원격 제어 에지 프로토콜

원격 제어 프로토콜을 위한 솔루션에는 10BASE-T1S, CAN FD Light 및 CAN을 통한 UART가 포함됩니다. 이러한 프로토콜은 반이중 방식으로 작동하여 두 장치 간에 비동시 양방향 데이터 전송을 지원합니다. 반이중 방식은 두 개 이상의 장치가 동일한 버스에서 통신하는 멀티드롭 기능을 지원하여 커맨더 ECU의 단일 네트워킹 장치만 여러 에지 노드와 상호 작용하도록 합니다. 그림 7에서는 멀티드롭 토폴로지의 예를 보여줍니다.

10BASE-T1S, CAN FD Light 및 CAN를 통한 UART는 멀티드롭 및 버스 토폴로지에서 속도, 페이로드 용량 및 노드 수가 서로 다릅니다. 표 2에서는 이 프로토콜을 비교합니다.

그림 8에서는 라운드 로빈과 커맨더 리스폰더 토폴로지 간의 차이점을 보여줍니다. 라운드 로빈 토폴로지는 노드 ID를 기준으로 각 노드에 사이클별 고유한 전송 기회가 주어지는 순환 방식으로 작동합니다. 이 방식은 중재 과정을 자동화하지만 버스에서 낮은 우선순위 데이터 때문에 높은 우선순위나 시간 민감 데이터가 지연되지 않도록 보완이 필요합니다. 커맨더-리스폰더 토폴로지는 커맨더 ECU가 버스에 데이터를 전송하기 전에 다운스트림 노드를 프롬프트해야 합니다. 전송 순서는 노드 ID에 의해 결정되는 것이 아니라 커맨더 ECU에 의해 결정됩니다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3cg에서 표준화된 10BASE-T1S는 Technical Committee 18에서 표준화한 원격 제어 프로토콜을 사용합니다. 이는 10Mbps로 동작하며 라운드 로빈 멀티드롭 토폴로지로 작동합니다. 이더넷 프로토콜인 10BASE-T1S는 MACSec(Media Access Control Security), TSN(Time-Sensitive Networking), AVB(Audio Video Bridging) 및 PoDL(Power over Data Line)과 같은 이더넷 기능을 포함합니다. 표 3에서는 이 4개의 기능에 대해 설명합니다. 또한 이미 고속 이더넷 백본을 사용 중인 시스템은 모두 이더넷으로 구성된 네트워크에서 간소화된 소프트웨어를 사용하는 이점을 누릴 수 있습니다.

ISO(국제 표준화 기구) 11898-1:2024 표준을 기반으로 하는 CAN FD의 변형 버전인 CAN FD Light는 1Mbps~5Mbps의 속도로 작동합니다. (노드가 동시에 전송할 때 가장 낮은 노드 ID의 노드가 우선권을 갖는) CAN 중재를 따르는 기존 CAN과 달리 CAN FD Light는 커맨더 리스폰더 토폴로지 방식을 사용해 동작합니다. 에지 노드에는 CAN FD Light 리스폰더를 사용하며, 커맨더 ECU는 CAN FD Light 커맨더 또는 CAN FD 트랜시버를 사용합니다. 기존의 많은 아키텍처에서 이미 CAN FD 트랜시버를 사용하여 에지 노드와 통신하기 때문에 기존 아키텍처로 CAN FD Light를 통합하는 것은 쉽습니다. 1Mbps를 초과하는 속도를 달성하려면 CAN FD Light 커맨더가 필요하지만, 컨트롤러 중재 위상 제약이 있습니다.

10BASE-T1S 및 CAN FD Light 프로토콜은 모두 이더넷과 CAN을 SPI, I2C, UART, GPIO 및 PWM와 같은 다른 프로토콜에 연결합니다(그림 9 참조). 이 브리징은 10BASE-T1S 및 CAN FD Light를 통해 여러 센서와 드라이버를 원격으로 제어할 수 있게 하여 두 솔루션을 다양한 최종 애플리케이션에서 다목적으로 활용할 수 있게 합니다.

CAN를 통한 UART는 CAN 트랜시버를 사용하여 CAN PHY(물리 계층)를 통해 UART 패킷을 전송합니다(그림 10 참조). 커맨더-리스폰더 토폴로지에서 1Mbps 이하의 속도로 동작하는 UART over CAN은 비용 효율적인 솔루션을 제공하지만, UART 기반 LED 드라이버나 실시간 제어 및 진단 기능이 통합된 모터 드라이버에 의존합니다.

실시간 제어 기능이 통합된 스마트 드라이버는 업스트림 제어 요구 사항을 줄여 원격 제어 에지 솔루션을 보완합니다. TI( 텍사스 인스트루먼트)는 BLDC(브러시리스 DC) 모터 드라이버 및 통합 전류 감지를 위한 센서리스 자속 기준 제어 및 스테퍼 모터 드라이버를 위한 정지 감지를 비롯한 센서리스 모터 시스템을 위한 제어 기능이 통합된 스마트 모터 드라이버를 제공합니다. 스테퍼 모터는 회전 정확도가 높아 업스트림 진단 데이터가 덜 필요하므로 특히 원격 제어 에지 애플리케이션에 적합합니다. 표 4에는 일부 TI 장치가 나열되어 있습니다.