AUTOSAR AUTOSAR Com 모듈 Signal Processing 최적화 방법

Signal Group 구성과 데이터 패킹 전략

Com 모듈의 Signal Processing 성능을 좌우하는 핵심 요소는 Signal Group의 효율적인 구성입니다. 관련된 신호들을 논리적으로 그룹화하여 하나의 PDU에 패킹하면 전송 효율성과 처리 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 엔진 상태 정보인 RPM, 온도, 압력 신호를 하나의 Signal Group으로 구성하면 개별 신호 처리 대비 CPU 사용량을 30% 이상 절약할 수 있습니다. 또한 Signal Group 내에서 업데이트 빈도가 유사한 신호들을 배치하여 불필요한 전송을 최소화할 수 있습니다.

데이터 패킹 최적화에서는 신호 크기와 정렬을 고려한 메모리 레이아웃 설계가 중요합니다. 8비트 경계에 맞춰 신호를 배치하고, 패딩 비트를 최소화하여 메모리 사용량을 줄일 수 있습니다. 특히 Boolean 신호들을 연속적으로 배치하여 비트 필드로 처리하면 메모리 효율성이 크게 향상됩니다. 또한 빈번하게 변경되는 신호를 PDU의 앞부분에 배치하여 부분 업데이트가 가능하도록 설계하면 전송 대역폭을 절약할 수 있습니다. 이러한 최적화를 통해 CAN 프레임 활용률을 90% 이상 달성할 수 있습니다.

필터링 알고리즘과 Invalidation 처리

Com 모듈의 필터링 기능은 불필요한 신호 전송을 방지하여 네트워크 부하를 크게 줄일 수 있습니다. Always 필터는 모든 변경 사항을 전송하며, Never 필터는 명시적 요청 시에만 전송합니다. Masked New Differs Old 필터는 특정 비트 마스크를 적용하여 의미 있는 변화만 감지하므로, 노이즈가 있는 센서 데이터 처리에 효과적입니다. 예를 들어, 온도 센서 데이터에서 1도 이하의 변화를 무시하도록 설정하면 전송 빈도를 70% 이상 줄일 수 있습니다.

Invalidation 처리는 신호 품질 관리의 핵심 기능입니다. 센서 오류나 통신 실패 시 Invalid 값을 설정하여 상위 애플리케이션에서 적절한 대응을 할 수 있도록 합니다. Data Invalid Action 설정을 통해 Invalid 신호 수신 시 기본값 사용, 이전 값 유지, 또는 특정 콜백 함수 호출 등의 동작을 정의할 수 있습니다. 특히 안전 관련 신호의 경우 Invalid 상태를 즉시 감지하여 Fail-Safe 모드로 전환하는 것이 중요하며, 이를 위해 타임아웃 기반 Invalidation 검출 기능을 활용할 수 있습니다.

타이밍 최적화와 주기적 전송 관리

Com 모듈의 타이밍 최적화는 Transmission Mode 설정을 통해 구현됩니다. Direct 모드는 신호 변경 시 즉시 전송하여 응답성을 최대화하고, Periodic 모드는 일정한 주기로 전송하여 네트워크 부하를 예측 가능하게 만듭니다. Mixed 모드는 두 방식을 조합하여 중요한 변경 사항은 즉시 전송하고 정기적인 상태 업데이트도 보장합니다. 실제 엔진 제어 시스템에서는 크리티컬한 신호는 Direct 모드로, 상태 정보는 Periodic 모드로 설정하여 전체 시스템 성능을 최적화할 수 있습니다.

MDT(Minimum Delay Time)와 Repetition 설정을 통한 전송 제어 최적화도 중요합니다. MDT를 적절히 설정하면 신호 변경이 빈번한 상황에서도 네트워크 포화를 방지할 수 있으며, Repetition 기능을 통해 중요한 메시지의 전송 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 브레이크 시스템에서는 MDT를 5ms로 설정하고 3회 반복 전송하여 안전성과 효율성을 모두 확보할 수 있습니다. 또한 Deadline Monitoring 기능을 통해 신호 수신 지연을 감지하고 적절한 오류 처리를 수행할 수 있습니다.

성능 모니터링과 동적 최적화 구현

Com 모듈의 성능 모니터링은 시스템 최적화의 핵심 요소입니다. 각 신호별 전송 빈도, 처리 지연 시간, 필터링 효율성 등의 지표를 실시간으로 수집하여 병목 지점을 식별할 수 있습니다. 특히 CPU 사용률 모니터링을 통해 Signal Processing 부하가 높은 구간을 파악하고, 필요시 Signal Group 재구성이나 전송 주기 조정을 통해 성능을 개선할 수 있습니다. 이러한 모니터링 데이터를 기반으로 한 적응형 최적화 시스템을 구축하면 다양한 운영 조건에서 최적의 성능을 유지할 수 있습니다.

실제 차량 제어 시스템에서 구현된 동적 최적화 사례를 살펴보면, 주행 상황에 따라 신호 전송 주기를 자동으로 조정하는 시스템을 볼 수 있습니다. 고속 주행 시에는 안전 관련 신호의 전송 빈도를 높이고, 저속 주행이나 정차 시에는 편의 기능 신호의 전송을 줄여 전체 네트워크 효율성을 향상시킵니다. 또한 배터리 상태에 따른 전력 최적화 모드에서는 비필수 신호의 전송을 일시 중단하여 전력 소비를 최소화할 수 있습니다. 이러한 구현을 통해 네트워크 사용률을 40% 절약하면서도 안전성과 기능성을 모두 유지할 수 있었으며, 연료 효율성도 5% 향상시키는 효과를 얻었습니다.