MCU와 External Monitoring IC

자동차 제어기 중 안전에 민감한 제어기를 설계하다보면, E-GAS Monitoring Concept이라는 말을 많이 듣게 된다. 

그러면 E-GAS Monitoring Concept이 뭔지 먼저 살펴보도록 하자. 

E-GAS Monitoring Concept는 "Standardized E-GAS Monitoring Concept for Gasoline and Diesel Engine Control Units"를 의미하는데, 이 컨셉은 유럽 OEM(BMW, Porsche, Audi, Daimler, Volkswagen)이 가솔린 & 디젤 엔진 제어 유닛에 대해서 개발한 표준화 모니터링 컨셉을 의미한다.

위 그림을 보면, 모니터링 컨셉에 따라서 L1, L2 그리고 L3로 나눠지는 것을 알 수 있다. 

여기서 External Monitoring IC는 L3 컨셉에 해당한다. 

보통 이들은 MCU 외부에서 MCU의 동작을 감시하면서, 혹여나 MCU가 이상동작을 하지 않는지 주기적으로 체크하는 동작을 수행한다. 

위 그림에서 보다시피 External Controller Monitoring이 그 역할을 하는 모듈이다.

새부 기능을 보면

1. External Watchdog : 외부에서 주기적으로 MCU에게 질문을 하거나 특정 값을 보내도록 하여 MCU가 주기적으로 정상동작을 하는지 확인하는 기능, 대표적으로는 Window Watchdog과 Functional Watchdog이 있다. Window Watchdog은 특정 주기에 특정 범위 안에 MCU가 반드시 특정 IO를 통해 Signal을 보내도록 하는 기능이다. 만약에 MCU가 타이밍을 놓치거나 신호를 보내지 않으면, 고장으로 판단한다. Fucntional Watchdog은 특정 메시지나 암호를 보내서 MCU가 정해진 답이나 연산 후 결과를 내놓도록 하는 것이다. 이 기능은 MCU 내부에 Logic Module이 정상적으로 동작하는지를 주기적으로 확인하는 모듈이다.

2. Error Monitoring : 보통 MCU에는 FSP(Fault Signal Protocol)이라고 하여, 외부에 특정 주기의 신호를 보내는 핀이 있다. 이 핀이 정상상태일 때는 약속된 패턴으로 신호를 보내고 있다가, MCU 스스로 고장이라고 판단할 경우, 해당 신호를 끊어버리거나 다른 신호로 바꾸는데, 이를 외부에서 받아서 MCU에게 적절한 조치를 취할 수 있게 하는 기능이다. 이런 신호를 내보내는 경우, 일반적으로 MCU는 스스로 제어가 불가능한 상황에 놓일 수 있기 때문에 외부의 IC에게 조치를 취하도록 하는 것이다.

3. Power Supply Monitoring : 일반적으로 External Monitoring IC는 Power Management IC로 사용하는 경우가 많다. 따라서 이 IC는 MCU 및 센서에 전원공급역할도 하게 되는데 따라서 MCU의 각종 전압원은 전압, 전류 상태를 수시로 모니터링할 수 있다. 따라서 해당 전압 범위가 예상치 밖으로 벗어날 경우가 있는지 감시하는 역할도 맡게 된다.

 

자동차 안전 제어기 설계 시에 ISO26262가 적용됨에 따라 이러한 모니터링 기능이 아주 아주 기본적이고 필수적인 설계 요소로 자리매김하였다. 이런 역할을 하는 IC는 칩 벤더에 따라 정말 다양하고 많지만, 위에서 언급한 아주 기본적인 기능에 대해서는 거의 비슷하고 이 부분이 가장 중요하다고 생각하고 개발에 접근하면 한 층 수월할 것이다.