R&D연구결과보고서

ICT 유망기술개발지원사업

전장용 실시간 이더넷 모듈 및 미들웨어 SW개발 Automotiv RealTime Ethernet Hardware

Module & Software Stack

201 5. 11. 06.

주관기관 : ㈜피앤와이즈테크

미 래 창 조 과 학 부

단계보고서

사업명 ICT 유망기술개발지원사업 과제번호 R-20150511-00

1032

과제명

(국문) 전장용 실시간 이더넷 모듈 및 미들웨어 SW개발

(영문) Automotiv RealTime Ethernet Hardware Module &

Software Stack

주관기관 ㈜피앤와이즈테크 총괄책임자 장태욱

참여기관

(책임자) -

총수행기간 2015. 07. 01. ~ 2015. 11. 30. ( 5 개월 )

협약기간 2015. 07. 01. ~ 2015. 11. 30. ( 5 개월 ) 해당년도

수행기간 2015. 07. 01. ~ 2015. 11. 30. ( 5 개월 ) 협약기간

총사업비(천원)

정 부

출연금 50,000 민 간 부담금

현금 1,667

계 16,670 현물 15,003

해당연도 사업비(천원)

정 부

출연금 50,000 민 간 부담금

현금 1,667

계 16,670 현물 15,003

키워드

(6 ~ 10개) Automotiv, CAN, LIN, AVB, Mornitoring, Ethernet

정보통신·방송연구개발 관리규정 제33조에 의거하여 연차보고서 10부를 제출합니다.

2015 년 11월 6일

총괄책임자: 장 태 욱 (인) 주관기관장: 장 태 욱 (직인/인감)

미래창조과학부 장관 귀하

Ⅰ. 해당 연도 추진 현황

Ⅰ-1 기술개발 추진 일정

일련번호 개발 내용 추진 일정(개월) 달성도

1 2 3 4 5 (%) 1 요구사항 분석 및

계획 100%

2 설계 및 환경 구성 100%

제품 개발 및 환경

구축 100%

평가 항목 및 방안

시행 100%

시제품 완성 및 향후

계획 100%

※ 개발내용의 경우 사업계획서 내용에 근거하여 작성할 것

당초계획 개발내용

번 호 구 분 제 목 작성일 발생차수

1 설계서 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW

모듈 설계서 2015.10.31 1차년도

Ⅰ-2 해당 연도 추진 실적

n 당해연도 개발 목표대비 성과

당해년도 개발목표 당해년도 개발성과 달성도

전체 시스템 설계

전체 시스템 설계

§ 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 설계

§ 802.1BA규격 차량용 실시간 이더넷 프로토콜 설계

§ 프로토콜 관리(모니터링) SW 설계

100%

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 설계 및 프로토타입 구현

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 H/W 보드 설계 및 프로토타입 구현

§ ATMEL AT91SAM7X256 Process 보 드 구현

§ BCM89810 이더넷 모듈 적용

§ 전원 및 인터페이스 부 구현

100%

실시간 이더넷 AVB Stack 소스 확보 및 API 정의

실시간 이더넷 AVB Stack SW 최적화

§ HW 모듈내 이더넷 AVB 미들웨어 소스 확보

100%

n 평가항목 및 결과

평가 항목 (주요성능

Spec¹⁾) 단위

전체 항목 에서 차지하는

비중²⁾ (%)

개발 목표치 평가 결과

1차 달성율

년도 1차

년도

1. Network Latency ms 30 5 5 100%

2. AVB 프로토콜

(audio part) 적합성 40 pass pass 100%

3. UTP 지원 네트워크 속

도. Mbps 30 500 500 100%

n 연구 개발관련 문서

출원번호 특허명 출원인 출원일 출원

지 상태

- - - - - -

번 호 연구시제품명 내 용 결과물 발생차

수

1

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신

HW 모듈

기존 차량용 실시간 미디어 통신을 위한 CAN/LIN등의 인터페이스로 되어 있는 후방카메

라/스피커등 및 제어 및 관리를 하는

HeadUnit/LCD Cluster의 장비 연동하기 위한 모

듈 H/W 시제품

1차년도 n 연구 시제품

n 지식재산권 (해당 없음)

n 고용 창출

항목 세부 항목 총계(기존/신규)

참여 인력 연구인력 3(2/1)

생산인력 0(0/0)

구성 요소 주요 역할 실시간 이더넷 네트워크 기

반 송수신 HW 모듈 설계 및 프로토타입 구현

n 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 설계

l AT91SAM7X256 기반 CPU부, Ehternet부, 전원부 설계

n 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 프로토타입구

현

l AT91SAM7X256 및 BCM89810 기반 송수신 모듈 구현 실시간 이더넷 AVB Stack 소

스 확보 및 API 정의

n 실시간 이더넷 AVB Stack 소스 확보 l OpenAVB Source 확보 및 분석 n 실시간 이더넷 AVB Stack API 정의

l BPS Layer 및 APIs/UI Layer등 정의

Ⅱ. 기술개발결과

1. 전체 시스템 설계 1.1. 전체 시스템 구성

실시간 무손실 전송이 가능한 AVB 기술을 기반으로 복잡한 차량 배선을

2Wire(One Pair)나 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블로 줄이고 통합하며, CAN/LIN과 같은 차량용 인터페이스 제어신호 실시간 전송을 위해 기존 차량 인 터페이스 변환 기술이 결합된 모듈로 ① 실시간 이더넷 하드웨어 모듈 기술 ② 실시간 프로토콜 & SW 기술로 구성됨

당해연도 연구개발 내용은 실시간 이더넷 하드웨어 모듈 개발 및 AVB SW 스 택 최적화를 수행함.

<시스템 구성 : 하드웨어 모듈 및 소프트웨어 스택>

[표 4] 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 사양 및 기능

항 목 내 용 Board

Dimension n 80mm(W) x 65mm(H) x 10mm(L) Processor n AT91SAM7x256 Processer

l ARM Cortex-A7 CPU Core l CAN/SPI/UART 등 지원

Ports/Connectors

n AVB Ethernet Port : 1개 n SPI Port : 2개

n UART Port : 1개 n CAN Port : 1개 n USB 2.0 Port : 1개

Power n DC 9~24V

Phy Chipset

n BCM89810

BroadR-Reach PHY

l Single BroadR-Reach transceiver in a fully integrated 65 nm CMOS chip

l Full-duplex operation at the rate of 100 Mbps over one pair of UTP cable

l Fully integrated twisted-pair termination resistors l Trace-matched output impedance

Network Protocols

n Standard Protocols: TCP/IP, DHCP, HTTP, UDP, UPnP, FTP, SMTP, RTP/RTSP

n LIN / CAN 2.0 / AVB Ethernet 지원 OS n ARM Cortex-A7 CPU Core: SYS/BIOS

2. 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 설계 및 프로토타입 구현 2.1. 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 사양 및 기능

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 사양 및 기능을 요약하면 [표 4]와 같다.

[표 4] 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 사양 및 기능

2.1. 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 설계

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 MCU부 설계는 다음과 같다.

[그림 2] 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 MCU부

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 Ethernet부 설계는 다음과 같 다.

[그림 2] 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 Ethernet부

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 전원부 설계는 다음과 같다.

[그림 2] 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 전원부

2.2. 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 구성

실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 구성은 [그림 2]와 같으며, 구성 요소 별 내용은 [표 5]와 같다.

구성 요소 설 명

프로세서 AT91SAM7x256

Processor 시스템 제어 및 미디어 데이터 처리를 위한 메인 프로세서

메모리 RAM64K / EEPROM16K 데이터 처리를 위한 휘발성 메모리 NAND Flash Memory

256K 시스템 펌웨어 저장을 위한 비휘발성 메모리

입출력 CAN/LIN/SPI/AVB 차량용 통신 포트 지원

외부통신 Ethernet PHY/Port 이더넷(네트워크) 통신을 위한 PHY 및 단자

USB Port USB 통신 단자

RS-232 Interface/Port UART 제어를 위한 포트

SPI Port 미디어 신호 입출력 포트

전원 Power Management Unit 전원 관리 모듈

[표 5] 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 구성 요소

2.3. 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 프로토타입 구현

개발된 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈의 프로토타입은 [그림 3]와 같다.

[그림 3] 개발된 스마트 비전 센서 H/W 보드 프로토타입

3. 실시간 이더넷 AVB Stack Framework 및 API 정의

[그림 15] 실시간 이더넷 AVB Stack 주요 내부 구조

실시간 이더넷 AVB Stack SW에 대한 구성 요소의 주요기능은 다음과 같다.

구성 요소 설 명

BSP Layer

Fundamental Timing Layer

– Digital Timing Entity is the most important block for AVB Endpoint, which affects the audio/video quality directly. The abstraction layer works well on Keystone

– Digital PLL algorithms is specifically designed/implemented for Keystone reference platform; it will need tuning/modification when using different H/W platform

– Exception/Error Handling is not standardized & needs continual efforts to improve/add features based on real world requirements.

Protocol Layer

– MSRP/MVRP/MRP ported for XCore code base

– P1722.1 is for high-level “Discover, Enumeration, Connection Management” purpose; currently it is implemented as a “Lite” version based on Draft15 to support FastConnect/Disconnect Mode

MDC Layer

– MDC layer needs porting based on real platform requirements which will be described in later section.

APIs/UI Layer

– Current UI is console-commend base & “developer-oriented”; it will need continual efforts to improve & simplify

[표 10] 실시간 이더넷 AVB Stack SW에 대한 구성 요소의 주요기능

Ⅲ. 결론 및 차년도 계획

1. 결론

본 과제는 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈을 개발하는 것이다.

당해년도에는 ATMEL AT91SAM7X256 및 Broadcom BCM89810기반의 실시간 이더넷 네트워크 기반 송수신 HW 모듈 설계 및 프로토타입 구현과 임베디드 시스템에 AVB 핵심 프로토콜 및 API정의를 수행하였다.

그리고 본 연구의 산출 기술을 기반으로 국내 차량용 디지털 계기판을 제작하 고 있는 S&T Motiv와 구체적인 연동에 대하여 사업화를 추진(매월 1회 월간회의) 하고 있다. 또한 실제적인 AVB 기반의 라디오 모듈 개발을 위하여 기존 차량용 라디오모듈을 제품화한 ㈜피앤피네트웍스와 AVB기반 라디오 모듈 개발진행을 시 작하였다.

2. 차년도 개발 계획

□ 최종 목표

o 자동차 이더넷 기반 네트워크 모듈들의 개발, 테스트, 및 동작 유무 체크 등을 쉽게 하여 자동차 모듈 제조업체 및 차량 부품 검사 등에서 사용될 수 있는 포 터블 타입 네트워크 연결 상태 및 프로토콜 모니터링 시스템 기술 개발 및 사업 화

<자동차 이더넷 모듈 연결 모니터링 시스템>

o 모니터링 시스템은 2-wire 및 UTP 네트워크 인터페이스, 데이터 수집을 위한 드라이버, AVB(Audio Video Bridging) 프로토콜 연동 블록 등으로 이루어진 코어 부분과, 연결 상태와 네트워크 프레임 정보를 모니터링 할 수 있는 GUI 프로그램으로 구성되는 시스템으로, 자동차 및 모듈 제작, 정비 등에서 쉽게 사용하고자 함

□ 차년도 개발 내용

o 모니터링 시스템 H/W 플랫폼 개발 - 임베디드 시스템 보드 설계 및 개발

- AVB　1000Mbps UTP Ethernet 듀얼 포트 I/F 개발 - 오디오 출력부 개발

- 데이터 저장 미디어 처리부 개발 - 디스플레이 인터페이스 기술 개발

o 모니터링 SW 플랫폼 설계 및 개발

- IEEE1722.1 제어/관리 프로토콜 엔진 개발 - Ethernet Layer2 프레임 캡처 처리부 개발 - AVB 시간 동기화 프로토콜 검증 처리부 개발 - 디바이스 스트림 연결 프로토콜 기능 개발 - 모니터링 1722 데이터 저장 처리부 개발 - 모니터링 GUI 처리부 개발

o 모니터링 시스템 H/W 플랫폼 개발

- 100Mbps 2-wire Ethernet 듀얼 포트 I/F 개발 - 네트워크 디바이스 드라이버

- 시제품 구성 및 테스트

o 모니터링 SW 플랫폼 설계 및 개발

- SW 플랫폼 요구사항 도출 및 구조 공동 설계 - AVB 시간 동기화 프로토콜 기능 개발

- 모니터링 처리부 설계 및 테스트

Ⅳ. 사업비 사용현황

① 주관기관 : ㈜피앤와이즈테크

(단위: 천원)

구 분

비 목

당 초 계 획(A) 사 용 금 액(B) 잔액(A-B)

증감사유 현 금 현 물 현 금 현 물 현 금 현 물

1. 직접비 51,667 15,003 37,582 15,003 14,084 0

1.1 인건비 13,665 15,003 10,248 15,003 3,416 0

1.2 학생인건비

1.3 연구장비 · 재료비 27,334 0 27,334 0 0 0

1.4 연구활동비 4,669 0 997 0 3,673 0

1.5 연구과제추진비 2,669 0 450 0 2,219 0

1.6 연구수당 3,330 0 0 0 3,330 0

1.7 위탁연구개발비 2. 간접비

2.1 인력지원비 2.2 연구지원비 2.3 성과활용지원비 2.4 간접비

(비영리기관은 일괄기입) 3. 이 자

4. 전년도 이월금

합 계 51,667 15,003 37,582 15,003 14,084 0

※ 1. 사후환급금(부가세, 관세 등)은 제외함을 원칙으로 함

2. 당초 계획 대비 사용 금액이 변경된 사항에 대해서는 증감 사유란에 구체적 표기 3. 해당년도 사업 시작부터 진도실적보고서 제출 시점까지의 사업비 집행 내역 작성

Ⅴ. 기업 재무건전성 현황 (1년이내 기업으로 해당사항 없음) ① 과제명 : 전장용 실시간 이더넷 모듈 및 미들웨어 SW개발 ② 주관기관(총괄책임자) : 장 태 욱

③ 기업명 : ㈜피앤와이즈테크

항 목 해당사항기재

최근 결산 기준 부채비율

(산식 : 부채총계/자기자본총계×100) ㅇ 해당 사항 없음.

최근 결산 기준 유동비율

(산식 : 유동자산/유동부채×100) ㅇ 해당 사항 없음.

최근 결산 기준 이자보상비율

(산식 : 영업이익/이자비용) ㅇ 해당 사항 없음.

3개년도 계속 적자 기업(kisline활용) (판단기준 : 손익계산서 상의 당기순이익

(손실)로서 판단)

ㅇ해당 사항 없음.

20 년 20 년 20 년

(수치기재) (수치기재) (수치기재)

최근 결산 기준 자본잠식 여부 또는

법정관리, 화의기업 여부 ㅇ해당 사항 없음.

외부감사 기업의 경우 최근 결산

감사의견이 “의견거절” 또는 “부적정”인 경우 ㅇ해당 사항 없음.

4대 보험을 3개월 이상 연체했거나

연체 횟수가 연간 2회 이상인 여부 ㅇ해당 사항 없음.

체불 임금이 2개월 이상 여부 ㅇ해당 사항 없음.

기타 특이사항 ㅇ해당 사항 없음.

※ 참여하는 모든 기업이 각각 작성

Ⅵ. 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 - 해당사항 없음.

구입 기관

연구시설/

연구장비명

규격

(모델명) 수량 구입 연월일 구입 가격 (천원)

구입처 (전화번호)

비고 (설치 장소)

- - - - - - - -

※ 해당연도 연구개발 수행 시작부터 현 작성 시점까지 현금으로 구입한 1개(건)당 3,000만원 이상의 모든 유형적 발생품 표기