CAN (Controller Area Network) 개념 및 역사

CAN (Controller Area Network) 개념 및 역사

CAN의 개념

CAN (Controller Area Network)은 1980년대 초반 독일의 Bosch사가 개발한 직렬 데이터 통신 프로토콜로, 자동차 전자 시스템 간의 신뢰성 높은 통신을 목적으로 설계되었습니다. CAN은 여러 개의 마이크로컨트롤러 및 센서가 하나의 버스를 공유하며 데이터를 교환할 수 있도록 하며, 높은 내구성과 실시간 성능을 요구하는 임베디드 시스템에서 널리 사용됩니다.

CAN은 메시지 기반 프로토콜이며, 각 노드는 네트워크의 특정 주소가 아닌 메시지 ID를 통해 데이터를 송수신합니다. 이로 인해 시스템의 확장성이 높아지고, 특정 장치에 의존하지 않는 유연한 통신 구조를 가질 수 있습니다. 또한, 충돌 감지 및 재전송 기능을 통해 높은 신뢰성을 제공합니다.

CAN의 역사

개발 배경

1980년대 초, 자동차 산업에서는 차량 내 전자 제어 장치(ECU; Electronic Control Unit)들이 증가하면서, 이들 간의 데이터 교환을 효율적으로 수행할 수 있는 네트워크가 필요하게 되었습니다. 기존의 점대점(P2P) 방식의 통신은 배선이 복잡해지고 비용이 증가하는 문제를 초래했기 때문에, 보다 효율적인 버스 기반 통신 방식이 요구되었습니다. 이에 따라 Bosch는 1983년 CAN 프로토콜을 개발하기 시작했고, 1986년 SAE(Society of Automotive Engineers)에서 처음으로 공개되었습니다.

표준화 과정

• 1986년: Bosch가 CAN 프로토콜을 발표
• 1991년: ISO(국제표준화기구)에서 CAN을 표준화하여 ISO 11898로 지정
• 1993년: CAN 2.0A(11비트 ID) 및 CAN 2.0B(29비트 확장 ID) 규격 발표
• 2000년대 이후: 산업용 및 의료기기, 항공우주, 자동화 시스템 등 다양한 분야로 확장 적용
• 2012년: CAN FD(Flexible Data Rate) 표준 발표 (ISO 11898-1 업데이트)

CAN의 발전과 응용

초기 CAN은 주로 자동차 내부의 엔진 제어, ABS(Anti-lock Braking System), 에어백 시스템 등의 중요 데이터를 전달하는 용도로 사용되었습니다. 그러나 CAN의 신뢰성과 간결한 통신 방식이 점점 주목받으면서 다양한 산업에서 활용되기 시작했습니다. 오늘날 CAN은 다음과 같은 분야에서 광범위하게 사용됩니다.

• 자동차 산업: 전자제어장치(ECU) 간 통신, 차량 진단(OBD-II), 자율주행 시스템 등
• 산업 자동화: 공장 자동화 시스템, 로봇, 센서 네트워크
• 의료 기기: 병원 내 의료 장비 간 데이터 교환
• 항공우주 및 철도: 항공기 및 기차의 센서 네트워크 및 제어 시스템
• 해양 및 군사 시스템: 선박 및 방산 장비의 제어 및 모니터링 시스템

CAN의 주요 특징

• 버스형 네트워크 구조: 다수의 노드가 하나의 버스를 공유하는 구조로, 배선이 간결하고 유지보수가 용이함
• 충돌 감지 및 우선순위 기반 송신: CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 기법을 사용하여 데이터 충돌을 방지하고, 우선순위가 높은 메시지가 먼저 전송됨
• 높은 신뢰성: 에러 검출 및 재전송 기능을 통해 신뢰성 높은 데이터 전송을 보장
• 확장성: 메시지 ID 기반의 통신 방식으로, 네트워크 확장이 용이함
• 비용 효율성: 배선 수를 줄이고, 통신 장치를 단순화하여 비용 절감 효과 제공

결론

CAN 프로토콜은 자동차 산업에서 출발하였으나, 그 높은 신뢰성과 실시간 성능으로 인해 다양한 산업에 적용되고 있습니다. 특히, CAN FD와 같은 최신 확장 기술은 데이터 속도와 효율성을 더욱 향상시켜, 향후에도 중요한 산업 네트워크 표준으로 자리 잡을 것으로 예상됩니다.