1985년 보쉬(Bosch)에 의해 개발된 CAN(Controller Area Network)은 차량 내의 전기/전자 부품간의 통신을 지점간(Point-to-point) 통신방식에서 네트워크 방식으로 변화시켜 차량 내 여러 장치들 자체의 변화를 촉진시켰다. CAN 통신이 파워트레인(Powertrain)에 본격적으로 적용된 초창기인 1997년에는 전자제어장치(ECU) 수가 6~8개에 불과했으나, 1999년도 이래 CAN 통신이 보디(Body)에까지 확산되면서 ECU의 수는 40~60개로 늘어났다. 이를 가능케 했던 원동력은 CAN 통신의 도입이라고 평가된다. 국내에서는 고급 차종을 필두로 파워트레인부에 CAN 통신이 적용되기 시작했으며 보디 및 멀티미디어에도 점차 적용되는 중이다.
내쇼날인스트루먼트(NI)의 PCI 및 PXI용 CAN 하드웨어는 동일한 하드웨어서도 CAN 통신의 대표적인 규격인 High-speed, Low-speed/Fault-tolerant, 그리고 Single-wire 모드를 모두 사용할 수 있다. 즉, 소프트웨어적으로 CAN 통신 모드를 가변시켜 프레임 전송속도를 변경할 수 있기 때문에 CAN 통신 애플리케이션의 개발 시 주로 사용된다.
NI-CAN은 두 종류의 API를 내장한다. 프레임 API는 CAN 프로그래밍을 위해 개발된 원조 API로 Raw data를 포함한 CAN 프레임을 전송하거나 수신할 때 사용할 수 있다. 이러한 데이터는 파싱(Parsing)이나 스케일링을 거처야만 엔지니어링 유닛으로 변환된다. 채널 API는 사용자의 편의를 강화시킨 함수 모음으로 데이터베이스 파일(.dbc 또는 .ncd 양식)에 정의된 채널 명을 이용해 CAN 프레임을 전송하거나 수신할 수 있다.
NI-CAN은 범용 데이터 수집(DAQ) 하드웨어와 긴밀한 동기화가 가능해 자동차 부품의 개발분야에서 사용되고 있다. 특히, 데이터 수집 영역에서 사용되는 LabVIEW에서도 쉽게 프로그래밍할 수 있는 API 구조를 갖은 것도 장점으로 작용한다. LabVIEW의 ECU 측정 및 보정 툴킷(Measurement and Calibration Toolkit)은 ECU 개발 및 평가를 위한 함수를 제공한다. 이 툴킷은 ECU 디자이너, 테스트 엔지니어, 기타 오토모티브 개발자가 맞춤형 측정 및 보정 애플리케이션을 개발할 수 있도록 CCP(CAN Calibration Protocol)를 제공한다.
그림 3은 자동차의 ECU 개발 단계에서 CAN 및 DAQ의 동기화 샘플링 사례를 나타내며 차량의 속도 감지 장치의 Vehicle Speed 신호와 스티어링 감지 장치의 Steering Torque 신호를 아날로그 신호와 CAN 프레임 데이터 형태로 동시에 수집해 CAN 통신의 진위 여부를 평가하고 있다.
LIN(Local Interconnect Network)은 차량용 분산 전자 시스템을 위한 저비용, 시리얼 통신 시스템으로서 CAN과 같은 자동 다중화 네트워크의 보완을 위해 개발된 네트워크 방식이다. CAN이 각각의 노드 간 통신을 Peer-to-Peer 방식으로 연결하는 데 반해, LIN은 한 개의 마스터 노드와 여러 개의 슬레이브 노드들로 이루어진다. LIN을 이용하여 자동차산업 업체들은 경쟁력 있는 가격으로 복잡한 계층적 다중 시스템을 구축할 수 있게 되었다.
LIN 버스의 전형적인 애플리케이션들은 (자동차) 문, 핸들, 의자, 조명, 공조 조절(Climate Regulation), 강우 센서 또는 이와 같은 조립 유닛들이다. 이러한 유닛들에서 LIN의 예민한 비용 특성은 스마트센서, 액추에이터 또는 조명 같은 메카트로닉스 요소들의 도입을 가져왔다. 이것들은 차량의 네트워크에 쉽게 연결될 수 있으며 모든 종류의 진단과 서비스에 접속할 수 있게 되었다. LIN 구현 하에서 흔히 사용되는 아날로그 신호 코딩은 디지털 신호들로 대체될 것이며, 이것은 최적화된 배선 작업을 가져올 것이다.
이렇게 CAN과 LIN이 점점 더 중요해지고 있는 가운데, 내쇼날인스트루먼트는 USB 타입의 CAN과 LIN 모듈군을 출시했다. NI CAN 소프트웨어의 편리한 기능과 고속 USB 하드웨어의 성능이 결합된 이 제품군은 저렴한 가격대에 다른 장비들과의 동기화가 가능한 하드웨어 구조를 가지고 있다.
최근 출시된 USB 타입의 CAN과 LIN 제품군은 모두 고속 USB 기술이 적용된 인터페이스를 갖추고 있으며, 최대 속도 USB 대비 40배 개선된 고속 USB 대역폭을 결합시킨 온보드 하드웨어 버퍼는 USB 모듈이 최대 1Mbps 속도의 100% 버스 로드로 전송 및 수신을 하는 도중에도 프레임 속도를 떨어뜨리지 않도록 보장한다. 인터페이스는 버스를 통해 충전되며 트랜스시버와 전속 USB 케이블이 통합되어 있고 견고하며 플러그앤플레이(Plug-and-Play) 기능을 포함한다.
동기화 기능을 더 살펴보면 외부의 타임스탬프 클록과 시작 트리거를 받을 수 있으며, 이는 자동으로 감지된다. RTSI를 통한 타임베이스 신호 수신도 가능하며 1MHz의 클록을 발생시킬 수도 있다. LabVIEW를 비롯한 내쇼날인스트루먼트의 다양한 소프트웨어, 이에 연동되어 간편하게 사용할 수 있는 NI-CAN 드라이버와 함께 기존의 PCI, PXI, PCMCIA 타입의 CAN 인터페이스 뿐 아니라 USB 타입까지 지원하게 되어 더 간편하게 다양한 오토모티브 시장에서의 요구를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.

AEM_Automotive Electronics Magazine