다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 그림 1: 안정화및재활용기능을효율적으로구현하는 MPH 125 의전자장치 첨단건설장비를위한전자장치를개발하는과정에는상당부분의테스트와시뮬레이션을테스트벤치에서수행할수있다. 반면개발단계의후반부에서는건설현장이나실외시험장소에서실제조건에따라테스트및시험운영을수행하는것이바람직하다. 테스트장비가있는운전석에서장치조작상의혼란을없애기위해현재벡터의 CANoe/CANalyzer 개발및분석툴에는업계최초로무선인터페이스가구현되어있다. 보막 (Bomag GmbH) 의전자장치개발자는이인터페이스를사용하여일정하게떨어진위치에서다양한차량버스에서발생하는통신을기록하고분석한다. 토목작업및고속도로건설부문에서는품질요구사항이지속적으로높아짐과동시에비용및시간에대한압박이증가하고있다. 도로보존및복구를위한토양경화 (Soil Compaction) 방법과비용, 원자재및에너지절감방식에는첨단전자기능이집중적으로사용되는경우가많다. 보막은세계적인경화기술전문기업으로, 보파드 (Boppard) 에주요설비공장을두고있다. 파얏트 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 1/8
그룹 (Fayat Group) 의자회사인이회사는매년약 3 만대가량의토양및아스팔트경화와폐기물 압축용기계와안정기 / 리사이클러 (Recycler) 를생산하고있다. 현재이업체가보유한전문기술의 상당부분은전자공학에기초를두고있다. 보막은네트워킹기술과관련하여자동차업계의 CAN 버스표준을기반으로업무를수행한다. 전자공학개념은먼저 10 ~ 15t 의대형기계에적용되었다가소형기계로옮겨졌다. 보막은전체회사그룹내에서하드웨어및소프트웨어컴포넌트의최대한재사용을원하였으므로모듈식개념에중점을두었다. 또한이를위해해당비즈니스사이트전체에걸쳐개발및테스트장비를표준화해야했다. 그림 2: 모듈식기계레이아웃이반영된전자장치개념 작동의필수요소인전자장치 리모컨에서드라이브바이와이어 (Drive-by-Wire) 스티어링시스템과 GPS 의사용에이르기까지 첨단장비와전자장치는모든기계에사용된다. 센서는토양경화정보를지속적으로수집하고 디스플레이에서는아직경화작업이필요한부분을운전자에게그래픽을통해나타낸다. GPS 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 2/8
옵션을사용하면모든파라미터를빠짐없이기록하여위성지원을통해대규모경화모니터링작업을수행할수있다. 미래에는무선네트워크를통해그룹단위로구동되는기계간에데이터를교환할수있게될전망이다. 운전중량이 24.5t 이고전력이 440kW 인새로운유형의 MPH 125 안정기 / 리사이클러는업계에서가장포괄적인전자시스템및 CAN 노드를갖춘기계이다. 이기계는첫번째로석회, 비산회또는시멘트를혼합하여기존토양모재를개선및강화하는데사용되고두번째로는기존토양모재를그자리에서국소적으로압착, 분쇄및재활용하는데사용된다. 다중 CAN 버스를갖춘네트워크클러스터 보막에서생산하는특정제품라인의모든기계는제어시스템이동일하며최종조립라인 (EOL: End-of-Line) 에서의파라미터화과정에특정한제어기능을얻게된다. 따라서전자장치개발자는기계의모듈식제품개념을모듈식 CAN 기반네트워크클러스터에매핑했다. 중앙바디 CAN 버스인 CAN 1 은대부분의버스노드에연결된다. 이버스는 CANopen 프로토콜을기반으로작동하여표준자동화컴포넌트를사용할수있도록한다. 차량의메인컴퓨터, 전면프레임의데이터수집장치및후면프레임의 I/O 모듈외에도 CAN 1 은운전석의제어및디스플레이컴포넌트를포함한다. 기존의아날로그및디지털센서는유압센서및충진레벨센서같은데이터수집장치와서로연동된다. 후면프레임의 I/O 모듈에서는운송을위한가변고도회전자, 외측경사각및운전실하향조정 (Lowering Cabin) 기능을제어한다. 제어기능과버스가서로연동되도록하는방식으로배선에소요되는비용과노력을대폭줄일수있었지만이렇게하려면 CAN 버스기능조이스틱, LC 디스플레이및외부스위치를사용해야한다. 보막은마찰브레이크를갖춘 CANopen 구동레버를자체적으로개발했다. 파워트레인버스는 CAN 2 로정의되며좌 / 우측운전자콘솔을포함하여차량의메인컴퓨터, 엔진컨트롤러, 스티어링및구동레버를서로연결한다. 여기서흥미로운부분은 J1939 프로토콜과 CANopen 프로토콜이 CAN 2 에함께구현되어있다는점이다. 구동제어시스템의특수한기능은도이츠 (Deutz) 디젤구동장치의한계하중제어기능으로, 토양경화도에따라낮은작동 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 3/8
속도에서의높은압연전력과높은작동속도에서의낮은압연전력간의전력배분을동적으로 수행한다. CAN 1 및 CAN 2 외에 MPH 125 의구성방식에따라세번째데이터버스인 CAN 3 가있을수도있다. CAN 3 에는보조디스플레이를갖춘옵션미터링컴퓨터와물분사에필요한액추에이터가통합된다. 마찬가지로 CAN 3 도역청유제 (Bitumen Emulsion) 및발포역청 (Foamed Bitumen) 미터링시스템과상호연동하는데사용된다. 다중프로토콜툴 보막에서는전자장치개발시벡터의다양한소프트웨어를구현한다. 슈트트가르트에소재한네트워킹전문업체인벡터는네트워크개발및 ECU 테스트를위한 CANoe, 버스데이터분석을위한 CANalyzer, ECU 보정을위한 CANape 같은모든전자개발작업에필요한맞춤식툴을제공한다. CANoe 는개발초기에개별버스노드또는전체서브네트워크 ( 잔여버스시뮬레이션 ) 의동작을시뮬레이션한다. ECU 개발과정이차츰진행됨에따라이모델은버스시스템및 ECU 의분석, 테스트및통합을위한기초역할을하게된다. C 와유사한프로그래밍언어인 CAPL 과사용자가정의하는인터페이스를통해사용자의작업이단순화된다. 먼저잔여버스시뮬레이션및테스트실행에별도의 PC 를사용한다음그래픽제어 / 평가를수행하는특수한실시간구성을통해실시간기능이대폭개선되었으며, 이를통해컴포넌트 HIL 테스터의성능이향상되었다. 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 4/8
그림 3: Trace Window 에표시된 CANalyzer 에서수행한 J1939 관련데이터해석 CANalyzer 분석툴은버스분석을위한다양한기능을갖추고있으며, 여기에는버스데이터트래픽 추적기능, 신호값표시, 메시지, 버스부하및교란에대한통계적평가, 최종대상이지정된특정 버스교란생성기능이포함된다. CANape 는전자장치 ECU 의보정에사용된다. 모든중요한변수및파라미터세트를실시간으로 수정하고시각화할수있다. GPS 애플리케이션개발에유용한툴은 CANape Option GPS 로, 전자 지도에순간차량위치를시각화하여시스템을보완한다. 보막은벡터툴의다재다능한특성을바탕으로 J1939/CANopen 다중프로토콜환경등에서다중프로토콜을다루는복잡한문제를손쉽게해결하며많은이점을누리고있다. 일관된방식으로적용되는데이터베이스개념은개발툴의효율을위한중요한요소이다. 툴체인의모든구성품이동일한데이터세트에접근하므로불필요한중복이나오류의원인을만들어내지않으면서모든데이터를일관된방식으로저장할수있다. 사용된버스시스템에적합한관련네트워크설명데이터베이스는네트워크구성과일치하도록미리통합되거나자동으로생성된다. 이툴은 CAN 을지원하는것외에 LIN, FlexRay 및 MOST 버스와 J1939, J1587, NMEA2000, ISO11783 및 CANopen 같은상위레벨프로토콜을지원한다. 보막에서는 J1939 및 CANopen 을 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 5/8
위한 CANape 및 CANalyzer/CANoe 옵션을사용한다. 툴을프로토콜별로확장함에따라사용자가 J1939 또는 CANopen 프로토콜에대해세부적인교육을받을필요성이줄어들고이를통해 CAN 프레임을잘못해석하는일도피할수있다. 마지막으로다중버스 / 다중프로토콜환경분석의또다른요구사항은분석을위한토대로항상균일한시간기반을제공해야한다는점이다. 유선에서무선으로의전환 보막의전자장치개발자들이지금까지어려움을겪었던것은기계에승객이탑승하지않은상태로소개부분에서언급한현장시험을수행하는동안측정데이터를동기화하여분석하는것이다. 이들은테스트도중이아닌나중에만기록된데이터를검사할수있었다. 이와비슷한사례를위해벡터는현재기술적인면에서성숙단계에이른 WLAN 솔루션을선보이고있다. 이전에는툴로작업시분석하는버스시스템에반드시실제로연결해야했지만벡터의전문기술덕분에이제는수정된 WLAN 시스템을통해확장을사용하여 DUT 에연결할수있게되었다. 따라서 PC 와 CAN 버스간의송수신기케이블은외견상제거되어무선경로로대체된다. 여기서짚고넘어갈부분은정확도나측정요구사항측면에서어떠한손상이나절충이발생되지않는다는점이다. 이는확장을구현하는과정에데이터전송의올바른타이밍, 낮은대기시간및시간동기화방식의 PC 데이터표시에대한요구사항을충족하도록특별한주의를기울였기때문이다. CAN 메시지와해당타임스탬프는 TCP/IP 연결을통해전송되므로메시지와함께제공된타임스탬프가 CANoe 및 CANalyzer 의기준시간역할을할수있다. 그림 4: 확장된 WLAN 은 TCP/IP 인터페이스를통해타임스탬프등의 CAN 메시지를전송하여시간이일치하는방식으로데이터를표현할수있다. 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 6/8
이점을가진 WLAN 솔루션 이솔루션에서는단순한 CAN/WLAN 브리지의기능과비교해몇가지중요한이점을제공한다. 이설정에는브리지헤더만있으면된다. 호스트로는표준온보드리소스및 WLAN 을통해연결을유지하는 WLAN 기능랩톱 / 노트북으로충분하다. CAN 에서 WLAN 으로의변환을담당하는 DUT 의 프로브 는처음에버스에기록된타임스탬프를고려하여메시지를올바른시간순서대로엄격하게전송하는데, 이는 CAN-WLAN-CAN 브리지로는불가능한작업이다. 건설현장에서기계를작동하는동안보막의전자장치개발자는기계에실제로케이블을연결하지않고도측정, 관찰및평가를수행할수있다. 요약및전망 이상용차부문의사례에서는고급대형차의자동차전자장치영역외에도흥미롭고까다로운문제가있으며이러한문제는복잡한네트워크클러스터와고성능개발및분석툴을통해서만해결할수있다는사실을보여주는데, 바로이부분에서벡터솔루션의다재다능함이빛을발한다. 벡터의툴을사용하면 J1939 및 CANopen 의상위계층에서직접분석및시뮬레이션을수행할수있다. 또한여러버스를사용하거나동일한버스에서각기다른프로토콜을사용하더라도문제가되지않는다. 이러한툴은항상무선통신환경에서도데이터수집및평가시동일한시간기반으로타이밍이정확히유지되도록한다. 보막의개발자들은이미여러날동안자동으로내구성테스트를수행하게되는차기 WLAN 프로젝트를목표로하고있다. 또한 WLAN 연결을통해앞에서설명한툴을사용하여관련버스시스템에서이벤트를지속적으로관찰할수있을뿐아니라이러한작업을사무실은물론주말에집등에서인터넷을통해수행할수도있다. 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 7/8
독일출판물 CAN 뉴스레터 2008 년 2 월호의번역판 저자 : Timo Löw, Andreas Nacke (BOMAG) Holger Heit, Hans-Werner Schaal (Vector) 그림출처 : 그림 1, 2 (BOMAG) 그림 3, 4 (Vector) 추가그림 : Vector Informatik GmbH Ingersheimer Str. 24 70499 Stuttgart Germany www.vector.com 본자료배포시최종인쇄물을당사에보내주시면감사하겠습니다. 배포와관련하여문의사항이있으시면언제든지연락주시기바랍니다 : 벡터코리아편집자연락처 : 마케팅부양희영과장서울특별시구로구구로동 222-12 마리오타워 1406 호 Tel. 02-807-0600 Ext.5002, Fax. 02-807-0601 E-mail: ronald.yang@vector.com 다중프로토콜 CAN 환경의무선분석 8/8