CAN, LIN, FlexRay를 활용한 차량용 네트워크

책 소개

CAN, LIN, FlexRay 등의 다중 버스망은 임베디드 시스템에서 전자 정보를 통합된 방식의 저비용 고효율로 교환하는 데 필수적이다. 특히 오늘날 향상된 신뢰성, ABS(Anti-lock brake system), 조향, 차상 항법 시스템, 그 외 많은 기능을 자동차에서 구현하기 위해 점점 더 강력한 전자망과 시스템에 의존하기 때문에 차량용 기술로서 더욱 중요하다. 엑스바이와이어(X-by-Wire)나 플렉스레이(FlexRay) 같은 최신 시스템은 더 빠르면서도 과실 용인이 되는 망을 위한 상호 교환, 첨단의 망 구현, 그리고 더 안전하고 더 신뢰성 있는 차량을 목적으로 한다. 이 책은 차량용 네트워크에 쓰이는 다중망 버스의 기술 원리, 부품, 구현과 응용 등을 심층적이고 종합적으로 소개한다. ★ 이 책에서 다루는 내용 ★ ■ CAN 버스 프로토콜의 상세 설명: 물리 계층 정보, 일치 문제, 하드웨어/소프트웨어 도구, 응용 계층 ■ LIN 버스에 대한 상세 설명: 개발, 특성, 문제점과 해결책 ■ TTCAN, 플렉스레이(FlexRay), 엑스바이와이어(X-by-Wire) 같은 급격히 부상 중인 망 버스 ■ 페일세이프시스템(SBC)과 게이트웨이 등의 설계와 구현, 이종 버스 간의 연결 가능성 ■ 세이프바이와이어 플러스(Safe-by-Wire plus), I2C, MOST, 원격 키리스 엔트리(RKE), 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS), 블루투스 같은 유무선 내/외부 직렬 링크 ★ 이 책의 대상 독자 ★ 광범위한 응용이 가능한 임베디드 시스템에 대한 귀중한 가이드 역할을 하는 『CAN, LIN, FlexRay를 활용한 차량용 네트워크』는 전자 공학자와 자동차 산업용 전자 시스템 개발자라면 꼭 읽어야 할 필독서다. 동시에 항공 분야나 첨단 망 기술을 응용하는 데 관심 있는 실무자, 자동차와 임베디드 시스템 강의를 듣는 학부 4년/대학원 수강자들에게 유익한 책이다. ★ 이 책의 구성 ★ 이 책은 서로 영향을 미치고, 통합하거나 교차하는 여러 주제를 다루므로 전체적인 구도를 만들어내기가 쉽지 않았다. 결국 독자 스스로 현재의 통신 원리와 미래에 새로 등장할 다양한 프로토콜을 이해할 수 있게 돕자는 교육적인 차원에서 접근하기로 했다. 먼저 독자의 흥미를 돕기 위해 일상생활에서 접하는 응용 사례, 즉 자동차의 차상(on-board)에 장착된 차량 내부 네트워크(IVN, In-Vehicle Network) 시스템을 살펴본다. 물론 이 책에 나오는 모든 내용은 모든 응용 산업분야(공작 기계나 생산 라인의 제어, 항공 전자공학, 대형 빌딩의 자동화 시스템 등)와도 연관이 많다. 1부 CAN: 개념에서 현실까지 1장부터 5장까지는 CAN에 대한 내용이다. 현재 진행 중인 CAN 프로토콜의 내용과 물리 계층의 하부 범주(subdivision), 그리고 호환성 문제와 관련된 모든 이슈에 대해 이해할 수 있을 것이다. 이런 내용을 이미 알고 있는 사람도 있겠지만, 이 책에서는 물리 계층에 대한 세부적인 내용을 새로 포함하거나 개정했다. 이런 주제를 다룰 때 빼놓을 수 없는 CAL, CAL Open, OSEK, AUTOSAR 응용 계층과, 개발, 점검, 생산, 유지를 지원하는 데 필요한 하드웨어나 소프트웨어 도구에 대한 설명도 들어있다. 6장은 기능성과 응용 측면에서 봤을 때 CAN의 한계에 대한 내용이다. 실시간 보안 애플리케이션으로 알려져 있는 것의 의미를 설명하면서 이벤트 기반(event-triggered)과 시간 기반(time-triggered) 통신 시스템의 구분도 명확히 해놓았다. 이 부분은 엑스바이와이어(X-by-Wire)형 애플리케이션뿐 아니라 TTCAN과 플렉스레이(FlexRay) 같은 프로토콜의 기능과 내용으로 연결된다. 쉽게 말하면 기계적인 시스템의 시대는 모두 끝이 났고 이제부터는 모든 것이 ‘선으로(by-wire)’ 연결되는 시대가 되었다는 뜻이다. 신나는 출발이다. 6장까지는 상위 수준 프로토콜에 대해 이 정도로 설명을 마친다. 이 책의 2부에서는 CAN 패밀리의 다른 멤버들과 그들 간의 관계를 다룬다. 2부 다중 버스의 새 개념: 린, 플렉스레이, 실패 안전 SBC, 세이프바이와이어 7장은 새로운 LIN 버스의 발전 과정, 속성을 상세히 설명한다. 관련 문제들과 해결책도 포함돼 있다. LIN 버스는 일반적으로 캔의 하부 타입(sub-type)으로 소개된다. 여기서 ‘하부’라는 말은 부정적인 뜻이 아니라 순전히 기능적인 측면에서 사용한 것이다. 8장에서는 실패 안전(Fail-safe) 시스템 기반 칩(SBC, system basis chip)과 여러 게이트웨이를 디자인하고 구성하는 방법을 설명하면서 1부에서 소개한 여러 버스와 이들의 새로운 종착지를 연결하는 다양한 게이트웨이의 가능성과 제약을 다룬다. 긴 ‘버스 여행’을 마치고 끝으로 자동차에 들어가는 차상 시스템과 관련해 1, 2부에서 소개된 여러 버스는 다르지만 자동차 분야에 응용 중인 다른 버스들의 다중성에 대해 간략히(백과사전은 쓰지 않겠다고 했으니) 언급해놓았다. 일부 전문가들은 궁극적으로 자동차가 안전하고 믿을 만한 이동 수단이자 오디오, 비디오, 게임도 할 수 있게 하는 가정 생활의 중심이자 사무실의 연장이 될 것이라고 믿는다. 9장부터 11장까지는 차 내부에서 작동하는 유무선 직렬 링크, 즉 ‘내부(internal)’ 시스템(세이프바이와이어 플러스(Safe-by-Wire Plus), I2C, D2B, CPL, MOST, IEEE 1394 등)과, ‘외부(external)’ 시스템(원격 무선 도어, 핸즈프리 수동 무선 도어, TPMS, 타이어 식별, GSM, 블루투스, 지그비, 기타 관련 시스템)을 다룬다. ★ 저자 서문 ★ 친애하는 독자에게, CAN이나 LIN 등의 다중 네트워크는 이제 전 세계적으로 성숙한 산업 분야로 자리 잡았다. 엑스바이와이어(X-by-Wire) 같은 일부 새로운 시스템만이 아직도 연구자들의 관심을 기다리고 있다. 수년간 이 분야에서 일하면서 이 새로운 주제에 대한 책을 쓰고 싶다는 생각을 해왔다. 현재 엔지니어나 기술자, 학생들에게 도움이 될 만한 애플리케이션 관련 자료나 기술 훈련이 전무한 실정이기 때문이다. 이 책이 이런 어려움을 부분적으로나마 해소하는 데 도움이 될 것이라고 믿는다. 새 책을 쓰기 위해 펜을 들기까지(사실은 PC로 쓰지만!) 매우 오랫동안 기다렸다. 신제품이 하나씩 등장할 때마다 ‘모든 것이 다 좋고 괜찮다’라는 과장된 홍보가 대중성을 얻게 되기 때문이다. 그래서 나는 이런 거품이 사라지고 현상을 제대로 볼 수 있을 때까지 기다려왔지만, 보통 그렇듯이 이런 거품이 빠질 때까지는 오랜 시간이 걸린다. 이런 과장된 홍보 분위기에 휩쓸리지 않기 위해 현황을 제대로 설명을 해보면 다음과 같다. 현재 rev. 2.0으로 알려진 LIN 버전은 2003년 9월 이래 안정화됐다. 2004년 8월 이후로는 rev. 2.0과 세이프바이와이어(Safe-by-Wire)가 안정화됐다. 플렉스레이(FlexRay)의 최종 버전인 rev. 2.1은 공식적으로 2005년 3월에 출시됐다. 이렇게 세 가지 프로토콜이 차례로 소개됐고 모두가 환호를 보내고 있으니, 이제 이들의 특성을 소개할 차례가 됐다고 생각한다. 따라서 이 책의 목적은, 현재 이 분야가 빠르게 발전 중이라는 점을 전제로 하고, 현재 상황에서 가장 포괄적인 가이드라인을 제공하는 것이다. 물론 백과사전을 만들겠다는 것은 아니지만, 이 책은 이 주제에 대해서만큼은 (아무나 인터넷에서 찾을 수 있는 단순한 해석이 아닌) 자세하고 상세한 기술적인 입문서가 될 것이다. 이 책에서는 애플리케이션의 모든 ‘실제적’인 측면(원리, 구성품, 표준, 응용, 보안 등)을 구체적으로 설명해놓았다. 이 분야를 처음 접하는 사람들은 이 책을 통해 다양한 버스(bus)의 개념이나 응용에 대해서 전체적인 그림을 볼 수 있을 것이다. 아무쪼록 독자들에게 이 책이 재미있고 유익한 경험이 되길 바란다. 무엇보다 즐기면서 읽었으면 좋겠다. 결국 이 책은 나 자신을 위해서가 아니라 독자들을 위해서 쓴 거니까! 한 가지 꼭 강조할 내용이 있다. 이 책에는 다중 버스와…

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