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KR-20260060767-A - Digital communication device for noisy environments and method thereof

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Abstract

본 발명은 노이즈 환경을 위한 디지털 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 메인모듈과 하위모듈간의 디지털 통신을 위한 디지털 통신 장치에 있어서, 상기 메인모듈은, MCU(micro controller uint)와, 송신 인터페이스와, 제1수신 인터페이스 및 제2수신 인터페이스를 포함하고, 상기 MCU는 제1수신 인터페이스와 제2수신 인터페이스를 통해 수신되는 상기 하위모듈의 송신 데이터를 비교하여, 상대적으로 신뢰성이 높은 데이터를 선택할 수 있다.

Inventors

  • 이지헌

Assignees

  • 한국전자기술연구원

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (6)

  1. 메인모듈과 하위모듈간의 디지털 통신을 위한 디지털 통신 장치에 있어서, 상기 메인모듈은, MCU(micro controller uint)와, 송신 인터페이스와, 제1수신 인터페이스 및 제2수신 인터페이스를 포함하고, 상기 MCU는 제1수신 인터페이스와 제2수신 인터페이스를 통해 수신되는 상기 하위모듈의 송신 데이터를 비교하여, 상대적으로 신뢰성이 높은 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 MCU는, 상기 송신 인터페이스를 통해 클록 신호를 상기 하위모듈에 송신하며, 상기 제1수신 인터페이스와 제2수신 인터페이스를 통해 각각 수신된 데이터의 위상이 상기 클록 신호와 더 유사한 수신 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 MCU는, 상기 송신 인터페이스를 통해 클록 신호를 상기 하위모듈에 송신하며, 상기 제1수신 인터페이스와 제2수신 인터페이스를 통해 각각 수신된 데이터를 비교하여, 상기 클록 신호의 동기마다 주기적으로 바뀌는 부분의 규칙성에 따라 규칙성이 상대적으로 더 적은 수신 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치.
  4. a) 메인모듈의 클록 신호에 따라 하위모듈에서 동일한 데이터를 이중화하여 각기 다른 통신라인을 통해 상기 메인모듈로 송신하는 단계; b) 이중화된 데이터를 수신한 메인모듈에서 이중화된 데이터를 비교하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계의 비교 결과 상대적으로 신뢰성이 높은 데이터를 선택하는 단계를 포함하는 디지털 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 b) 단계에서 이중화된 수신 데이터의 위상을 클록 신호와 비교하고, 상기 c) 단계에서 이중화된 수신 데이터 중 클록 신호의 위상과 더 비슷한 수신 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 b) 단계에서 이중화된 수신 데이터의 클록 신호의 주기마다의 변동 규칙성을 확인하고, 상기 c) 단계에서 이중화된 수신 데이터 중 변동 규칙성이 더 적은 수신 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 방법.

Description

노이즈 환경을 위한 디지털 통신 장치 및 방법{Digital communication device for noisy environments and method thereof} 본 발명은 노이즈 환경을 위한 디지털 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 자동차 등과 같이 진동을 포함하는 노이즈 환경에서 하위 모듈의 통신 신호의 신뢰성을 확보할 수 있는 통신 장치 및 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 차량의 장치간 통신에 사용되는 인터페이스는 저속통신으로는 CAN(Controller Area Network)이 있고, 고속 통신으로는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling), MIPI(Mobile Industry Processor Interface)등이 알려져 있다. 저속통신은 차량의 ECU가 장치를 제어하기 위해 사용되고, 고속통신은 주로 영상을 가져오기 위해서 사용된다. CAN통신은 역사가 깊은 통신방법으로, 상용으로 출시되는 MCU는 대부분 CAN통신채널을 1~2개 포함하고 있어서, 자동차 부품 제조사가 특정 모듈을 만들 때, 도 1에 도시한 바와 같이 사용하는 MCU와 차량에의 CAN 버스(BUS)에 회로적으로 연결하기만하면 통신하는데는 문제가 없었다. 어라운드뷰 같은 장치는 메인보드와 함께 다채널 카메라 모듈이 자동차에 실장이 되는데, 카메라 모듈에는 카메라 뿐만이 아니라, 최근에는 다양한 정보를 수집하기 위해서 카메라의 이상 동작 감지를 위한 온도센서, 그리고 충돌등의 감지를 위한 가속도 센서가 함께 실장이 된다. 여기서 CAN BUS에 직접적으로 연결된 모듈을 메인모듈이라고 하고, 카메라 모듈과 같이 ECU에 직접적으로 연결되지는 않지만, CAN BUS에 있는 메인모듈의 제어를 받는 모듈을 하위모듈이라고 정의할 수 있다. 하위모듈의 예를 도 2에 도시하였다. 하위모듈(300)은 일반적으로 MCU를 탑재하지 않기 때문에 신뢰성이 높은 CAN 버스를 사용할 수 없다. 특히, 어라운드뷰 시스템은 앞뒤좌우를 촬영하는 하위모듈이 최소 4개가 필요하기 때문에 하위모듈에 모두 MCU를 넣게되면, 해당 MCU는 CAN통신만을 하기 위해 존재하기 때문에 기능적인 낭비가 심하고, 재료비의 상승이 초래된다. 여기서, 하위모듈(300)의 통신 신뢰성을 보장받으면서 하위모듈(300)에 탑재되는 디지털센서가 가진 기본 인터페이스(UART, SPI등)를 통해서 차량과 같이 고진동, 고노이즈 상황에서도 통신 신뢰성을 확보할 수 있는 방안이 요구되고 있다. 통신 신뢰성이란, 메인모듈(200)에 수신되는 하위모듈(300)의 송신 데이터가 얼마나 신뢰할 수 있는지를 의미한다. 종래에는 기존 인터페이스의 클록(Clock)을 낮춰서 신뢰성을 높이는 방법을 사용하고 있다. 이러한 주기 제어는 가장 단순한 방법이며, 사실상 이방법 말고는 자동차에서 기존 인터페이스를 활용하기 어렵다. 아니면 하위모듈(300)에 MCU를 연결해서 하위모듈(300)이 ECU(100)와 직접 통신하던지, 아니면 메인모듈(200)과 CAN으로 통신하던지 두 방법중에 하나를 선택한다. CAN 통신은 통신의 신뢰성을 CAN 인터페이스가 보증하기 때문에, 자동차 부품 제조사는 CAN 인터페이스를 쓸 경우, 통신 불량에 대해서는 크게 걱정하지 않아도 되기때문이고, 특히 하위모듈(300)이 ECU(100)와 직접 연결되어 있을 경우 통신불량은 차량 제조사에서도 자신이 문제 없다고 증명해야 하는 부분이라 협력업체에서는 통신 자체에 대해서는 덜 걱정해도 된다. 시간을 두고 반복통신하는 방법이 있지만, 정확히 해당 시점에 데이터의 신뢰성을 확보할 수 없다는 한계가 있었다. 도 1은 종래 CAN 통신 인터페이스의 예시도이다. 도 2는 MCU를 포함하지 않는 하위모듈을 포함하는 종래 CAN 통신 인터페이스의 예시도이다. 도 3은 본 발명에서 제안하는 CAN 통신 인터페이스의 블록 구성도이다. 도 4는 본 발명의 일부 상세 구성도이다. 도 5는 본 발명의 설치상태 예시도이다. 본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다. '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다. 이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디지털 통신 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디지털 통신 장치의 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일부 상세 구성도이며, 도 5는 본 발명의 설치 상태 예시도이다. 도 3 내지 도 5를 각각 참조하면, 본 발명 디지털 통신 장치는, 차량의 ECU(10)와, 상기 ECU(10)와는 CAN 통신 인터페이스를 통해 통신하는 메인모듈(20)과, 상기 메인모듈(20)과 디지털 통신을 수행하되, 메인모듈(20)에 복수 채널을 통해 데이터를 송신하는 하위모듈(30)을 포함한다. 상기 메인모듈(20)은 MCU(24, micro controller unit)를 포함하고, 하나의 송신 인터페이스(21)와 한 쌍의 수신 인터페이스인 제1수신 인터페이스(22)와 제2수신 인터페이스(23)를 포함한다. 상기 하위모듈(30)은 MCU를 구비하지 않으며, 수신 인터페이스(31)와, 한 쌍의 송신 인터페이스인 제1송신 인터페이스(32)와, 제2송신 인터페이스(33)를 포함한다. 상기 메인모듈(20)의 송신 인터페이스(21)와 상기 하위모듈(30)의 수신 인터페이스(31)를 연결하는 제1라인(41)과, 메인모듈(20)의 제1수신 인터페이스(22)와 하위모듈(30)의 제1송신 인터페이스(31)를 연결하는 제2라인(42)과, 메인모듈(20)의 제2수신 인터페이스(23)와 하위모듈(30)의 제2송신 인터페이스(33)를 연결하는 제3라인(43)을 포함할 수 있다. 이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명 디지털 통신 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명은 차량과 같이 진동(노이즈)이 많이 발생하는 환경에 적용되는 것으로 하며, 디지털 통신(UART, SPI) 방식으로 메인모듈(20)과 하위모듈(30) 사이의 통신을 수행하고, 하위모듈(30)로부터 메인모듈(20)에 수신된 데이터의 신뢰성을 확보하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 메인모듈(20)은 차량의 ECU(10)와 CAN 통신을 수행하는 것으로 하며, 메인모듈(20)은 차량의 전면부에 설치되고, 카메라 모듈 등인 하위모듈(30)은 차량의 후방부에 설치될 수 있다. 따라서 메인모듈(20)과 하위모듈(30) 사이의 거리는 비교적 긴 편이며, 차량의 구조상 통신라인인 제1라인(41), 제2라인(42), 제3라인(43)을 직선으로 설치하기 어렵기 때문에 실질적인 통신 거리는 더 길어지게 된다. 이와 같은 특성에 의하여 통신거리가 길고, 자동차의 진동이나 다른 전자장비들에 의한 노이즈가 발생하기 쉽다. 상기 메인모듈(20)은 특정한 주기에 맞춰 클록 신호를 송신 인터페이스(21)를 통해 송신한다. 이때 클록은 제1라인(41)에 연결된 하위모듈(30)의 수신 인터페이스(31)를 통해 수신되며, 이 클록의 동기에 맞춰 하위모듈(30)은 검출된 디지털 데이터를 제1송신 인터페이스(32)와 제2송신 인터페이스(33)를 통해 송신한다. 이때 송신되는 데이터는 영상 데이터 등일 수 있다. 하위모듈(30)의 제1송신 인터페이스(32)와 제2송신 인터페이스(33)를 통해 송신되는 데이터는 동일한 데이터인 것으로 한다. 즉, 하위모듈(30)의 송신 데이터는 이중화되어 송신되는 것으로 한다. 제1송신 인터페이스(32)와 제2송신 인터페이스(33)를 통해 송신되는 디지털 데이터는 각각 제2라인(42)과 제3라인(43)을 통해 메인모듈(20)의 제1수신 인터페이스(22)와 제2수신 인터페이스(23)에 각각 수신된다. 이때 제2라인(42)과 제3라인(43)은 가장 멀리 배치되는 것이 바람직하다. 제2라인(42)과 제3라인(43)이 가까이 배치되는 경우 간섭이 발생할 수 있다. 바람직하게 제2라인(42)과 제3라인(43) 사이에 제1라인(41)이 배치되는 것으로 한다. 제1송신 인터페이스(32)와 제2송신 인터페이스(33)는 동일한 PCB에 구성되고, 동일한 데이터를 2개로 분리하여 송신하는 것으로 할 수 있다. 즉 설명에서는 제1송신 인터페이스(32)와 제2송신 인터페이스(33)로 나누어 설명하나 실질적으로 하나의 송신 인터페이스를 사용할 수 있다. 상기 메인모듈(20)의 MCU(24)는 제1수신 인터페이스(22)와 제2수신 인터페이스(23)를 통해 수신된 데이터를 서로 다른 하위모듈에서 수신된 것으로 취급할 수 있다. 메인모듈(20)은 각기 다른 통신라인인 제2라인(42)과 제3라인(43)을 통해 수신된 데이터를 비교하여, 더 신뢰성이 높은 데이터를 선택하여 사용함으로써, 통신 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 구체적인 예로서, 메인모듈(20)의 MCU(24)는 제1수신 인터페이스(22)와 제2수신 인터페이스(23)를 통해 수신된 데이터의 위상 차이를 확인할 수 있다. 이때의 기준은 메인모듈(20)에서 하위모듈(30)로 송신한