스마트하게 HiL 네트워크를 확장하는 Multi-RTPC

이더넷을 통해 컴포넌트 HiL 시스템 연결

2018년 01월호 지면기사  /  글│ 매티아스 브레너(Matthias Brenner) 수석 개발자 악셀 카스케(Axel Kaske) 제품 테스트 소프트웨어 매니저 이타스(ETAS)



네트워크 시스템에서 ECU 테스트

복잡한 차량 기능들을 제어하기 위해서는 더 많은 소프트웨어의 연결이 필요하다. 이러한 소프트웨어의 유효성 확인을 위해 개발자는 개별 도메인의 HiL(Hardware-in-the-Loop, HiL) 시뮬레이션을 연결하여 네트워크를 구성해야 한다. 이때 개별 컴포넌트 테스트와 커넥티드 시스템 테스트를 오가며 전환할 수 있도록 하는 것이 이상적이다. 이타스(ETAS)는 컴포넌트 HiL의 유연한 실시간 네트워킹을 위한 솔루션을 개발하고 개방형 아키텍처를 제공한다.


커넥티드카(connected vehicle)에서 ECU는 신경 노드 역할을 하며 안전 기능, 파워트레인 및 편의 기능들이 상호작용을 하기 때문에 분산된 ECU 인텔리전스는 서로 연결돼야 한다. 즉 관련된 ECU들의 소프트웨어가 원활하게 작동하고 상호운용이 가능해야 한다.

HiL 시뮬레이션은 ECU 소프트웨어를 검증하는 데 매우 효과적이다. 최근에는 연관된 ECU들에 대한 통합 소프트웨어 기능 테스트가 중요해지면서 개별 소프트웨어 모듈 및 기능 검증에 사용되는 컴포넌트 HiL들의 동기화 연결과 실시간 데이터 트래픽 보장이 요구된다.

네트워크 HiL용 이타스 Multi-RTPC

이타스는 LABCAR HiL 시스템을 위한 솔루션으로 Multi-RTPC(Multi-Real-Time PC)를 개발했다. Multi-RTPC는 이더넷을 통해 컴포넌트 HiL 시스템을 연결하고, 이타스 LABCAR-OPERATOR HiL 설정 및 실험 환경의 새 버전을 이타스 LABCAR-RTPC 시뮬레이션 타깃과 통합한다. RTPC 소프트웨어는 일반 PC를 고성능 실시간 시뮬레이션 타깃으로 전환해 0.5 ms 미만의 사이클 타임으로 모델들을 계산하고, 매우 역동적인 물리적 제어 프로세스를 시뮬레이션 할 때 엄격한 실시간 요구를 만족시킨다.

개발자는 이제 여러 개의 RTPC를 LABCAR 네트워크 HiL에 통합할 수 있다. 다시 말해 ECU 네트워크의 복잡성에 따라 확장할 수 있다. 이를 통해 네트워크에서 하이브리드 파워트레인 및 많은 운전자지원 시스템으로 연결하고 물리적으로 정확하게 전체 차량 모델들을 시뮬레이션 할 수 있다. LABCAR-RTPC들은 3개의 개별 네트워크를 통해 연결되며(그림 참조), 이 네트워크는 다음과 같은 역할을 담당한다.

• 호스트 PC에서 LABCAR-OPERATOR 소프트웨어와 통신
• 통합 시뮬레이션 타깃의 시간 동기화
• 타깃 간 데이터 교환

컴포넌트 HiL 연결, 인텔 Core i7 프로세서 기반의 멀티코어 PC 기술, 표준 인터페이스 및 네트워크 프로토콜의 세 가지 채널이 최고의 성능을 보장하며, 모든 타깃은 80 MB/s를 초과하는 전송 속도로 다른 타깃과 통신할 수 있다. 도메인은 IEEE 1588에 정의된 PTP(Precision Time Protocol)를 사용해 동기화된다.



모듈식 설계


개발자는 HiL 네트워크의 확장성을 통해 ECU 소프트웨어를 먼저 개별적으로 테스트한 후 네트워크에서 검증할 수 있으며, 연결성과 복잡성이 계속해서 증대될 경우 추가 컴포넌트 HiL을 쉽게 통합할 수 있다. 또한 표준화되고 검증된 기술을 이용해 기존 개발 환경을 Multi-RTPC를 포함한 환경으로 쉽게 업그레이드 할 수 있다. 비용을 절감하기 위해 이타스는 공유 메모리 카드 대신 이더넷 스위치를 사용했다. RTPC는 PTP 지원 네트워크 카드를 통합해 시뮬레이션 타깃과 1 μs 미만의 편차로 동기화할 수 있으며, 이러한 경우 기존 네트워크 어댑터에서 약간의 비용만 추가하면 된다. 결과적으로 표준화를 통해 다양한 제조업체를 선택할 수 있다.

컴포넌트 HiL들은 표준 네트워크 통신을 통해 네트워크 HiL에 연결된다. 하지만 각기 다른 영역의 개발자가 병렬로 작업할 수 있어 개별 작동 역시 가능하다. 그리고 LABCAR-OPERATOR 소프트웨어는 프로젝트 구성에 유용하다. 네트워크 HiL을 만들기 전에 사용자는 개별 컴포넌트 HiL 각각에 대해 하나의 프로젝트를 설정한다.

모든 인터페이스와 접점이 명확하게 설정되면 새로운 LABCAR-OPERATOR Project Merger를 이용해 컴포넌트 HiL들을 병합할 수 있으며 동시에 실행될 수 있다. 도메인별 HiL들은 네트워크 스위치에 의해서만 연결되기 때문에, 사용자는 네트워크 배선을 수정하지 않고 개별 컴포넌트 HiL들을 계속 다룰 수 있다. 따라서 연관된 ECU의 통합 시험과 단일 ECU의 시험 간 변환이 용이하다.

전망

포괄적 환경 센서와 자율주행 추세로 인해 시스템 복잡성과 데이터 트래픽이 급속하게 증가하고 있다. 이것이 이타스가 LABCAR-RTPC HiL 시뮬레이션 타깃의 최신 버전(V6.2.0)을 64비트 리눅스 시스템으로 전환한 이유이자 HiL 솔루션의 성능과 유용성을 계속해서 향상시키는 이유다. 결국 개발 프로세스를 최적으로 지원하는 툴을 통해서만 복잡성을 장기간 관리할 수 있다.
 

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