한눈에 보기
이 백서에서는 4가지 오토모티브 통신 프로토콜을 살펴보고 이러한 프로토콜을 함께 사용하여 차량 안전성 및 자율성을 개선하는 방법을 살펴봅니다.
| 1 이더넷 | 이더넷을 사용하면 전체 차량을 통해 고속 데이터 전송이 가능 |
| 2 FPD-Link 기술 | 평면 패널 디스플레이(FPD)-Link는 압축되지 않은 실시간 데이터를 통해 카메라 입력의 데이터를 간소화합니다. |
| 3 CAN 버스 | CAN(컨트롤러 영역 네트워크)은 다양한 ECU(전자 제어 장치)의 데이터에 우선 순위를 부여합니다. |
| 4 PCIe 기술 | PCIe(주변 기기 구성 요소 상호 연결 익스프레스)는 고대역폭, 초저지연 성능 요구 사항을 충족합니다. |
머리말
차량의 전기 부품은 1915년 Ford Motor Co.가 모델 T 차량에 전기 조명과 전기 경적을 도입하면서 처음 도입되었습니다. 그 이후 자동차의 전기 및 전자 시스템에 대한 의존도는 꾸준히 증가하고 있습니다. 초기 시스템은 배터리에 직접 연결된 헤드라이트를 제어하는 스위치 또는 단조로운 스피커를 제어하는 릴레이와 같이 국지적이고 독립적인 경향이 있었습니다.
아키텍처가 진화함에 따라 자동차 내의 다양한 하위 시스템이 통신하는 메커니즘도 함께 진화하고 있습니다. 예를 들어, 차량이 차량 외부에서 감소된 주변 조광이 감지되면 헤드램프를 자동으로 활성화할 수 있지만, 그게 전부는 아닙니다. 모든 디스플레이의 밝기 레벨을 조정하고, 모든 카메라의 화이트 밸런스를 조정하고, 전방 차량과의 거리를 늘리고, 브레이크 모듈을 더 강조하여 더 안전한 운전 경험을 제공할 수 있습니다.
자율 주행 차량에 대한 도전이 계속되면서, 안전하고, 보안이 유지되며, 가능한 실시간으로 통신하는 데 더 큰 도움이 되고 있습니다. 이 문제는 전송되고 수신된 데이터 양이 더 이상 초당 수백 킬로비트가 아니라 초당 수십 기가비트라는 사실로 인해 더욱 악화됩니다.
이 백서에서는 네 가지 오토모티브 통신 프로토콜을 다룹니다. 이더넷, FPD-Link™ 기술(독점 오토모티브 시리얼라이저/디시리얼라이저(SerDes) 프로토콜), CAN 버스와 PCIe 버스는 각 기술의 핵심 미묘한 차이를 강조하고 이러한 기술이 그림 1에 표시된 것처럼 최신 ADAS(자동차 운전자 보조 시스템) 아키텍처를 지원하는 예제와 기능을 제공합니다.
그림 1 차량 내에 강조된 통신 프로토콜 기술.이더넷
이더넷은 가정과 사무실에서 볼 수 있는 가장 일반적인 고속 인터페이스 중 하나로, 차량에서 가장 널리 사용되는 통신 프로토콜이 되고 있습니다. 일부 차량은 이더넷을 사용하여 다양한 고속 데이터를 전송하며, 레이더 및 lidar 모듈과 같은 오토모티브 애플리케이션은 단일 페어 이더넷 기술을 사용합니다. 단일 페어 이더넷은 이더넷 표준을 사용하지만 데이터는 단일 연선 와이어를 통해 전송되므로 차량 내에서 케이블 무게와 비용이 절감됩니다.
이더넷은 네트워크 전송 정보의 다양한 부분에 있는 노드 간의 패킷이 패킷화된 시스템입니다. 또한 CAN 버스와 마찬가지로 이더넷은 양방향이며 시스템의 노드 수가 증가함에 따라 개별 링크에서 가능한 속도가 감소합니다. 단일 페어 이더넷의 경우 개별 링크의 속도는 특정 속도(10Mbps, 100Mbps, 1Gbps)로 제한되며 링크에 동적 속도가 변경되지 않을 수 있습니다. 여전히 단일 페어 이더넷은 링크를 통해 CAN 버스보다 최대 1,000배 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다. 단일 페어 이더넷으로 변경하면 CAN 버스를 통해 데이터 전송 속도가 최적화되지만 노드당 이더넷의 비용이 높기 때문에 CAN 버스를 대체하지 않고 오히려 확장할 것입니다.
현재 일부 차량은 백업 카메라 및 레이더와 같은 데이터 집약적 요구 사항에 단일 페어 이더넷을 사용합니다. 예를 들어 텍사스 인스트루먼트(TI)의 DP83TC812S-Q1 및 DP83TG720S-Q1은 Automotive Electronics Council-Q100 등급 1 및 2로 스크리닝된 단일 페어 이더넷 물리적 계층(PHY)이며, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3bw 및 802.3bp 차량용 표준을 준수하는 시스템 진단을 용이하게 하기 위한 루프백 테스트 모드를 포함합니다. 이더넷 네트워크를 통해 비디오를 전송할 때는 비디오 채널이 하나뿐이더라도 비디오를 소스에서 압축한 다음 대상에서 압축을 풀어 비디오 데이터의 비압축 전송을 허용하는 FPD-Link™ 기술과 달리 이더넷 대역폭 제한을 초과하지 않도록 해야 합니다. 백업 카메라와 같은 애플리케이션의 경우 이미지를 이더넷 네트워크로 압축할 수 있을 정도로 이미지를 압축하려면 카메라에 비교적 고전력 프로세서가 있어야 합니다.
고전력 프로세서가 필요하게 되면 카메라가 물리적으로 더 크고 더 비싸게 됩니다. 카메라는 이미지 처리가 많이 필요하지 않은 접근 방식보다 전력 손실이 높습니다. 이 솔루션의 또 다른 단점은 비디오 압축 및 압축 해제가 링크에 지연 시간을 더한다는 것입니다. 여러 카메라 또는 기타 비디오 소스가 동일한 이더넷 네트워크를 공유하는 경우 압축 크기(및 해당 비디오 품질)와 지원되는 비디오 채널 수 간에 절충이 발생합니다. 계층적 구성으로 차량 내에 여러 네트워크를 설정하여 이러한 제한을 완화할 수 있습니다. 엔진 제어 및 진단만을 처리하는 네트워크, 뒷좌석 엔터테인먼트 및 오디오 시스템을 처리하는 두 번째 네트워크, 그리고 비전 향상 카메라와 같은 운전자 지원 기능을 처리하는 다른 네트워크가 있을 수 있습니다. 결국, 단일 페어 이더넷은 CAN 버스보다 더 많은 용량을 제공하여 레이더와 lidar과 같은 데이터를 전송하는 데 어려움이 크지만, 비디오와 같은 최고 대역폭 애플리케이션을 처리하는 데 어려움을 겪습니다.
