CAN FD 도입 배경 및 표준화
자동차의 안전성과 쾌적성, 연결성 강화, 동화, 자동 운전 기능, 사이버 보안 대책 등을 실현하려면 현재 시판 차량에 널리 사용되고 있는 자동차 네트워크 인 CAN (Controller Area Network)에서 통신 속도 (비트 레이트)와 데이터 길이가 충분하지 않습니다. 따라서 빠르고 더 많은 데이터를 보낼 수 있는 자동차 네트워크가 필요합니다.
그래서 CAN을 개발 한 보쉬 (Robert Bosch)는 2012년에, CAN을 확장하는 형태로 CAN FD (CAN with Flexible Data rate)의 사양을 발표했다. 이 CAN FD와 관련하는 형태로 2015년에 CAN 데이터 링크 계층을 규정하는 ISO 11898-1의 개정판으로 ISO 11898-1 : 2015가 2016년에는 CAN 물리 계층을 규정하는 ISO 11898- 2 개정판으로 저전력 모드 및 웨이크 업 사양을 포함한 ISO 11898-2 : 2016이 책정되어 있습니다.
CAN FD의 유스 케이스
ECU 소프트웨어의 비대화에 따라 프로세서의 ROM 용량이 증가하고 있습니다. ECU를 개발하는 경우에는 ROM에서 소프트웨어를 작성해야 하지만, 지금까지는 CAN 통신으로 가고 있습니다. 하지만 용량이 큰 소프트웨어를 고쳐 쓰는데 CAN은 매우 시간이 소요됩니다. 그래서 더 빠른 CAN FD의 도입이 검토되고 있습니다.
또한 기능을 추가하여 CAN 버스 부하가 높아지기 때문에 지연 시간의 증가와 대역폭 부족할 경우, 네트워크를 분할함으로써 대역폭 부족을 해소하고 있습니다. CAN FD에 옮겨 놓으면 대역 부족이 해소되기 때문에 네트워크를 분할할 필요가 없습니다.
또한 사이버 보안 대책으로서 AUTOSAR에서 규정 된 SecOC (Secure on board Communication) 기반 메시지 인증의 채용이 검토되고 더 많은 데이터를 한 번에 보낼 수있는 CAN FD의 채용을 검토하는 자동차가 있습니다.
기존의 CAN 네트워크를 대체하고, 고급 안전 운전 지원 시스템 및 센서 네트워크의 일부 등 새로운 응용 프로그램이나 추가 네트워크에서의 이용도 검토되고 있습니다.
CAN FD의 개요
CAN FD는 CAN 프로토콜을 확장하여 더 많은 데이터를 고속으로 전송할 수 있는 통신 프로토콜입니다. CAN은 여러 노드에서의 통신의 조정을 할 중재 단계와 데이터를 전송하는 데이터 단계에서 동일한 비트 레이트이었습니다. 한편 CAN FD는 중재 단계 및 데이터 단계에서 다른 비트 전송률로 설정할 수 있습니다. 이것이 CAN FD (Flexible Data rate)의 유래입니다.
데이터 단계의 최대 비트 전송률은 명확하게 규정되어 있지 않고, 네트워크 토폴로지 및 ECM 요구 사항 등에 따라 크게 달라집니다. 또한 ISO 11898-2 : 2016는 5Mbps까지의 타이밍 요구 사항을 규정하고 있습니다. 자동차 업체들은 애플리케이션 및 네트워크 토폴로지에 따라 다양한 조합의 비트 레이트에서 사용하는 것을 검토하고 있습니다.
예를 들어, 진단 리 프로그래밍의 용도는 데이터 단계의 비트 레이트가 5Mbps 제어계 등은 500kbps ~ 2Mbps로 사용 될 수 있습니다. 또한 CAN FD는 하나의 데이터 프레임에서 최대 64 바이트의 데이터를 전송할 수 있습니다 (프로토콜 자세한 내용은 뒤에서 설명합니다). 스타 버스 형 지점 간 등의 네트워크 토폴로지에서 사용됩니다.
CAN FD 프로토콜
CAN FD는 데이터 프레임 만 정의되어 있으며, CAN에서 정의 된 원격 프레임은 없습니다. 그 이유는 데이터 영역이 존재하지 않는 원격 프레임은 데이터 단계의 비트 레이트를 바꿀 필요가 없기 때문입니다.
데이터 프레임은 CAN과 마찬가지로 「표준 포맷 (11 비트 ID) '와'확장 포맷 (29 비트 ID) "의 두 가지 형식이 있습니다. BRS (Bit Rate Switch) 비트에서 CRC Delimiter 비트 사이의 비트 전송률을 향상시킬 수 있습니다. 다음 그림에서는 CAN과 같은 비트 레이트 부분을 주황색으로, 비트 레이트를 고속화 가능한 부분을 파란색으로 표시합니다.
CAN FD의 표준 및 확장 형식입니다. 오렌지는 CAN과 같은 전송 속도, 청색은 전송 속도를 고속화 가능한 부분