다.
제 1 마이크로컨트롤러(100)는 일측이 제 1 스위칭부(400-1)를 통해 FlexRay 인터페이스(10)와 연결되고 데이터 입출력 버스를 통해 LIN 트렌시버(20)와 CAN 트렌시버(30)에 연결된다.
또한 제 1 마이크로컨트롤러(100)는 SPI/SCI(300)를 통해 제 2 마이크로컨트롤러(200)와 연결된다. 이러한 제 1 마이크로컨트롤러(100)는 LIN와 CAN, 및 FlexRay 이종 통신간 메시지 변환 및 정보 교환을 수행한다.
그리고 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 스위칭부(400-1)를 통해 FlexRay 인터페이스(10)에 연결되고, 제 2 스위칭부(400-2)와 데이터 입출력 버스를 통해 LIN 트렌시버(20)와 CAN 트렌시버(30)에 연결된다.
이러한 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 SPI/SCI(300)를 통해 주기적으로 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 상태를 요청하여 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 응답 여부에 따라 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 상태를 판단하여 이상이 발생할 경우 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 복구를 수행한다.
그리고 제 2 마이크로컨트롤러(200)의 제 2 저장부(210)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 비정상적일 경우, 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 메모리에 저장된 우선순위를 갖는 메시지들을 저장한다. 여기서, 우선순위를 갖는 메시지들은 엔진, 브레이크 또는 트랜스미션으로부터 전송되는 메시지이며, 이러한 메시지의 설정은 사용자에 의해 변경될 수 있다.
따라서 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 이상을 감지할 경우, 제 2 저장부(210)에 저장중인 메시지를 SPI/SCI(300)을 통해 제 1 마이크로컨트롤러(100)로 제공함과 동시에 리셋 제어신호를 전송하여 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 복구 작업을 수행한다.
이러한, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 기 설정된 횟수만큼 복구 작업을 수행한 후에도 제 1 마이크로컨트롤러(100)에 이상이 있을 경우, 제 1 마이크로컨트롤러(100)를 대신하여 처리한다. 그러나 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)보다 데이터 처리 용량이 적은 비대칭 처리 프로세서이기 때문에 제 1 마이크로컨트롤러(100)를 통해 처리되는 데이터를 모두 처리할 수 없다.
따라서, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는, LIN, CAN, 및 FlexRay 메시지의 우선순위를 설정하고, LIN, CAN, 및 FlexRay 메시지 중 우선순위가 가장 높은 메시지만을 처리한다.
SPI/SCI(300)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)와 제 2 마이크로컨트롤러(200)간의 우선순위를 갖는 메시지가 입/출력된다.
그리고 적어도 하나 이상의 스위칭부(400)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 동작이 정상이면 FlexRay 인터페이스(10), LIN 트렌시버(20), 및 CAN 트렌시버(30)를 제 1 마이크로컨트롤러(100)와 연결하고, 제 1 마이크로컨트롤러(100)에 이상이 발생하면 FlexRay 인터페이스(10), LIN 트렌시버(20), 및 CAN 트렌시버(30)를 제 2 마이크로컨트롤러(200)에 연결한다. 이때, 스위칭부(400)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)에 설정된 메시지의 우선순위 정보를 가지고 있으며, 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 정상적으로 동작중인 상태에서 제 1 마이크로컨트롤러(100)로 제공되는 메시지 중 우선순위에 따라 우선순위를 갖는 메시지를 복사하여 제 2 마이크로컨트롤러(200)의 제 2 저장부(210)로 제공하여 저장할 수도 있다. 여기서, 스위칭부(400)는 CPLD(Complex Programmable Logic Device)를 이용할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제 2 마이크로컨트롤러(200)가 전원부(40)로부터 제 1 마이크로컨트롤러(100)로 제공되는 전원의 상태를 판단하기 위한 ADC 컨버터(220)를 더 포함하며, 이를 통해 전원부(40)로부터 제 1 마이크로컨트롤러(100)에 제공되는 전원의 상태를 판단하여 기 설정된 임계치 이하로 전압이 떨어질 경우 제 1 마이크로컨트롤러(100)를 이상으로 판단한다.
이렇게 판단될 경우, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 상기에서와 같이 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 복구를 수행하거나 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 동작을 대신 처리한다.
상기한 각 구성들에 대한 일반적인 기능 및 각각의 상세한 동작에 대하여는 그 설명을 생략하고, 본 발명에 상응하는 동작 위주로 그 동작들을 설명하기로 한다.
먼저, 제 1 마이크로컨트롤러(100)는 LIN, CAN, FlexRay 이종 통신 간 메시지 변환 및 정보 교환을 수행한다.
이렇게 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 정상적으로 동작되고 있는 상태에서 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 주기적으로 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 상태를 요청한다. 일반적으로 제 1 마이크로컨트롤러(100)는 정상일 경우 도시하지 않은 자신의 메모리에 처리되는 메시지를 저장한다.
이후, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 비정상일 경우, 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 메모리에 저장되는 메시지들을 제 2 저장부(210)에 저장하여 블랙박스의 역할을 수행할 수도 있다.
한편, 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 응답이 정상적으로 이루어져 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 정상으로 판단되면 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)로부터 SPI/SCI(300)를 통해 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 우선순위를 갖는 메시지들을 입력받아 제 2 저장부(210)에 저장하여 동기화를 수행할 수도 있다.
반면에, 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 응답하지 않으면 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 이상이라 판단한다.
만약, 제 1 마이크로컨트롤러(100)가 이상이면, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 복구를 수행한다. 즉, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 2 저장부(210)에 저장중인 메시지를 제 1 마이크로컨트롤러(100)로 제공함과 동시에 리셋 제어신호를 전송하여 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 복구 작업을 수행할 수 있다.
한편, 제 2 마이크로컨트롤러(200)가 기 설정된 횟수만큼 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 복구 작업을 수행한 후에도 제 1 마이크로컨트롤러(100)에 이상이 있을 경우, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)를 대신하여 처리한다. 여기서 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)보다 데이터 처리 용량이 적은 비대칭 처리 프로세서이다.
따라서 제 1 스위칭부(400-1) 또는 제 2 스위칭부(400-2)는 LIN, CAN, FlexRay를 통해 입력되는 메시지 중 기 설정된 우선순위를 갖는 메시지들을 제 2 마이크로컨트롤러(200)로 전송하고 나머지 메시지는 폐기한다.
그러면, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 스위칭부(400-1) 또는 제 2 스위칭부(400-2)를 수신되는 우선순위를 갖는 메시지들에 대하여 LIN, CAN, FlexRay 이종 통신 간 메시지 변환 및 정보 교환을 수행한다.
한편, 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)로 제공되 는 전원의 상태를 판단하기 위한 ADC 컨버터(220)를 더 포함하고 있다.
따라서 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)에 제공되는 전원의 상태를 판단하여 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 이상 유무를 판단할 수 있다. 이와 같이 판단될 경우 제 2 마이크로컨트롤러(200)는 제 1 마이크로컨트롤러(100)의 복구 작업을 수행하거나 제 1 마이크로컨트롤러(100)를 대신하여 메시지의 변환 및 정보 교환을 수행한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 게이트웨이 장치의 구성을 나타낸 기능블록도.
도 2는 도 1에 따른 차량용 게이트웨이 장치 중 제 1 마이크로컨트롤러의 전원 이상 여부를 판단하기 위한 구성을 나타낸 기능블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제 1 마이크로컨트롤러 200 : 제 2 마이크로컨트롤러
210 : 제 2 저장부 220 : ADC 컨버터
300 : SPI/SCI
400 : 적어도 하나 이상의 스위칭부

Claims (8)

  1. 차량용 게이트웨이 장치에 있어서,
    LIN(Local Interconnect Network), CAN(Controller Area Network), FlexRay 이종 통신간 메시지 변환 및 정보 교환을 수행하는 제 1 마이크로컨트롤러;
    제 1 마이크로컨트롤러보다 데이터 처리 용량이 적은 비대칭 처리 프로세서이며, 주기적으로 제 1 마이크로컨트롤러의 상태를 요청하여 제 1 마이크로컨트롤러의 응답 여부에 따라 제 1 마이크로컨트롤러의 상태를 판단하여 이상이 발생할 경우 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 복구를 수행하는 제 2 마이크로컨트롤러;
    상기 제 1 마이크로컨트롤러와 상기 제 2 마이크로컨트롤러간의 우선순위를 갖는 메시지를 입/출력하기 위한 SPI(Serial to Parallel Interface)/SCI(Serial Communication Interface); 및
    상기 제 1 마이크로컨트롤러의 동작이 정상이면 FlexRay 인터페이스, LIN 트렌시버, 및 CAN 트렌시버를 상기 제 1 마이크로컨트롤러와 연결하고, 상기 제 1 마이크로컨트롤러에 이상이 발생하면 FlexRay 인터페이스, LIN 트렌시버, 및 CAN 트렌시버를 제 2 마이크로컨트롤러에 연결하는 적어도 하나 이상의 스위칭부를 포함하는 차량용 게이트웨이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 마이크로컨트롤러는,
    제 1 마이크로컨트롤러가 비정상적일 경우, 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 메모리에 저장된 우선순위를 갖는 메시지들을 저장하기 위한 제 2 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 게이트웨이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 우선순위를 갖는 메시지들은,
    엔진, 브레이크 또는 트랜스미션으로부터 전송되는 메시지인 것을 특징으로 하는 차량용 게이트웨이 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 마이크로컨트롤러는,
    상기 제 1 마이크로컨트롤러의 이상을 감지할 경우, 제 2 저장부에 저장중인 메시지를 상기 제 1 마이크로컨트롤러로 제공함과 동시에 리셋 제어신호를 전송하여 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 복구 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 게이트웨이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 마이크로컨트롤러는,
    기 설정된 횟수만큼 복구 작업을 수행한 후에도 상기 제 1 마이크로컨트롤러에 이상이 있을 경우, 상기 제 1 마이크로컨트롤러를 대신하여 처리하는 것을 특징 으로 하는 차량용 게이트웨이 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 마이크로컨트롤러는,
    LIN, CAN, 및 FlexRay 메시지의 우선순위를 설정하고, LIN, CAN, 및 FlexRay 메시지 중 우선순위가 가장 높은 메시지만을 처리하는 것을 특징으로 하는 차량용 게이트웨이 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제 1 마이크로컨트롤러가 정상적으로 동작중인 상태에서 상기 제 1 마이크로컨트롤러로 제공되는 메시지 중 우선순위를 갖는 메시지를 복사하여 제 2 마이크로컨트롤러의 제 2 저장부로 제공하여 저장하는 것을 특징으로 하는 차량용 게이트웨이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 마이크로컨트롤러는,
    상기 제 1 마이크로컨트롤러로 제공되는 전원의 상태를 판단하기 위한 ADC 컨버터를 더 포함하며,
    이를 통해 제 1 마이크로컨트롤러에 제공되는 전원의 상태를 판단하여 상기 제 1 마이크로컨트롤러의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 게이트웨이 장치.
KR1020090005451A 2009-01-22 2009-01-22 차량용 게이트웨이 장치 Expired - Fee Related KR100976710B1 (ko)

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