CAN통신은 자동차 내부 전자제어장치 간의 통신을 위하여 개발되어 최근 자동제동장치 등의 적용되고 있으며, 생산자동화를 위한 필드버스에도 적용되고 있다. 최근에는 대형 선박의 엔진제어 등을 위하여 필드버스가 도입되고 있다. 본 논문에서는 기존의 RS485 방식에 비하여 유지보수가 수월하도록 CAN통신을 기반으로 선박의 선실 출입통제 시스템을 구현하여 하였다. CAN통신기반 선실 출입통제 시스템은 출입통제 서버, ARM9 임베디드 시스템과 CAN컨트롤러를 내장한 마이크로컨트롤러로 구성되어 있다. 출입통제 서버는 관리자가 접속하여 출입통제 시스템의 전반적인 관리를 할 수 있도록 하고 ARM9 프로세서를 채용한 임베디드 시스템은 CAN 네트워크로 연결된 RFID 리더컨트롤러의 출입 정보를 서버로 전송하고 출입관리를 한다. 임베디드 시스템은 CAN 프레임을 서버로 전송하는 게이트웨이 역할을 한다.
CAN통신은 자동차 내부 전자제어장치 간의 통신을 위하여 개발되어 최근 자동제동장치 등의 적용되고 있으며, 생산자동화를 위한 필드버스에도 적용되고 있다. 최근에는 대형 선박의 엔진제어 등을 위하여 필드버스가 도입되고 있다. 본 논문에서는 기존의 RS485 방식에 비하여 유지보수가 수월하도록 CAN통신을 기반으로 선박의 선실 출입통제 시스템을 구현하여 하였다. CAN통신기반 선실 출입통제 시스템은 출입통제 서버, ARM9 임베디드 시스템과 CAN컨트롤러를 내장한 마이크로컨트롤러로 구성되어 있다. 출입통제 서버는 관리자가 접속하여 출입통제 시스템의 전반적인 관리를 할 수 있도록 하고 ARM9 프로세서를 채용한 임베디드 시스템은 CAN 네트워크로 연결된 RFID 리더컨트롤러의 출입 정보를 서버로 전송하고 출입관리를 한다. 임베디드 시스템은 CAN 프레임을 서버로 전송하는 게이트웨이 역할을 한다.
CAN communication developed for communication between electric control devices in vehicle, was recently applied to automatic breaking devices, and can also be applied to field bus for production automation. Recently, field bus is introduced in engine control etc., for large ship. In this paper, cabi...
CAN communication developed for communication between electric control devices in vehicle, was recently applied to automatic breaking devices, and can also be applied to field bus for production automation. Recently, field bus is introduced in engine control etc., for large ship. In this paper, cabin access control system is implemented, based on CAN communication. The cabin access control system based on CAN communication consists of access control server, embedded system based on ARM9, and micro-controller built-in CAN controller. The access control server can be able to manage overall access control system by accessing with manager. And embedded system adopted ARM9 processor transmits access information of RFID reader controller connected with CAN networks to server, also performs access control. The embedded system carry CAN frames to server, so it is used as gateway.
CAN communication developed for communication between electric control devices in vehicle, was recently applied to automatic breaking devices, and can also be applied to field bus for production automation. Recently, field bus is introduced in engine control etc., for large ship. In this paper, cabin access control system is implemented, based on CAN communication. The cabin access control system based on CAN communication consists of access control server, embedded system based on ARM9, and micro-controller built-in CAN controller. The access control server can be able to manage overall access control system by accessing with manager. And embedded system adopted ARM9 processor transmits access information of RFID reader controller connected with CAN networks to server, also performs access control. The embedded system carry CAN frames to server, so it is used as gateway.
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문제 정의
자동차에서의 전자제어의 필요성이 증가하면서 1986년 자동차 내부의 서로 다른 3개의 전자장치(ECU, electronic control unit) 간의 통신을 위한 통신 장치개발을 자동차 업체인 벤츠(Benz)에서 요구하게 되었으며 자동차 부품 업체인 독인의 보쉬(Bosch)에 의하여 최초로 개발되었다. 개발 목표는 자동차에서 고가의 와이어 하네스를 저비용의 네트워크 케이블로 대치하기 위한 것이었다. CAN 프로토콜은 ABS와 에어백 등을 제어하기 위하여 빠른 응답성과 높은 신뢰성을 갖도록 설계되었다.
본 논문에서는 CAN 통신을 기반으로 선실 출입 관리를 위한 출입 통제 시스템을 구현하였다. RFID 리더와 연결된 CAN 컨트롤러와 임베디드 시스템 간에는 CAN 버스를 통하여 데이터 교환을 하고 임베디드 시스템과 서버간에는 이더넷으로 데이터를 교환한다.
제안 방법
본 논문에서는 선실 출입통제 시스템을 CAN통신 기반으로 구현하였다. 출입통제 시스템은 출입관리 서버, 임베디드 시스템, RFID 리더 컨트롤러로 구성된다.
즉, CAN 데이터 프레임을 이더넷 프레임으로 변환하여 서버로 전송하거나 이더넷 데이터를 CAN 데이터 프레임으로 변환하여 CAN컨트롤러로 전송한다. 특정각 선실의 출입자의 ID를 저장하고 RFID 리더로부터 받은 ID와 비교하여 출입 여부를 결정한다. 임베디드 시스템은 삼성의 S3C2440 ARM9 프로세서를 활용하여 그림 8과 같이 구현하였다.
대상 데이터
AT90CAN시리즈MCU는 플래시 메모리 사이즈에 따라서 AT90CAN32와 AT90CAN64으로 구분되지만 하드웨어와 소프트웨어 측면에서 완전하게 호환된다. AVR 핵심(core)은 32개의 범용 레지스터를 갖는 명령 세트로 구성된다. 32개의 레지스터들은 직접 ALU에 연결된다.
따라서 CAN 데이터 프레임을 리더 컨트롤러로부터 수신하여 이더넷을 통하여 서버로 전송하는 게이트웨이 역할을 한다. RFID 리더 컨트롤러는 CAN 컨트롤러가 내장된 ATMEL사의 AT90CAN128 마이크로컨트롤러를 사용하여 구현하였다. 마그네트 잠금장치와 출입관리를 위한 센서를 제어한다.
CAN 컨트롤러는 다양한 종류의 RFID 리더와 연결을 할 수 있다. 본 연구에서는 900MHz 대역의 15채널 특성을 가지는 RFID 리더기를 사용하였다. CAN 컨트롤러는 출입 관리를 위하여 마그네트 잠금장치와 마그네트 센서, 적외선 센서 등의 센서 데이터를 입력 받아서 임베디드 시스템을 통하여 서버로 전송하여 관리자가 관리할 수 있도록 한다.
후속연구
기존의 RS-485통신을 기반으로 하는 출입 통제 시스템에 비하여 구현한 출입 통제 시스템은 신규 단말기를 추가하는 등의 구조변경이 필요한 경우 유지보수가 보다 용이한 장점을 가진다. 개발한 CAN통신모듈은 선박 운항에 관련된 데이터를 수집하여 전자 운항 장치로 데이터를 전송하는데 활용할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
CAN(Controller Area Network) 프로토콜이란 무엇인가?
CAN(Controller Area Network) 프로토콜은 고수준의 보안 기능을 갖춘 실시간, 직렬, 방송 프로토콜이다. CAN 프로토콜은 고속 전송을 위한 ISO11898과 저속 전송을 위한 ISO11519-2에 정의되어 있는 국제표준이다.
CAN 통신은 어디에 활용되고 있는가?
CAN 통신은 자동차 내부의 ECU간의 통신을 위하여 개발되어 현재 대부분의 차량에 적용되고 있다. 특히, 최근에 고급 차종에는 동력계통, 샤시 계통 등에 MCU가 약 100개 정도가 사용되고 있어 CAN통신의 필요성이 더욱 증가하고 있다.
DeviceNet의 장점은 무엇인가?
1994년 Allen-Bradley에 의하여 산업용 네트워크의 한 종류로 개발되었다. 산업용 기기(리미트 스위치, 광전센서, 밸브제어기, 모터 구동기, 인버터, 패널 디스플레이 등)를 네트워크에 접속함으로써 비용을 줄일 수 있다. 각종 장치(device)를 네트워크에 직접 연결함으로써 장치 레벨의 중요한 진단 뿐만 아니라 장치간의 통신을 할 수 있다. 산업용 자동화기기의 배선과 설치에 드는 비용과 시간을 절약하고 여러 제조사의 동종 구성 요소에 대하여 상호 호환성을 제공한다. 그림 4는 DeviceNet의 네트워크 구성도를 나타낸다.
참고문헌 (10)
ISO11898: Road Vehicles, Interchange of digital information - Controller Area Network for high speed communication, 1992.
Robert Bosch GmbH, CAN Specification Version 2.0, 1991.
Steve Corrigan, "Introduction to the Controller Area Network," Texas Instruments, Application Report SLOA101, Aug., 2002.
박종찬, 김병진, "CAN 통신을 기반으로한 절격시스템 자동화 구축", 전기학회논문지, 제52권, 제3호, pp. 95-99, 2003.
Carl Stenquist, "CAN-A Secure, High-speed Data Communication Bus", Embedded System Conference, Silicon Valley, pp. 4-24, 2008.
DeviceNet Specifications, Open DeviceNet Vendor Association, Inc. Feb., 1997.
DeviceNet Communcation Model and Protocol, DeviceNet Device Profiles Object Library, Vol. 1, No. 2, Feb., 1997.
N. Navet, Y. Song, F. Simonot-Lion, C. Wilwert, "Trends in automotive communication systems." Proceedings of the IEEE, Vol. 93, pp. 1024-1223, 2005.
B. Andrew, C. Stephen, M. Peter, "The Requirement of Future In-Vehicle Networks and An Example Implementation," SAE 2004 World Congress & Exhibition, 2004.
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