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CAN, LIN, 차량용 이더넷의 차이와 선택 기준

자동차 안에서는 필요한 속도와 비용에 맞춰 여러 네트워크를 구분해 사용합니다. LIN은 신호선 1가닥으로 최대 20 kbit/s 정도의 저렴한 네트워크로, 스위치나 모터 등 바디 계열 부품을 연결합니다. CAN은 2가닥 선의 차동 신호로 ECU끼리 우선순위를 두고 통신할 수 있으며, 최대 1 Mbit/s(CAN FD에서는 데이터 부분을 수 Mbit/s)의 신뢰성 높은 네트워크로서 엔진이나 브레이크 등의 제어에 사용됩니다. 차량용 이더넷은 1쌍의 연선으로 100 Mbit/s 이상을 보내며, 카메라 등의 대용량 데이터와 ECU끼리를 잇는 백본을 담당합니다.

비교 항목LINCAN차량용 이더넷
최대 통신 속도(기준값)약 20 kbit/s기존 CAN은 최대 1 Mbit/s(실제로는 500 kbit/s가 많이 쓰임). CAN FD는 데이터 부분에서 수 Mbit/s100 Mbit/s(100BASE-T1), 1 Gbit/s(1000BASE-T1). 더 빠른 규격도 있습니다
배선신호선 1가닥과 접지2가닥 연선(CAN_H와 CAN_L)의 차동 신호. 양 끝에 120 Ω 종단 저항1쌍의 연선으로 전이중
노드 구성마스터 1대와 여러 슬레이브모든 노드가 대등한 멀티 마스터 버스스위치를 중심으로 1대1로 연결하는 스타형이나 트리형(10 Mbit/s의 버스형 규격도 있음)
송신 순서를 정하는 방법마스터가 스케줄에 따라 송신하고, 슬레이브는 마스터의 호출에 응답합니다ID로 중재합니다. ID가 작을수록 우선순위가 높고, 이긴 프레임은 손상되지 않습니다스위치가 전달합니다. 정해진 시간 안에 도달해야 하는 통신에는 TSN으로 시각과 대역을 관리합니다
한 번에 보내는 데이터최대 8바이트기존 CAN은 최대 8바이트, CAN FD는 최대 64바이트1프레임에 최대 약 1,500바이트
오류 검출체크섬CRC, 수신 확인(ACK), 오류 횟수에 따른 노드 분리CRC. 상위 프로토콜에서 재전송 등을 수행합니다
노드당 비용가장 저렴. 슬레이브는 수정 없이 동작할 수 있습니다중간. 많은 차량용 마이크로컨트롤러가 컨트롤러를 내장높은 편. PHY와 스위치가 필요하지만 비트당으로는 저렴
주요 용도바디 계열. 파워 윈도, 미러, 시트, 스위치, 와이퍼, 레인 센서 등제어 계열. 엔진, 변속기, 브레이크, 스티어링, 바디 계열 ECU 간 통신, 고장 진단카메라와 레이더 데이터, 인포테인먼트, ECU 간을 잇는 백본, 소프트웨어 업데이트

수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.

상황별 선택 기준

LIN
속도가 필요 없고 저렴함이 최우선인 스위치, 모터, 센서를 가까운 ECU에 연결할 때. CAN의 서브넷으로 사용합니다.
CAN
제어 데이터를 우선순위에 따라 확실하게 주고받고 싶을 때. 많은 ECU를 하나의 버스로 연결하고 노이즈에 강한 통신이 필요할 때. 데이터량이 늘면 CAN FD를 사용합니다.
차량용 이더넷
카메라나 센서의 대용량 데이터, 소프트웨어 업데이트, 존 아키텍처에서 중앙 컴퓨터와 존 ECU를 잇는 백본 등 100 Mbit/s 이상의 대역이 필요할 때.

자주 묻는 질문

CAN에서 두 노드가 동시에 송신을 시작하면 어떻게 되나요?

ID 비트를 보내면서 버스 상태를 감시하고, 우선순위가 높은(ID 값이 작은) 프레임을 보내는 노드만 송신을 계속합니다. 진 노드는 송신을 멈추고 나중에 다시 보내므로, 이긴 프레임은 손상되지 않고 도달합니다. 이를 비파괴 중재라고 합니다.

LIN은 왜 저렴한가요?

신호선이 1가닥이면 되고 통신 타이밍은 마스터가 정하므로 슬레이브 회로가 간단하기 때문입니다. 마스터가 보내는 동기 신호로 슬레이브가 클록을 맞추므로, 슬레이브는 수정 진동자 없는 발진기로도 동작할 수 있습니다.

차량용 이더넷은 사무실 등의 일반 이더넷과 무엇이 다른가요?

1쌍의 연선만으로 전이중 통신을 하여 배선을 가볍고 저렴하게 합니다. 또한 차 안의 강한 노이즈와 넓은 온도 범위를 견디도록 만들어지며, 정해진 시간 안에 도달해야 하는 통신에는 TSN 규격으로 시각과 대역을 관리합니다.

차량용 이더넷이 늘어나면 CAN과 LIN은 사라지나요?

곧바로 사라지지는 않습니다. 고속 백본이나 카메라 등에는 이더넷이 쓰이지만, 스위치, 모터, 제어 데이터처럼 소량이면서 확실성이 중요한 통신에는 저렴하고 실적이 있는 CAN과 LIN이 계속 사용됩니다.

이해도 확인

차량용 네트워크 LIN의 특징으로 올바른 것은?

  1. A2개의 차동 신호선으로 최대 10 Mbit/s의 통신을 하는 고속 방식으로, 브레이크나 스티어링 등 안전상 중요한 제어에 사용된다
  2. B1쌍의 트위스티드 페어로 1 Gbit/s의 통신을 하는 방식으로, 카메라 영상이나 디스플레이 표시 데이터의 전송에 사용된다
  3. C1개의 신호선에 1대의 마스터와 여러 슬레이브를 연결하는 저속(최대 20 kbit/s 정도)이고 저렴한 방식으로, 파워 윈도나 미러 제어 등에 사용된다
정답과 해설 보기

정답: C. 1개의 신호선에 1대의 마스터와 여러 슬레이브를 연결하는 저속(최대 20 kbit/s 정도)이고 저렴한 방식으로, 파워 윈도나 미러 제어 등에 사용된다

LIN(Local Interconnect Network)은 1개의 신호선을 사용하며, 마스터가 정한 순서대로 슬레이브에게 송신시키는 방식으로, 최대 20 kbit/s 정도로 저속입니다. UART에 가까운 간단한 통신 회로로 만들 수 있고, 슬레이브는 고정밀 발진기가 없어도 동기화할 수 있으므로 저렴합니다. 파워 윈도, 미러, 시트, 스위치류 등 속도가 필요 없는 부분을 CAN의 서브 네트워크로서 연결합니다. 10 Mbit/s의 방식은 FlexRay, 1 Gbit/s의 방식은 차량용 이더넷의 설명입니다.

CAN에서 2개의 노드가 동시에 프레임을 보내기 시작했을 때의 동작으로 올바른 것은?

  1. A2개의 프레임이 충돌하여 둘 다 깨지므로, 두 노드가 무작위 시간만큼 기다린 뒤 다시 보낸다
  2. BID 값이 작은(우선순위가 높은) 프레임이 그대로 송신을 계속하고, 진 노드는 송신을 멈추고 나중에 다시 보내므로 이긴 프레임은 깨지지 않는다
  3. CID 값이 큰 프레임이 우선되며, ID 값이 작은 프레임은 버려지고 다시 보내지지 않는다
정답과 해설 보기

정답: B. ID 값이 작은(우선순위가 높은) 프레임이 그대로 송신을 계속하고, 진 노드는 송신을 멈추고 나중에 다시 보내므로 이긴 프레임은 깨지지 않는다

CAN 버스에서는 0(도미넌트)과 1(리세시브)이 동시에 출력되면 0이 이깁니다. 송신 중인 노드는 자신이 낸 비트와 버스 상태를 1비트씩 비교하여, 1을 냈는데 0이 보이면 중재에서 졌다고 판단하고 송신을 멈춥니다. ID는 앞부분부터 보내지므로 값이 작은 ID일수록 우선순위가 높아지고, 이긴 프레임은 깨지지 않고 그대로 도착합니다. 이를 비파괴 중재라고 부릅니다. 충돌 후 무작위 시간을 기다리는 것은 예전 이더넷의 CSMA/CD 방식입니다.

양 끝에 120 Ω의 종단 저항을 단 CAN 버스에서, 전원을 끈 상태로 CAN_H와 CAN_L 사이의 저항을 측정했다. 정상인 경우의 값으로 가장 가까운 것은?

  1. A120 Ω
  2. B240 Ω
  3. C60 Ω
정답과 해설 보기

정답: C. 60 Ω

CAN 버스는 신호의 반사를 막기 위해 양 끝에 각각 120 Ω의 종단 저항을 답니다. CAN_H와 CAN_L 사이에서 보면 2개의 120 Ω이 병렬로 연결되어 있으므로 120 × 120 / (120 + 120) = 60 Ω이 됩니다. 측정값이 120 Ω이면 한쪽 종단 저항이 달려 있지 않은 경우, 40 Ω 정도면 종단 저항이 3개 달려 있는 경우 등의 배선 오류가 의심됩니다. 240 Ω은 2개를 직렬로 간주한 오류입니다.

  1. CAN FD의 특징으로 올바른 것은?
  2. 차량용 이더넷(100BASE-T1이나 1000BASE-T1 등)의 특징으로 올바른 것은?
  3. 자동차 전자 시스템에서 진행되고 있는 "존 아키텍처"로의 이행에 대한 설명으로 올바른 것은?

차량용 반도체와 기능 안전 문제 풀기

주요 용어 설명

CAN 버스
Controller Area Network의 약어로, 2개 선의 차동 신호로 ECU끼리 연결하는 차량용 네트워크. ID 값이 작을수록 우선순위가 높으며, 동시에 송신을 시작해도 비파괴 중재로 1개의 프레임만 남는다. 기존 CAN은 최대 1 Mbit/s이며, CAN FD에서는 데이터 부분을 수 Mbit/s로 고속화할 수 있다.
ECU(전자 제어 장치)
엔진, 브레이크, 도어 등을 제어하는, 마이크로컨트롤러를 중심으로 한 차량용 제어 장치. 기능마다 늘어나 1대에 100개를 넘기도 하며, 존 아키텍처 등에 의한 통합이 진행되고 있다.
존 아키텍처(Zonal Architecture)
차량의 위치마다 둔 존 ECU가 가까운 센서와 액추에이터를 연결하고, 제어 처리는 중앙의 고성능 컴퓨터에 모으는 전자 시스템 구성. 기능마다 ECU를 두는 기존 방식보다 와이어 하네스를 짧고 가볍게 할 수 있다.
차동 신호(Differential Signaling)
두 선에 반대 방향의 신호를 흘리고 전압 차로 0과 1을 나타내는 방식. 두 선에 똑같이 실린 잡음이 상쇄되므로 작은 진폭으로 빠르게 전송할 수 있다.

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