LIN: 자동차 서브네트워크 확장

2009년 02월호 지면기사  /  글│스테판 첸 (Stephen Chan), 아시아태평양 오토모티브 마케팅 책임자, 마이크로칩 테크놀로지

LIN(Local Interconnect Network) 컨소시엄은 자동차 제조업체와 부품협력업체가 경제적으로 복잡한 구조의 다중 통신 시스템을 개발, 구현, 관리할 수 있도록 지원하는 개발 환경과 함께 저비용의 시리얼 통신 설계를 위한 표준을 개발했다. LIN 명세는 전송 프로토콜, 전송 매체, 개발 도구와 애플리케이션 소프트웨어를 위한 인터페이스를 포괄하고 있다. LIN은 예측 가능한 EMC 거동을 통해 하드웨어 및 소프트웨어 관점에서 네트워크 노드의 상호 운영성을 지원한다.
LIN은 혁신적인 전자 솔루션을 위해 자동차 업계의 임베디드 설계자들이 직면하고 있는 많은 기술적 과제인 시스템 비용과 전력 소모를 낮추고 무게를 줄이는 동시에 보다 빠르게 제품을 개발하여 시장에 출시할 수 있도록 지원함으로써 전 세계 자동차에 구현되고 있다. LIN은 창문 제어, 좌석 조정, 미러 조정, LED 조명, 기타 바디 지향 애플리케이션과 같은 분산된 전자 시스템을 위한 저비용 시리얼 통신 시스템을 정의한다. LIN은 역사적으로 지능형 액추에이터와 전자 제어에 있어서 경제적이지 않은 것으로 생각돼 왔던 서브시스템에 대한 기본적인 네트워크 성능을 향상시켰다. LIN은 CAN에 의해 주도되었던 차량용 다중 통신 네트워크에 대한 기존 포트폴리오를 보완한다. 2010년까지 자동차 당 평균 20개의 LIN 노드가 사용될 것으로 예상됨에 따라 LIN 노드는 CAN 다음으로 많은 수의 네트워크 노드가 될 것으로 예상된다.

프로토콜 개념
LIN은 차량 내의 상호 연결된 근거리 네트워크를 위한 전체 통신 개념이다. 이 명세는 개발 도구와 애플리케이션 소프트웨어를 위한 인터페이스 정의뿐만 아니라, 프로토콜과 물리 계층의 정의 또한 포함한다. LIN은 CAN의 대역폭과 다용도성이 요구되지 않는 차량 내의 스위치, 스마트 센서, 액추에이터 애플리케이션 등을 위한 경제적인 통신 네트워크를 지원한다. 통신 프로토콜은 단일-마스터/다중-슬레이브 개념, 싱글-와이어 12 V 버스, 안정된 타이밍 기반이 없는 노드를 위한 클록 동기화 등으로 구성된 SCI(UART) 데이터 형식에 기반하고 있다. 통신과 개발 환경에 대한 이러한 통합 개념을 통해 완벽한 개발 및 설계 도구 체인을 구현함과 동시에 개발 속도와 네트워크 신뢰성을 강화할 수 있다.

LIN 애플리케이션
바디-제어 전자 장치는 자동차 소유자의 승차감과 안전성을 향상시킨다. 혁신적인 바디-제어 전자 장치는 자동차 제조업체가 보다 신뢰할 수 있고, 보다 안전하며, 보다 즐거운 주행을 가능하게 하는 스마트한 자동차를 생산할 수 있도록 지원한다. 바디-제어 전자 장치는 자동차의 조작을 단순화시켜 부수적인 동작으로 인해 운전자의 주의가 산만해지는 것을 방지해 주어 운전자의 안전성을 향상시킨다.
그림 1에 나타낸 바와 같이, LIN 버스의 일반적인 애플리케이션은 도어, 운전대, 좌석, 모터, 온도 제어, 조명, 강우 센서, 스마트 와이퍼, 지능형 발전기, 스위치 패널이나 RF 수신기 등을 위한 센서와 같은 조립 장치이다. 이러한 LIN 지원 애플리케이션은 상대적으로 큰 자동차 네트워크에 간단하게 연결되며 모든 형태의 진단 및 서비스에 접근이 가능하다. 공통적으로 사용되었던 아날로그로 코딩되는 신호를 디지털 신호로 대체함으로써 와이어 하니스의 최적화가 가능하다.
일반적으로 액추에이터와 센서는 중앙집중식 바디 제어 시스템에서 CAN 연결을 활용하는 하나의 ECU(Electronic Control Unit)에 배선을 통해 연결된다. 이 ECU는 CAN 연결을 통해 다른 주요 ECU와 신호를 교환한다. 로컬 액추에이터와 센서가 높은 컴퓨팅 성능을 필요로 한다면, 배선을 통한 연결이 선택된다. 로컬 성능이 낮아도 상관없는 시스템의 경우, 전자 제어 액추에이터와 센서에 기반한 대안적인 분산 시스템이 사용될 수 있다. 이러한 분할 방법은 보편적으로 적용 가능한 컴포넌트를 통해 측정 가능한 시스템 아키텍처를 이루기 위해서 선택된다.
로컬 지능(local intelligence)과 네트워킹을 위한 추가적인 비용을 생산 및 개발 과정에서 소요되는 비용의 절감을 통해 상쇄할 수 있다면, 이러한 분할 아키텍처는 전자 부품의 다양성을 낮춰 주기 때문에 경제적이라고 할 수 있다. 이러한 형태의 아키텍처를 가능하게 하는 주요 요소는 서브-버스 LIN 표준이다.
LIN의 주요 기능은 다음과 같다:
- 저비용 싱글-와이어 구현
- 강화된 ISO 9141, VBAT-기반
- 최대 20 Kbps의 속도(EMC 때문에 제한됨)
- 단일 마스터/다중 슬레이브 개념
- 조정 기능 불필요
- 일반적인 UART/SCI 인터페이스 하드웨어 기반의 저비용 실리콘 구현
- 크리스털 또는 세라믹 공진기 없이 슬레이브 노드의 자체 동기화 가능
- 하드웨어 플랫폼에 대한 상당한 비용 절감
- 신호 전송을 위한 지연 시간 보장

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