초록 ▼

Ⅰ. 제 목
미래 지능형 자동차 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발
Ⅱ. 연구 목적 및 중요성
가. 연구 개발의 목적
미래 지능형 자동차 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발 사업은 고도의 분산화/복잡화된 지능형자동차 전자장치를 위한 운영체제, 미들웨어 및 SW 통합개발도구 등의 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발을 통해 국내 지능형자동차 산업 및 IT 융합 산업의 기술 경쟁력 확보 및 국제 경쟁력을 제고하기 위한 목적과 함께 지능형자동차 산업의 고부가가치화 및 경쟁력 강화를 위한 차량용 임베디드 SW 산업

Ⅰ. 제 목
미래 지능형 자동차 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발
Ⅱ. 연구 목적 및 중요성
가. 연구 개발의 목적
미래 지능형 자동차 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발 사업은 고도의 분산화/복잡화된 지능형자동차 전자장치를 위한 운영체제, 미들웨어 및 SW 통합개발도구 등의 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발을 통해 국내 지능형자동차 산업 및 IT 융합 산업의 기술 경쟁력 확보 및 국제 경쟁력을 제고하기 위한 목적과 함께 지능형자동차 산업의 고부가가치화 및 경쟁력 강화를 위한 차량용 임베디드 SW 산업 육성, 자동차산업의 고부가가치화를 위하여 차세대 국가 성장동력사업으로 지능형 자동차부품산업을 집중 육성할 대구경북 지역을 기반으로 “지역 자동차 부품 산업의 지능화 및 고도화”를 위해 지역 IT 및 자동차 관련 연구기관과 자동차 부품 업체들과의 공동 참여 및 협력을 통해 미래 지능형자동차 전장용 임베디드 SW플랫폼 핵심 기술의 조기 확보 및 상용화를 추진하기 위해 추진하였다.
나. 연구개발의 중요성
최근 자동차업계는 급속하게 강화되고 있는 환경, 안전규제, 에너지 문제, 소비자의 편의성과 안전성 요구에 따라 급격한 환경적 변화를 겪고 있으며 이에 미래 자동차 산업의 유망한 분야로 친환경차량과 안전 및 편의성이 강조되는 지능형 자동차가 채택되었다.
이러한 변화의 결과로 최근까지 급격히 발전되어 온 IT기술들을 자동차에 적용하게 되었고 지능형 자동차 산업의 구조도 HW에서 SW로 전환되고 있는 추세이다.
현재 차량 가격의 20%를 차지하는 전장부품이 2015년 40%로 확대될 것이고 전장부품의 약 75% 이상이 SW에 의해 제어될 것으로 예측된다. 또한 차량 개발원가 중 SW의 비중이 2002년 37.9%에서 2005년 52.4%로 급증하였다.
한편 세계적으로 각국의 환경 오염 규제가 강화되고 있으며, 차량 안전 기준도 점차 엄격해지고 있다.
이렇게 급변하는 자동차 환경 속에서 경쟁력을 높이고 각종 규제에 대응하기 위해 자동차에 장착되는 전자 장치가 증가하고 있다. 차량용 전자장치의 복잡성 증가는 자동차의 잦은 고장을 초래하며 북미에서 자동차업계가 지출하는 연간 100억 달러의 품질보증 비용 중 30%~40%가 전자장치 및 소프트웨어에 투입되었다. 이에 세계자동차 선진국은 전장부품의 종류가 확대되고 부품들 사이의 인터페이스가 복잡해짐에 따라 차량 전장용 임베디드 SW 간의 호환성 및 재사용성 향상을 위한 공통 SW 구조 및 표준 규격 개발을 추진하고 있으며 EU 자동차 관련 업체들은 OSEK/VDX 및 AUTOSAR 표준 규격에 기반을 둔 ECU용 임베디드 SW 플랫폼을 개발하고 있다.
OSEK/VDX, AUTOSAR 등에 대한 국제 표준 규격에 대한 기술력을 보유하고 있는 국내업체는 아직 없는 실정이기 때문에 국제 표준 규격 기반의 차량 전장용 임베디드 SW 핵심 기술의 조기 확보가 시급하다.
또한 지능형자동차 개발을 위해서는 SW 규격 통합, 차량 전체의 통합된 네트워크 시스템 채택 및 차량 전장용 임베디드 SW 도입이 필수적으로 수반되어야 한다.
따라서 본 과제에서 추진하는 미래 지능형 자동차 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술은 자동차 산업이 국가의 큰 핵심 기간산업임에도 불구하고 선진국대비 지능형 자동차 관련 기술 개발이 늦은 현재 국내 자동차 산업을 도약시킬 수 있으며, 향후 국가 기술 및 대외 시장 경쟁력 확보를 위하여 매우 중요하다.
Ⅲ. 연구내용 및 범위
본 과제는 2008년부터 2012년까지 5년간 진행되며 최종 목표는 다음과 같다.
○ 고도의 분산화/복잡화된 지능형자동차 전자장치를 위한 국제표준 규격 기반의 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발
ㆍ 차량 전장용 실시간 운영체제 기술 개발
ㆍ 차량 전장용 미들웨어 통합 기술 개발
ㆍ 차량 전장용 SW 통합개발도구 기술 개발
ㆍ 차량 전장용 응용 SW 기술 개발
ㆍ 차량 전장용 임베디드 SW 신뢰성 보장 기술 개발
연도별 내용 및 범위는 다음과 같다.
가. 1차년도 (2008년) : 차량 전장용 실시간 운영체제 및 SW 통합개발도구 프로토타입 개발
○ OSEK/VDX 실시간 운영체제 프로토타입 개발
○ 차량 전장용 SW 통합개발도구 프로토타입 개발
○ 차량 전장용 SW 시험환경 구축 및 시험응용 개발
나. 2차년도(2009년) : 차량 전장용 실시간 운영체제, SW 통합개발도구 확장 및 신뢰성 보장 기술 개발
○ 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발
ㆍ OSEK/VDX 실시간 운영체제 개발
 실시간 커널 모듈 최적화 개발
 통신 모듈 최적화 기능 개발
 하드웨어 추상화 계층 기능 확장 개발
 디바이스 드라이버 기능 확장 개발
ㆍ AUTOSAR 실시간 운영체제 설계
 타이밍 기반 실시간 커널 설계
 통신 모듈 설계
 타이밍 모니터링 및 프로텍션 기술 설계
ㆍ 차량 전장용 네트워크 계층 프로토콜 기술 개발
ISO 15765-2 표준규격 네트워크 서비스 개발
 플로우 제어 및 세그멘테이션 처리 기능 개발
ㆍ 차량 전장용 SW 통합개발도구 개발
 GUI 기반 개발 및 관리 도구 기능 확장 개발
 OIL 시스템 생성기 개발
 ORTI 표준 지원 디버깅 도구 개발
 런타임 디버깅 도구 개발
ㆍ 차량 전장용 임베디드 SW 표준화 활동
○ 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 신뢰성 보장 기술 개발
ㆍ 차량 전장용 실시간 운영체제 품질 인증 요구사항 정의
 차량 전장용 실시간 운영체제 국제표준 적합성 인증 기술 분석
 차량 전장용 실시간 운영체제 안전성 인증 기술 분석
ㆍ 차량 전장용 임베디드 SW 안전성 개발체계 구축
 차량 전장용 임베디드 SW 안전성 요구사항 도출
 차량 전장용 임베디드 SW 안전성 개발체계 설계
ㆍ 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 검증
 OSEK/VDX 실시간 운영체제 검증 및 확인
 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 개발 프로세스 점검
 차량 전장용 실시간 운영체제 품질 인증
 OSEK/VDX 실시간 운영체제 적합성 시험 및 인증
ㆍ 차량 전장용 SW 시험 환경 구축 및 검증
 SW 시험용 HILS 시스템 구축
 SW 시험용 ECU 보드 개발
ㆍ 차량 전장용 임베디드 시스템 시제품 개발 및 검증
다. 3차년도(2010년) : 다중 플랫폼 지원 실시간 운영체제 및 SW 통합개발도구 개발
○ OSEK/VDX 기반 다중 플랫폼 지원 실시간 운영체제 기술 개발
○ AUTOSAR 기반 실시간 운영체제 기술 개발
○ CAN 기반 차량용 네트워크 계층 및 진단 프로토콜 기술 개발
○ 차량 전장용 임베디드 SW 국내/국제 표준화 활동
○ AUTOSAR 미들웨어 적용 방안 분석 및 설계
○ OSEK/VDX 기반 다중 플랫폼 지원 SW 통합개발도구 기술 개발
○ AUTOSAR 기반 SW 개발도구 기술 개발
○ OSEK/VDX 기반 개발 방법론 개발
○ AUTOSAR 개발지원도구 분석 및 설계
○ 차량 전장용 임베디드 SW 안정성 개발체계 설계
○ 차량 전장용 임베디드 SW 검증 및 품질 인증
라. 4차년도(2011년) : 다중 플랫폼 지원 실시간 운영체제 안정화 및 미들웨어 통합 기술 개발
○ OSEK/VDX 기반 다중 플랫폼 지원 실시간 운영체제 기능 확장, 안정화 및 검증
○ AUTOSAR 기반 실시간 운영체제 확장 기능 개발
○ CAN 기반 차량용 네트워크 계층 및 진단 프로토콜 기술 확장 기능 개발
○ 차량 전장용 임베디드 SW 국내/국제 표준화 활동
○ 실시간 운영체제 및 AUTOSAR 미들웨어 통합
○ OSEK/VDX 기반 다중 플랫폼 지원 SW 통합개발도구 기술 기능 확장 개발
○ AUTOSAR 기반 SW 개발도구 확장 기능 개발
○ OSEK/VDX 기반 개발 방법론 확장 기능 개발
○ AUTOSAR 개발지원도구 통합
○ 차량 전장용 임베디드 SW 안정성 개발체계 구축
○ 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 검증 및 품질 인증
마. 5차년도(2012년) : 다중 플랫폼 지원 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 상용화
○ OSEK/VDX 기반 실시간 운영체제 안정화 및 상용화 지원
○ AUTOSAR 기반 실시간 운영체제 안정화 및 상용화 지원
○ CAN 기반 차량용 네트워크 계층 및 진단 프로토콜 기술 안정화 및 상용화 지원
○ 차량 전장용 임베디드 SW 국내/국제 표준화 활동
○ AUTOSAR 미들웨어 안정화 및 상용화 지원
○ OSEK/VDX 기반 다중 플랫폼 지원 SW 통합개발도구 기술 안정화 및 상용화 지원
○ AUTOSAR 기반 SW 개발도구 안정화 및 상용화 지원
○ OSEK/VDX 기반 개발 방법론 안정화 및 상용화 지원
○ AUTOSAR 개발지원도구 안정화 및 상용화 지원
○ 차량 전장용 임베디드 SW 안정성 개발체계 운영
Ⅳ. 연구결과
Ⅴ. 기대성과 및 건의
가. 기술적 측면
○ 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 국산화 및 플랫폼 검증 기술 확보
○ 차량 전장용 임베디드 SW 재사용성 증가로 인한 원가절감 및 응용 개발 기간 단축
○ 국제표준 규격에 기반한 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 개발 선도 및 국제 표준 주도로 IPR 확보 및 기술 보호
○ 미래 지능형자동차 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술의 선도적 확보 및 기술 축적을 통한 IT와 자동차 융합기술 전문화
나. 경제 산업적 측면
○ 차량 전장용 임베디드 SW 플랫폼 기술 확보로 미래 지능형자동차 산업의 경쟁력 향상
○ 대구광역시에서 추진하고 있는“지능형자동차부품 혁신클러스터”와의 연계를 통한 업체 경쟁력 확보, 고용 창출 및 자동차산업의 고부가가치화
○ 차량 전장용 임베디드 SW의 국산화 및 세계 시장 진출 촉진
○ 2010년 900억불 수준인 자동차 임베디드 SW 세계 시장 중 약 90억불, 10%의 시장 점유가 가능할 것으로 예측 (출처: Global Industry Analysis, 2004년 점유율 5%, 18억불)
○ 네트워크 기반 자동차용 IT 기술 관련 2015년 시장 규모는 국내 236억불, 국외 2,892억불 정도로 예상되며, 본 과제의 결과물로 국내 시장의 50%와 국외 시장의 3% 정도를 점유할 수 있을 것으로 기대됨.

Abstract ▼

Ⅳ. RESULTS
The research contents of the project are as follows:
○ Development of real-time operating system for automotive based on OSEK/VDX
○ Design for implementation of AUTOSAR OS standard
○ Development of embedded SW development tool based on OSEK/VDX
○ Development of System Gener

Ⅳ. RESULTS
The research contents of the project are as follows:
○ Development of real-time operating system for automotive based on OSEK/VDX
○ Design for implementation of AUTOSAR OS standard
○ Development of embedded SW development tool based on OSEK/VDX
○ Development of System Generator based on OSEK Implementation Language
○ Conformance certification test of OSEK/VDX with testsuite supported by MBtech
○ Development of ISO 15765-2 Compliant Network Layer
○ Test of ECO-OS, real-time OS based on OSEK/VDX, for GS certification tested by TTA
○ Construction of testing environment for ECO-OS software test
○ MISRA code rule adoption & validation for ECO-OS software
○ Run-Time analysis & validation for ECO-OS software
○ Dynamic testing for ECO-OS and ECO-IDE software
○ Open source license validation for ECO-OS and ECO-IDE software
○ Development of ECU(Electronic Control Unit) board for automotive
○ Development of test application for automotive embedded system
○ Construction of HILS system for automotive embedded system

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 인사말씀 ... 3
• 제출문 ... 5
• 요약문 ... 7
• ABSTRACT ... 15
• CONTENTS ... 25
• List of Tables ... 31
• List of Figures ... 32
• 목차 ... 37
• 표목차 ... 43
• 그림목차 ... 44
• 제 1 장 서 론 ... 51
• 제 1 절 연구개발 목적 및 필요성 ... 51
• 1. 연구개발 목적 ... 51
• 2. 연구개발 필요성 ... 52
• 제 2 절 연구내용 및 범위 ... 53
• 1. 연구개발의 목표 ... 53
• 가. 과제의 최종목표 ... 53
• 나. 과제의 세부목표 ... 54
• 2. 당해연도 연구내용 ... 56
• 가. 연구목표 ... 56
• 나. 주요 연구내용 ... 56
• 제 3 절 국내외 기술개발 동향 ... 58
• 1. 세계 기술현황 ... 58
• 가. 미국 ... 58
• 나. 유럽 ... 60
• 다. 일본 ... 61
• 2. 국내 기술현황 ... 61
• 3. 국내외 표준화 현황 ... 62
• 제 4 절 연구 수행방법 및 보고서 체계 ... 66
• 1. 연구 추진체계 및 수행방법 ... 66
• 가. 총년도 ... 66
• 나. 당해연도 ... 69
• 2. 보고서 체계 ... 71
• 제 2 장 연구수행 결과 ... 75
• 제 1 절 당해년도 연구성과 실적 ... 75
• 1. 연구성과 개요 ... 75
• 2. 연구성과 실적 ... 77
• 가. 성과지표 A-1 : 차량전장용 실시간 운영체제 및 SW 통합개발도구 완성도 ... 77
• 나. 성과지표 A-2 : 차량전장용 임베디드 SW 신뢰성 환경 구축 여부 ... 82
• 다. 성과지표 A-3 : 국제표준 적합성 인증 여부 ... 87
• 라. 성과지표 A-4 : 특허출원 건수 (목표 16 건 / 실적 22 건) ... 88
• 마. 성과지표 C-1 : 차량전장용 실시간 운영체제 국산화 ... 88
• 바. 성과지표 C-2 : IT 중소기업의 자동차 SW 분야 전문기업화 ... 89
• 사. 성과지표 C-3 : 지역 차량전장용 임베디드 SW 기술 선도 ... 90
• 아. 성과지표 C-4 : 임베디드 SW 검증 시험 환경 활용도 ... 91
• 3. 효과지표(Impact) 성과 ... 93
• 제 2 절 OSEK/VDX 기반 차량 전장용 실시간 운영체제 개발 ... 94
• 1. 개요 ... 94
• 2. 시스템 구성 ... 98
• 가. 요구사항 ... 98
• 나. 시스템 구성 ... 98
• 3. 시스템 설계 ... 100
• 가. 차량 전장용 실시간 운영체제의 시스템 설계 ... 100
• 나. 차량 전장용 실시간 운영체제의 블록별 설계 ... 102
• 제 3 절 AUTOSAR 기반 차량 전장용 실시간 운영체제 설계 ... 122
• 1. 개요 ... 122
• 2. 시스템 구성 ... 123
• 가. OSEK/VDX OS ver 2.2.3 ... 123
• 나. Schedule Table ... 123
• 다. Schedule Table Synchronization ... 123
• 라. Protection ... 123
• 마. OS-Application ... 124
• 바. Software Free Running Timer ... 124
• 사. Stack Monitoring ... 124
• 아. Scalability ... 124
• 3. 시스템 설계 ... 125
• 가. 스케쥴 테이블 및 동기화 설계 ... 125
• 나. 스택 모니터링 ... 131
• 다. 타이밍 보호기능 ... 131
• 라. 메모리 보호 ... 135
• 마. 서비스 보호기능 ... 136
• 바. 하드웨어 보호 기능 ... 137
• 사. Trusted function 관련 보호 기능 ... 138
• 아. ProtectionHook 의 동작 ... 139
• 제 4 절 네트워크 계층 프로토콜 개발 ... 147
• 1. 네트워크 계층 프로토콜의 개요 ... 147
• 가. ISO 15765-2 ... 147
• 나. 서비스 모델 ... 150
• 다. 구현 개요 ... 152
• 2. 네트워크 계층 프로토콜 및 OSEK 구성요소 구조 ... 153
• 가. 명세 ... 153
• 3. 프로토콜 라이브러리 설계 ... 158
• 가. 상위단 대응 서비스 모듈 ... 158
• 나. 네트워크 설정 모듈 ... 159
• 다. 데이터그램 버퍼 관리 모듈 ... 160
• 라. PDU/SDU 컨버터 모듈 ... 162
• 마. 데이타링크 TX/RX 핸들러 모듈 ... 162
• 4. 시험 및 결과 ... 162
• 가. 에뮬레이션 작동 시험 ... 163
• 나. CAN 드라이버 연동 시험 ... 163
• 다. OSEK 연동 시험 ... 164
• 라. 리그레션 테스트 ... 165
• 제 5 절 OSEK/VDX 기반 차량 전장용 SW 통합개발도구 개발 ... 166
• 1. 개요 ... 166
• 가. 차량 전장용 SW 통합개발도구 개념 ... 166
• 나. 차량 전장용 SW 통합개발도구의 응용분야 ... 167
• 2. 시스템 구성 ... 167
• 가. 차량 전장용 SW 통합개발도구의 구조도 ... 167
• 나. 차량 전장용 SW 통합개발도구의 블록별 기능 설명 ... 168
• 다. 차량 전장용 SW 통합개발도구의 주요특징 ... 169
• 3. 주요 연구 내용 ... 170
• 가. 차량 전장용 SW 통합개발도구의 블록간 관계 ... 170
• 나. 차량 전장용 SW 통합개발도구의 블록별 기능 상세 ... 171
• 다. 차량 전장용 응용 SW 개발 절차 ... 181
• 제 6 절 OIL 기반 시스템 생성기 개발 ... 183
• 1. 개요 ... 183
• 2. OIL(OSEK Implementation Language) ... 184
• 가. OIL 파일의 기본 구조 ... 184
• 나. OIL 제약사항 ... 187
• 3. 시스템 구성 ... 187
• 4. 시스템 설계 ... 189
• 가. 멀티 타겟의 지원 ... 189
• 나. 함수바디를 사용자가 작성하는 객체 ... 189
• 다. 설명 및 주석 처리 ... 189
• 라. 구현 정의 섹션의 변환 ... 189
• 마. 응용 정의 섹션의 변환 ... 191
• 제 7 절 차량 전장용 SW 신뢰성 보장 기술 ... 194
• 1. 개요 ... 194
• 2. 국내외 인증 획득 ... 195
• 가. 국제 표준(OSEK/VDX) 적합성 인증 시험 ... 195
• 나. TTA GS 인증 시험 ... 206
• 다. Q-마크 인증 시험 ... 213
• 3. 신뢰성 시험 ... 219
• 가. 정적 시험 ... 219
• 나. 동적 시험 ... 227
• 제 8 절 차량 전장용 SW 시험 환경 구축 및 시험응용 개발 ... 238
• 1. 차량 전장용 ECU 보드 개발 ... 238
• 가. 차량용 MCU ... 240
• 나. CAN 통신부 ... 241
• 다. LIN 통신부 ... 243
• 라. 기능 시험 및 결과 ... 243
• 2. 차량 전장용 HILS 시스템 개발 ... 244
• 제 3 장 결 론 ... 251
• 참고문헌 ... 255
• 약어표 ... 258
• 부록 ... 260
• 1. 논문 (11 건) ... 260
• 2. 특허 (국내 17 건, 국외 2 건) ... 261
• 3. 프로그램 (7 건) ... 262
• 4. 기술문서 (총 109 건, TDP 29 건, TM 80 건) ... 262
• 끝페이지 ... 264