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프로젝트 목표: Sequence를 정의해서 그대로 보낼 수 있는 진단통신 전송 CANoe Configuration

개인적인 목표

• 그 때, 그 때마다 필요에 의해서 조잡하게 활용하고 있는 것을 제대로 정리해서 활용.
• 자동차에 대해서도 정리하며 지식 확립.
• 최대한 인간의 쓸데없는 업무를 줄이는 방법 고려.

PC 소프트웨어 구성

• CANoe Pro
• CAN통신을 수신 받은 후 ACK를 보내주는 프로그램
  • 메모: 이게 없으면 CANoe에서 에러가 표시됨
    • 무시하고 싶다면 CANoe에서 ACK를 끄거나 하는 처리가 필요.

PC 연결 주변장치 구성

• 메모: 이게 현재 사용중인 진단 툴 개발시의 ECU 시뮬레이션 주변장치 구성
  • 때때로 VN1610대신 다른 VN을 사용할 때도 있음
• VN1610
  • CANcable 2Y
  • CANcable 1
    • 메모: CANcable 0는 FD송수신에서 에러 발생함.

참고자료: https://cdn.vector.com/cms/content/know-how/VJ/PDF/CANoe_ForBeginners_A4.pdf

설정하는 곳

CANoe의 Acknowledge(ACK)란?

CANoe에서의 **Acknowledge(ACK)**는 CAN 프로토콜의 ACK 슬롯에 관련된 동작을 제어하는 기능입니다. CAN 프로토콜에서는 프레임이 정상적으로 전송되었음을 확인하기 위해 ACK 슬롯에 **도미넌트 신호(dominant bit)**를 기록하는 메커니즘이 포함되어 있습니다.

1. CAN 프로토콜에서의 ACK

• ACK 슬롯:
  • CAN 프레임의 마지막 부분에 위치하며, 수신 측(CAN 컨트롤러)이 프레임을 정상적으로 수신했음을 표시하기 위해 도미넌트 신호를 기록합니다.
• 동작 원리:
  • 프레임을 수신한 모든 ECU 중 최소 하나가 ACK 슬롯에 도미넌트 비트를 기록해야 통신이 성공적으로 이루어집니다.
  • ACK 슬롯에 응답이 없으면, 송신 측에서 프레임 전송이 실패한 것으로 간주합니다.

2. CANoe에서의 ACK 동작 모드

CANoe는 ACK 슬롯의 동작 방식을 제어할 수 있는 몇 가지 모드를 제공합니다:

(1) Normal 모드

• 설명:
  • CANoe가 네트워크의 1개의 노드로 동작하며, 프레임 수신 시 ACK 슬롯에 도미넌트 비트를 기록합니다.
  • CANoe는 프레임을 전송하고, 수신된 프레임에 대해 ACK 응답을 제공합니다.
• 특징:
  • CANoe는 네트워크 상의 일반 ECU와 동일한 동작을 수행합니다.
  • CAN 프레임의 송신 및 수신이 모두 가능.
• 사용 사례:
  • 네트워크 상에서 CANoe가 ECU 시뮬레이션을 수행하거나, 다른 노드와 통신하는 경우.

(2) Ack Off 모드

• 설명:
  • CANoe가 수신 전용(모니터링 전용) 환경으로 동작하며, 수신한 프레임의 ACK 슬롯에 도미넌트 비트를 기록하지 않습니다.
  • 따라서 네트워크에 아무런 영향을 주지 않고 통신 상태를 관찰할 수 있습니다.
• 특징:
  • CANoe는 프레임 송신 불가능.
  • 네트워크 상의 통신에 간섭하지 않고 데이터 모니터링만 수행.
• 사용 사례:
  • 기존 네트워크의 통신 상태를 분석하거나 디버깅할 때.

(3) Restricted 모드 (CAN FD 전용)

• 설명:
  • CAN FD 인터페이스에서만 사용 가능하며, 에러 플래그(Error Flag)를 전송하지 않는 특별한 모니터링 모드입니다.
  • CANoe가 에러를 감지해도, 네트워크 상의 통신 흐름에 간섭하지 않고 측정을 계속 수행합니다.
• 특징:
  • CANoe는 프레임 송신 불가능.
  • 네트워크 통신에 아무런 영향을 미치지 않으며, 에러 발생 시에도 모니터링 지속.
• 사용 사례:
  • CAN FD 네트워크의 고급 모니터링 및 디버깅.

3. 중요한 주의사항

1. ACK 응답 필요성

• CAN 프로토콜의 기본 규칙:
  • 최소 **1개 이상의 ECU가 ACK 슬롯에 응답(도미넌트 비트)**을 기록해야 통신이 성립됩니다.
  • 네트워크에 ACK 응답을 제공할 ECU가 없으면, 송신 측은 프레임 전송 실패로 간주합니다.

2. 1:1 통신에서의 제한

• CANoe와 단일 ECU(1:1 연결)로 통신하는 경우:
  • CANoe가 Ack Off 모드로 설정되어 있으면, CANoe는 ACK 슬롯에 응답하지 않습니다.
  • 이로 인해 통신이 실패하므로, Normal 모드로 설정해야 통신이 성립됩니다.

4. CANoe ACK 모드 요약

모드설명특징사용 사례

5. CANoe ACK 모드 선택 시 고려 사항

1. 테스트 환경:
   • CANoe가 네트워크에서 일반 노드처럼 동작해야 한다면 Normal 모드를 선택.
   • 네트워크 간섭 없이 모니터링만 수행하려면 Ack Off 모드 또는 **Restricted 모드(CAN FD 전용)**를 선택.
2. 통신 성립 여부:
   • 네트워크 상에 ACK 응답을 제공할 다른 ECU가 없으면 Ack Off 모드로 설정 시 통신이 성립되지 않음.
   • 1:1 통신에서는 반드시 Normal 모드를 사용.
3. CAN FD 환경:
   • 에러 플래그를 전송하지 않고 CAN FD 통신을 모니터링하려면 Restricted 모드를 사용.

6. 결론

CANoe에서의 ACK 제어는 CAN 프로토콜에서 통신 성공 여부를 결정하는 중요한 역할을 합니다. 사용자는 테스트 목적과 환경에 따라 적절한 ACK 모드를 설정해야 하며, 특히 1:1 통신 환경에서는 Ack Off 모드를 사용할 수 없다는 점에 유의해야 합니다.

이를 통해 CANoe는 네트워크 시뮬레이션, 디버깅, 분석 등 다양한 요구를 충족하는 유연한 도구로 활용됩니다. 🚗✨

CAN 통신이란?

CAN(Controller Area Network) 통신은 자동차 및 산업용 장비에서 사용되는 고속, 신뢰성 높은 네트워크 프로토콜입니다.

1980년대 독일의 Bosch에서 개발되었으며, 자동차의 ECU(전자 제어 장치) 간 데이터를 효율적으로 교환하기 위해 설계되었습니다. 오늘날 자동차뿐만 아니라 의료 장비, 항공, 산업 자동화 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

1. CAN 통신의 주요 특징

1. 멀티 마스터 구조:
   • 네트워크 내의 모든 노드가 주(master) 역할을 할 수 있어, 특정 노드의 장애로 인해 네트워크 전체가 영향을 받지 않습니다.
   • 각 노드는 데이터 요청 및 송신을 자유롭게 수행.
2. 우선순위 기반 메시지 전송:
   • CAN 프레임의 **식별자(identifier)**를 사용해 메시지의 우선순위를 설정.
   • 우선순위가 높은 메시지가 먼저 버스에 접근.
3. 고속 데이터 전송:
   • 표준 CAN: 최대 1 Mbps
   • CAN FD(CAN Flexible Data-rate): 최대 8 Mbps
4. 높은 신뢰성:
   • 데이터 전송 중 오류 검출 및 복구 기능 제공.
   • CRC(순환 중복 검사), ACK(응답 슬롯), 에러 플래그 등 다양한 메커니즘으로 데이터 무결성 보장.
5. 버스 토폴로지:
   • CAN 통신은 버스(bus) 형태로 구성되며, 노드들이 동일한 물리적 선로를 공유.
   • 네트워크 내의 노드 추가/삭제가 용이.
6. 비용 효율성:
   • 단순한 배선 구조로 시스템 비용 절감.

2. CAN 통신의 구성 요소

1. 물리적 계층

• 케이블:
  • 트위스트 페어(Twisted Pair) 케이블 사용.
  • CAN_H(고속선), CAN_L(저속선)의 두 선으로 구성.
• 터미네이션 저항:
  • 버스 양 끝에 120Ω 저항을 배치해 신호 반사를 방지.

2. 데이터 링크 계층

• CAN 컨트롤러:
  • 데이터 프레임 생성, 수신, 오류 검출을 수행.
• CAN 트랜시버:
  • 물리적 신호(CAN_H, CAN_L)를 전기적 신호로 변환.

3. 어플리케이션 계층

• 상위 프로토콜:
  • CAN 통신은 어플리케이션 계층을 정의하지 않음.
  • 예: ISO-TP, SAE J1939, CANopen 등이 상위 계층 프로토콜로 사용.

3. CAN 통신 프레임 구조

CAN 통신의 데이터 전송은 프레임(frame) 단위로 이루어집니다. 주요 프레임 구조는 다음과 같습니다:

1. 표준 CAN(11비트 식별자)

필드설명

1.1 예제: 요청 메시지 (진단 도구 → ECU)

바이트값 (16진수)설명

요청 메시지 (전체):

7D F 08 02 01 0D 00 00 00 00

• Identifier: 0x7DF (broadcast 요청 식별자).
• Data:
  • 02: UDS 메시지 데이터 길이.
  • 01: OBD-II 요청 서비스 (Read Data by PID).
  • 0D: PID (차량 속도 요청).

2. CAN FD(확장된 데이터 전송)

추가 필드설명

4. CAN 통신의 동작 원리

1. 프레임 전송:
   • CAN 노드가 데이터를 전송하려면 네트워크가 유휴 상태인지 확인합니다.
   • 네트워크가 유휴 상태이면 식별자를 사용해 데이터를 전송.
2. 충돌 해결 (Arbitration):
   • 여러 노드가 동시에 데이터를 전송하려고 하면 식별자 값으로 우선순위를 판단.
   • 더 낮은 값(높은 우선순위)의 식별자를 가진 노드가 전송 권한을 가짐.
3. 프레임 수신 및 ACK:
   • 수신 측 노드는 프레임을 수신한 후 ACK 슬롯에 도미넌트 신호를 기록해 성공적인 수신을 알림.
4. 오류 검출 및 복구:
   • CAN은 CRC, ACK, 에러 플래그 등을 통해 오류를 검출하고, 오류 발생 시 자동 복구.

5. CAN 통신의 오류 처리 메커니즘

CAN은 네트워크 신뢰성을 높이기 위해 다양한 오류 처리 메커니즘을 제공합니다:

1. 비트 오류 (Bit Error):
   • 전송한 비트와 수신된 비트가 불일치할 경우 발생.
2. CRC 오류 (CRC Error):
   • 수신된 데이터의 CRC 값이 계산된 CRC 값과 다를 경우 발생.
3. ACK 오류 (ACK Error):
   • 송신된 프레임에 대한 ACK 슬롯 응답이 없을 경우 발생.
4. 형식 오류 (Form Error):
   • 프레임 구조가 CAN 규격에 맞지 않을 경우 발생.
5. 복구:
   • 오류 발생 시 에러 플래그를 전송하고, 전송 중이던 프레임을 다시 전송.

6. CAN 통신의 확장

1. CAN FD (Flexible Data-rate)
   • CAN의 개선된 버전으로, 데이터 전송 속도와 용량을 증가.
   • 최대 64바이트 데이터 전송 및 8 Mbps 속도 지원.
2. CANopen
   • 산업 자동화를 위해 개발된 상위 프로토콜.
   • 장치 간의 표준화된 통신을 지원.
3. SAE J1939
   • 상용차 및 중장비에서 사용하는 상위 프로토콜.
   • 엔진, 트랜스미션, ABS 등의 데이터를 교환.
4. ISO-TP (ISO 15765-2)
   • CAN에서 데이터 패킷을 여러 프레임으로 나누어 전송.

7. CAN 통신의 장점과 단점

장점

1. 신뢰성:
   • 오류 검출 및 복구 메커니즘으로 데이터 무결성 보장.
2. 효율성:
   • 우선순위 기반 메시지 전송으로 네트워크 활용 최적화.
3. 유연성:
   • 멀티 마스터 구조로 네트워크 확장이 용이.
4. 비용 절감:
   • 단순한 배선 구조로 시스템 비용 절감.

단점

1. 전송 속도 제한:
   • 표준 CAN은 1 Mbps로 고속 통신에 한계.
2. 데이터 크기 제한:
   • 표준 CAN은 최대 8바이트 데이터만 전송 가능(CAN FD로 개선).
3. 복잡한 네트워크 설계:
   • 대규모 네트워크 설계 시 식별자 및 우선순위 관리가 필요.

8. CAN 통신의 활용 분야

1. 자동차
   • ECU 간 통신(엔진 제어, ABS, 에어백 등).
   • 전기차 및 자율주행 차량의 데이터 교환.
2. 산업 자동화
   • 센서, 액추에이터 간의 통신.
3. 의료 장비
   • MRI, CT 등의 장치 제어 및 데이터 교환.
4. 항공 및 철도
   • 실시간 데이터 교환 및 시스템 모니터링.

결론

CAN 통신은 신뢰성, 효율성, 유연성을 갖춘 네트워크 프로토콜로, 다양한 산업에서 필수적으로 사용되고 있습니다.

특히 자동차 산업에서 ECU 간 데이터 교환의 핵심 역할을 수행하며, CAN FD와 같은 확장 기술로 고속 통신 및 데이터 용량 증가 요구를 충족하고 있습니다. 🚗✨

참고자료: https://cdn.vector.com/cms/content/know-how/VJ/PDF/CANoe_ForBeginners_A4.pdf

CANoe의 3가지 등급

CANoe는 자동차 제조사 및 부품 공급업체의 다양한 목적에 맞춰 다음의 3가지 등급으로 나뉩니다:

1. CANoe pro: 모든 기능을 사용할 수 있는 버전

• 특징:
  • Professional 등급으로, CANoe의 모든 기능을 제공합니다.
  • CAPL(*1)을 이용하여 시뮬레이션 모델을 작성할 수 있습니다.
  • 테스트 기능 세트를 활용해 테스트 케이스를 손쉽게 작성 가능.
• 대상 사용자:
  • CANoe의 전체 기능을 사용하려는 사용자.

2. CANoe run: 구성 변경이 불가능한 런타임 버전

• 특징:
  • Runtime 등급으로, 구성 변경은 불가능하지만 모든 분석 기능을 지원합니다.
  • 네트워크 노드의 연결 및 연결 해제를 간단히 수행할 수 있습니다.
• 대상 사용자:
  • 사전에 정의된 잔여 버스 시뮬레이션과 실제 ECU 간의 상호작용을 빠르고 간편하게 테스트하려는 사용자.

3. CANoe pex: GUI(패널)만 사용할 수 있는 프로젝트 실행 버전

• 특징:
  • Project Execution 등급으로, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, 패널)만 사용 가능합니다.
  • 프레임의 세부 평가 없이 시뮬레이션과 테스트 케이스 제어 및 결과 판정을 쉽게 수행 가능.
• 대상 사용자:
  • 프레임 평가가 필요하지 않으며, 테스트 결과를 간단하게 판정하고 제어하려는 사용자.

참고

• CAPL(*1): CANoe에서 사용되는 스크립트 언어로, 복잡한 시뮬레이션과 테스트 케이스를 작성하는 데 사용됩니다.

이 세 등급은 사용자의 요구에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 설계되었습니다.

참고: https://cdn.vector.com/cms/content/know-how/VJ/PDF/CANoe_ForBeginners_A4.pdf

CANoe란?

• CANoe(CAN Open Environment)는 ECU(전자제어장치) 및 차량 네트워크의 개발, 테스트, 분석을 위한 종합 개발 도구입니다. CANoe는 ECU 네트워크화에 필요한 모든 개발 단계를 지원하며, 네트워크 통신 상황 모니터링과 ECU 평가 등 다양한 기능을 제공합니다.

1. CANoe의 주요 특징

1. 네트워크 설계 및 평가
   • CANoe를 사용하면, 모든 ECU가 준비되지 않은 상태에서도 가상 ECU를 PC 상에서 설정하여 네트워크를 시뮬레이션할 수 있습니다.
   • 실 ECU 없이도 네트워크의 설계와 평가를 수행 가능.
2. 가상 ECU와 실 ECU의 통신
   • 가상 ECU와 실제 ECU를 통신하게 하여 실 ECU의 성능을 평가할 수 있습니다.
3. 자동화된 테스트 기능
   • 통신 사양에 기반한 테스트 자동화:
     • 테스트 실행 자동화.
     • 테스트 결과 자동 판정.
     • 테스트 레포트 자동 생성.
   • 이를 통해 테스트 작업의 효율성을 높이고 공수를 절감할 수 있습니다.

2. CANoe의 활용 분야

1. 네트워크 설계
   • ECU 간 네트워크의 설계와 통신 시뮬레이션.
   • 네트워크의 성능과 안정성을 사전에 검증.
2. 테스트 및 평가
   • 실 ECU와 가상 ECU의 조합을 통해 다양한 시나리오에서 ECU를 평가.
   • 통신 상황 모니터링 및 분석.
3. 개발 지원
   • ECU 개발 초기부터 최종 평가 단계까지 지원.
   • 개발 중 실시간으로 ECU의 네트워크 통신을 분석하고 문제를 해결.

3. CANoe의 장점

1. 시간 절약
   • 실제 ECU가 준비되기 전에 가상 ECU를 통해 설계 및 테스트를 실행하여 개발 시간을 단축.
2. 효율성
   • 테스트 자동화 기능으로 통신 테스트의 공수를 절감하고, 결과를 빠르게 확인.
3. 다양한 지원
   • 네트워크 설계자, 개발 엔지니어, 테스트 엔지니어 등 다양한 사용자층에 적합.
4. 광범위한 활용
   • 전 세계 자동차 제조사 및 부품 공급업체에서 네트워크 설계, 개발, 테스트 도구로 널리 사용.

4. CANoe의 주요 사용자

• 자동차 제조사 및 부품 공급업체.
• 네트워크 설계자:
  • 차량 내 네트워크 설계를 담당.
• 개발 엔지니어:
  • ECU 개발 및 네트워크 통신의 구현을 담당.
• 테스트 엔지니어:
  • 네트워크 통신 테스트 및 ECU 평가를 수행.

5. CANoe의 도입 효과

• CANoe는 차량 네트워크 및 ECU 개발 과정에서 설계, 테스트, 평가의 모든 단계를 지원하는 최적의 도구입니다.
• 이를 통해 ECU 개발의 복잡성을 줄이고, 품질을 높이며, 개발 시간을 단축할 수 있습니다.전 세계 자동차 전자 분야에서 필수적인 도구로 자리 잡고 있습니다. 🚗✨