Plug and Play Middleware for Controlling Distributed Devices (안씀)

분산기기 제어를 위한 플러그 앤 플레이 미들웨어
Plug and Play Middleware for Controlling Distributed Devices

주관 연구 기관 : 한국과학기술원(KAIST)
협동 연구 기관 : ㈜에이티티알앤디, ㈜에너콘스테크
프로젝트 기간:2010. 09~ 2017. 02

 사용자 정의형 자동차를 지향하는 P3DigiCar는 유기적으로 Plug&Play가 되는 CarApp S/W 및 CarHW를 제공하여 CarApp 및 CarHW의 자유로운 설치를 가능하도록 한다. 이를 위해 신뢰성 보장 및 분산기기제어를 위한 검증 기술 및 자원파티셔닝 기술을 지원하는 미들웨어가 중요하다. 이를 위해 본 연구실에서는 분산 환경에서 미들웨어 개발 기술, 응용지원형 인터페이스 기술 등 연구실의 원천 기술을 바탕으로 디지털 전기 자동차에서 분산 기기 제어를 위한 플러그앤 플레이 미들웨어를 개발한다. 특히, CORE Lab.(박규호 교수)과 협력 하여 Hot-Plugging 지원형 미들웨어 프레임워크 및 Unified 인터페이스 기술 개발을 통해 사용자가 프로그래밍을 하여 개발된 응용 프로그램을 자동차에 이식할 수 있는 환경을 제공함으로써 사용자 정의형 자동차를 실현하는데 기여할 것으로 기대한다. 본 연구실은 미들웨어 개발 부분 중 다음과 같은 연구를 핵심적으로 수행한다.

(1) 분산형 런타임 환경 개발
-소프트웨어 컴포넌트 간의 실시간 통신
-네트워크 및 ECU 가상화
(2)단일화된 인터페이스 및 라이브러리 개발
-소프트웨어 컴포넌트를 위한 표준화된 인터페이스의 디자인 및 구현
-ECU 관리자를 위한 시스템 라이브러리

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Fig 1. Plug and Play 미들웨어 기술 연구

1.Middleware의 역할
– Car Application의 복잡화
– ECU 개수 증가로 인한 네트워크 복잡도 증가
– Plug & Play 기능 지원 요구
– 이를 위해 Middleware에서는 Unified software platform과 Plug & Play 기능을 지원해야 함

2.Middleware 구조 제안
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– ECU를 Master ECU와 Slave ECU로 구분
– SWC(Software Component)와 실제 동작 SW가 수행되는 CarApp Framework 사이의 데이터 전송을 위해 통합된 인터페이스를 가짐
– Master ECU는 Workflow로 정의된 동작 SW를 가지며, 이러한 Workflow를 배치하기 위한
Workflow Manager를 가짐
– Workflow Manager는 Workflow description, Workflow decomposition unit, Workflow deployment manager 로 구성
– 차량의 각 ECU의 통신을 구현한 Workflow 모델을 기반으로 Workflow description에서 실제 XML 소스 코드를 생성
– 생성된 XML 소스 코드에 의해 Master ECU와 Slave ECU 간의 통신이 이루어지면 Workflow decomposition unit은 각 Slave ECU의 역할에 따라 전체 Workflow를 분할
– Workflow deploy manager는 분할된 Workflow part들을 각 Slave ECU에게 실제로 할당
– Plug & Play Manager는 새로운 Slave ECU가 차량에 설치되면 이를 가상화된 Hardware
Component로 인식하여 실시간으로 상태를 모니터링 및 핸들링하고, 각 ECU의 IP 주소를 관리함
– Slave ECU의 Task Manager는 Master ECU의 Workflow Manager에서 분할되어 전송된 Sub-workflow Description을 Parsing하여 실제 동작을 수행

3.Master ECU 구조 제안
– Workflow 기반의 응용 개발
CarApp model description 및 통합된 CarApp I/F 구조
– Workflow Manager
차량 디바이스의 설치 혹은 명세사항 의 변경을 위한 연속적인 이벤트 관리
– 각 ECU 의 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트 사이의 통신 프로세스 (task, flow 등) 수행 및 관리
– Plug &Play Manager
ECU 하드웨어를 하나의 가상화된 컴포넌트로 인식하여 실시간으로 상태 Monitoring 및Handling 수행
동적으로 차량의 각 디바이스에 물리적 IP 할당 수행
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