다중통신 방식으로 와이어하네스 수량 절감
LIN 대비 낮은 가격과 빠른 응답성

덴소가 국제표준을 목표로 개발한 새로운 차량 통신인 ‘CXPI（Clock Extension Peripheral Interface）’를 발표했다. 다중통신 방식을 적용, 스위치, 센서, 모터, 램프, 솔레노이드 등 바디 전장 관련 HMI(Human Machine Interface) 기기의 와이어하네스 절감을 목표로 한다.  

                                
최근 덴소가 국제표준화를 목표로 개발한 새로운 차량 통신 방식인 ‘CXPI（Clock Extension Peripheral Interface）’를 발표했다. 다중통신 방식을 적용, 스위치, 센서, 모터, 램프, 솔레노이드 등 바디 전장 관련 HMI(Human Machine Interface) 기기의 와이어하네스 절감을 목표로 한다.

덴소는 CXPI 통신을 차량 내 스위치, 미러, 조명 등의 HMI 계통 입력이나 모터, LED 등의 출력 부분에 적용할 목적으로 개발했다. 현재 차량의 경우 입력계와 출력계가 1대1로 연결돼 있는 경우가 많은데, CXPI 통신을 적용함으로써 하나의 단일 통신선으로 복수의 신호를 보낼 수 있는 다중통신이 가능해진다. 차량 전체 와이어하네스에서 HMI 관련 하네스의 비중은 대략 33%정도(그림 1)로 전원 계통 다음으로 높은 비중을 차지하고 있다. CXPI가 국제표준으로 등록돼 차량에 실제 적용된다면 와이어하네스의 수량이 대폭 감소될 것으로 예상된다.

현재 일본 내에는 CXPI 통신을 개발한 덴소를 포함해 완성차 5개사, 부품 5개사, 반도체 3개사가 표준화 활동을 담당하고 있는데, 이들은 지난 4월 CXPI를 JASO(Japanese Automotive Standards Organization) 표준으로 등록했다. 현재는 2016년 상반기 ISO(International Standards Organization) 표준 등록을 목표로 활동을 전개 중이다. 실제 양산 차량 적용과 관련해서는 License Free 형태로 관련 업체가 무상으로 사용할 수 있도록 계획하고 있다. 단, IC(트랜시버)와 관련해서는 표준이 아닌 각 업체의 자유경쟁 영역으로 남겨둘 계획이다.



현재 HMI에 사용 가능한 다중통신 방식으로는 덴소가 개발한 CXPI 외에 LIN(Local Interconnected Network) 통신이 있다. CXPI는 LIN과 비교해 응답성이 빠를 뿐만 아니라 부품 가격 절감도 가능케 한다. 또한 개발공수를 줄일 수 있는 추가적 장점도 지닌다.

LIN은 Polling Method 방식을 사용하는데, 이는 마스터가 장착돼 있는 제어기(ECU)에서 슬레이브(제어기 또는 스위치, 모터)에 일정시간을 주기로 신호를 보내고 응답을 받는 형태다. 이 방식은 마스터에서 슬레이브에 요청을 하기 전까지는 슬레이브가 응답을 할 수 없기 때문에 응답성이 느리다는 단점이 있다. 또 LIN 표준에 의하면 하나의 마스터(ECU)에 최대 15개까지의 슬레이브 연결이 가능한 구조다.

이에 반해 CXPI 통신은 CAN과 유사한 CSMA/CD(반송파 감지 다중 접근/충돌 검출) 방식을 사용한다. 이는 데이터를 송부하고자 하는 슬레이브가 버스 상태를 확인 후 버스가 비어있을 경우 언제든지 송신이 가능한 구조다. 이러한 특징 덕분에 빠른 응답성을 확보할 수 있다. HMI계 통신의 경우 사용자가 스위치를 누를 경우, 예를 들어 바로 LED가 점등돼야하는 등의 요구를 만족시키기 위해 빠른 응답성이 중요하며, 단순히 스위치를 On/Off하는 등의 데이터 양이 적은 경우가 일반적이다. CXPI의 데이터 전송속도는 LIN과 동등한 수준인 20 Kbps 수준이다. 또 CXPI의 경우 마스터 1개에 16개의 슬레이브 연결이 가능한 구조이다.

CXPI의 CSMA/CD 방식의 경우 현재 파워트레인 등의 차량에서 주로 사용하는 CAN 방식과 동일하다. 즉, CXPI는 CAN 통신의 사용 경험이 있는 유저라면 쉽게 적용이 가능한 통신방식이다.



CXPI에서 비용을 절감할 수 있는 가장 큰 이유는 슬레이브 간 통신을 할 경우 별도의 발진기가 필요 없기 때문이다(그림 2). 신호를 동기화하는 클락(Clock) 신호를 마스터에서 슬레이브 기기에 보내는 형식으로 발진기를 마스터가 있는 ECU에만 장착하면 슬레이브 기기 측에는 별도로 필요하지 않게 된다. 반면에 LIN의 경우 별도의 발진기가 반드시 필요한 구조로 비용 상승 부담이 있다. 게다가 LIN과 비교해 개발공수의 절감이 가능한데, 이는 CXPI의 순번을 정하는 소프트웨어가 고급차부터 일반 차량까지 동일한 것을 사용 가능하기 때문이다.
 




예를 들면, 기능이 많은 고급차의 경우 슬레이브 기기를 5개, 일반 차량의 경우 2개 정도를 장착하는 경우가 흔히 있다. LIN 통신을 사용하게 되면 5개를 사용하는 경우와 2개를 사용하는 경우 별도의 순서를 정한 소프트웨어를 작성, 마스터 ECU 측에 넣어야한다.

통신 케이블과 관련해서는, CAN의 경우 2개의 케이블로 통신을 구현하는 반면에 CXPI는 LIN과 동일한 단선 케이블을 사용한다. 그리고 CXPI는 ECU 내의 MCU 측과 통신 인터페이스를 위해 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)를 사용한다. 이는 LIN과 동일한 방식으로 범용 MCU에 적용이 가능해 저렴한 범용 MCU의 적용이 좀 더 수월해지는 장점이 있다. CAN의 경우 전용 컨트롤러가 필요하다.

덴소는 CXPI 통신기술을 바디 전장 분야에 적용했을 경우 그 효과가 클 것으로 예상하고 있다. 예를 들면, 현재 차의 경우 멀티 기능 스위치로부터 램프(전조등, 안개등, 방향등 외), 와이퍼 계통에 하드와이어를 통해 신호를 주고받고 있으나, CXPI를 적용할 경우 이 모든 신호체계를 단일 선으로 구현할 수 있다(그림 3). 

AEM_Automotive Electronics Magazine