CAN 버스 문제 해결

내부 구조가 노출된 자동차

CAN 버스 문제 해결

자동 디코드 및 트리거를 사용하여
ECU 디버깅

CAN(Controller Area Network)은 원래 자동차 응용 분야용으로 설계된 버스(bus) 구조이지만 다른 분야에도 적용됩니다. CAN 버스는 STP(Shielded twisted pari), UTP(Unshielded twisted pair) 또는 리본 케이블을 통해 실행되는 디퍼런셜 인터페이스입니다. 여러 다른 데이터 속도가 각각의 표준에 의해 정의되어 있으며, CAN의 경우 1Mb/s가 가장 빠릅니다. 현재는 CAN FD의 전송 속도가 10Mb/s로 증가됨에 따라 패키지 페이로드(package payload)도 증가했습니다. 신호 품질을 유지하려면 버스의 케이블 양단에 각각 120Ω의 터미네이션(termination) 저항이 필요합니다.

1980년대에 도입된 이후로 CAN은 파워트레인 ECU 간에 데이터를 전송하는 데 사용되었으며, 제조업체들이 검증된 기술을 지속적으로 사용하려는 경향에 따라 최신 자동차의 아키텍처에는 CAN과 LIN이 폭 넒게 사용되고 있습니다.

자동차 하위 시스템 간의 통합이 증가하면서 센서 및 액추에이터(actuator) 신호를 처리하는 것 외에도 많은 ECU가 한 번에 두세 개 이상의 시리얼 버스를 통해 통신합니다. 예를 들어 ECU가 CAN(주요 시스템용)과 LIN(윈도우 및 미러와 같은 우선순위가 낮은 제어용) 둘 다를 통해 통신하는 것은 매우 보편적입니다.

자동 프로토콜 분석을 통해 디버그 시간 단축

시리얼 버스 프로토콜을 수동으로 디코드하는 작업은 시간이 오래 걸리고 실수가 발생하기 쉽습니다. Tektronix의 자동차 버스 디코딩 및 트리거링 패키지는 CAN, CAN FD, LIN 및 FlexRay와 같은 일반적인 ECU 버스를 위한 간편한 자동 디코딩 및 트리거링을 제공합니다.

오실로스코프 디스플레이에서 표 및 버스 파형으로 자동 CAN FD 디코딩 표시

버스 파형(아래)과 이벤트 표(위)로 디코딩 및 표시되는 채널 1의 CAN FD 신호

신호 품질 문제 해결

그러나 프로토콜 디코딩은 시작에 불과합니다. 버스가 작동하지 않거나 간헐적으로 발생하는 오류에 대한 문제 해결은 버스 트래픽에 그치지 않고 신호 무결성(signal integrity) 영역과도 연관이 있습니다.

크로스토크(crosstalk), 노이즈, 잘못된 터미네이션 등 물리적 계층의 신호 무결성 문제에서 비롯되는 이러한 문제는 파형 분석을 통해 가장 효과적으로 감지됩니다. 엔지니어는 오실로스코프를 통해 아날로그 버스 파형을 검사하여 신호 품질 및 노이즈를 평가할 수 있으며, 여러 신호를 분석하여 상호 작용을 확인하고 크로스토크(crosstalk)를 식별할 수 있습니다.

잘못된 터미네이션으로 인한 왜곡된 신호와 깨끗한 CAN 버스 신호 비교

CAN 버스에는 120Ω의 터미네이션이 필요합니다. 버스가 적절하게 터미내이션(Termination)되지 않으면 신호 품질이 불량해집니다(상단 그림에서의 신호).

다중 채널/센서/액추에이터(actuator) 시각화

 CAN 버스 및 LIN 버스 인터페이스가 있는 자동차 ECU의 이미지

ECU는 CAN, LIN 및 기타 버스를 통해 센서 및 액추에이터와 직접 통신합니다.

다중 버스 및 다중 센서/액추에이터 시스템은 복잡하기 때문에 작동 환경에 대한 개요를 파악하기 어렵습니다.

Tektronix의 스코프는 대부분 사용자가 여러 버스 및 제어 신호를 동시에 볼 수 있도록 해줍니다. 혼합 신호 오실로스코프는 버스 디코딩에 디지털 채널을 사용하므로 신호 품질을 평가하는 데 아날로그 채널을 사용할 수 있습니다. 5 시리즈 MSO는 다중 채널, FlexChannel 입력 및 대형 HD 디스플레이 덕분에 복잡한 ECU에 대한 가시성(visibility)을 제공하는 데 특히 적합합니다.

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라이브러리

This vides shows how to set up automated CAN or CAN FD bus decoding, triggering,…

2:22

In this short video, we demo the CAN FD bus decoding process on the flexible…

4:28
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