백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기{CONTROLLER FOR TRAIN WITH BACKUP MODULE}
본 발명은 백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2중 포트 램(dual port RAM)을 사용하여 로깅 데이터(logging data)를 임시 저장하고, 동시에 비휘발성 메모리인 MRAM을 사용하여 로깅 데이터를 백업시키는 백업모듈을 구비함으로써, MCU(Micro Controller Unit)의 펌웨어(Firmware)의 변경 없이도 제어기 시스템 전원이 오프(off)되는 경우 로깅 데이터를 상실되는 문제를 해결할 수 있는, 백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 열차종합제어장치(Train Control Management System, TCMS)는 편성제어컴퓨터(Train Computer,TC), 차량제어컴퓨터(Car Computer, CC) 및 화면장치(Display Unit, DU)로 구성된다. 편성제어컴퓨터는 차상신호 및 각 차량제어컴퓨터에서 오는 데이터를 수신해 이를 모니터를 통해 운전사에게 통보하며, 컴퓨터의 자체적인 판단으로 각 차량제어컴퓨터에 지령하여 각종 기기를 자체적으로 제어하는 기능을 한다. 차량제어컴퓨터는 편성제어컴퓨터에게 차량의 각종 기기상태(이를테면, 서비스기기, 추진제어장치, 제동장치 등)를 전송하며 반대로 편성제어 컴퓨터에서 보내는 제어 지령을 수신해 각종 기기를 제어하는 기능을 수행한다. 화면장치는 차량의 운행과 관련된 여러 데이터들을 편성제어컴퓨터로부터 전송받아 모니터를 통해 운전자에게 제공하는 기능을 한다. 이들 데이터 중 일부는 운전실에 설치된 편성제어컴퓨터의 메모리에 저장된 후, 필요에 따라 소정의 데이터 전송수단을 매개로 외부로 인출된다. 도 1은 종래기술에 따른 철도 차량용 제어기의 구성을 간단히 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 철도 차량용 제어기(100)는 메인 CPU(110), 제1 저장장치(120), 제2 저장장치(130) 및 제1 통신포트(140)를 포함하여 구성된다. 메인 CPU(110)는 명령을 해독하고 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행하는 중앙처리장치(Central Processing Unit)로, 제어기의 전반적인 동작을 제어한다. 제1 저장장치(120)는 제어기의 전체 시스템을 운용하기 위한 프로그램 데이터를 저장하고 있으며, 저장매체로 비휘발성 메모리인 플래시 메모리(flash memory)를 사용한다. 제2 저장장치(130)에는 메인 CPU(210)의 제어 명령에 따라, 제1 통신포트(140)가 외부 시스템(10)과의 통신을 통해 가져온 외부 시스템의 상태 데이터(status data)를 시간에 따라 순서대로 기록한 로깅 데이터(logging data)가 임시 저장되는데, 이때 저장매체로 휘발성 메모리인 SRAM(Static Random Access Memory)이 사용된다. 제1 통신포트(140)는 외부 시스템(10)과 RS485 인터페이스를 통해 통신을 수행하며, 통신을 통해 외부 시스템의 상태 데이터(status data)를 시간에 따라 순서대로 전송받는다. 하지만, 종래 기술은 아래와 같은 문제점이 있었다. 첫째, 종래 기술은 외부 시스템의 로깅 데이터를 휘발성 메모리인 SRAM에 저장함으로 인해, 제어기의 시스템 전원이 오프(off)되는 경우 로깅 데이터가 상실되는 문제점이 있었다. 둘째, 종래 기술은 로깅 데이터의 상실을 예방하기 위해 제어기 시스템에 새로운 기능을 추가하는 설계변경 작업을 수행할 경우, 하드웨어(Hardware) 회로의 변경 뿐 만아니라, MCU(Micro Controller Unit)의 펌웨어(Firmware)의 변경도 수반됨으로 인해 작업이 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 2중 포트 램(dual port RAM)을 사용하여 로깅 데이터(logging data)를 임시 저장하고, 동시에 비휘발성 메모리인 MRAM을 사용하여 로깅 데이터를 백업시키는 백업모듈을 구비함으로써, MCU(Micro Controller Unit)의 펌웨어(Firmware)의 변경 없이도 제어기 시스템 전원이 오프(off)되는 경우 로깅 데이터를 상실되는 문제를 해결할 수 있는 백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기는, 제어기의 전체 시스템을 운용하기 위한 프로그램 데이터를 저장하고 있는 제1 저장장치; 외부 시스템과 통신을 수행하며, 상기 외부 시스템으로부터 로깅 데이터(logging data)를 전송받는 제1 통신포트; 상기 로깅 데이터(logging data)를 임시 저장 및 백업 저장 하는 백업 모듈; 및 상기 제1 저장장치, 상기 제1 통신포트 및 상기 백업 모듈을 제어하는 메인 CPU를 포함하는 기술을 제공한다.
본 발명은 MCU(Micro Controller Unit)의 펌웨어(Firmware)의 변경 없이도 제어기 시스템 전원이 오프(off)되는 경우 로깅 데이터를 상실되는 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 철도 차량용 제어기의 구성을 간단히 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기의 구성을 간단히 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명에 따른 백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기의 구성을 간단히 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 백업모듈을 포함하는 철도 차량용 제어기(200)는 메인 CPU(210), 제1 저장장치(220), 백업 모듈(230) 및 제1 통신포트(240)를 포함하여 구성된다. 메인 CPU(210)는 명령을 해독하고 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행하는 중앙처리장치(Central Processing Unit)로, 제어기의 전반적인 동작을 제어한다. 제1 저장장치(220)는 제어기의 전체 시스템을 운용하기 위한 프로그램 데이터를 저장하고 있으며, 저장매체로 비휘발성 메모리인 플래시 메모리(flash memory)를 사용한다. 백업 모듈(230)은 제2a 저장장치(231), 제2b 저장장치(232), CPU(233) 및 제2 통신포트(234)를 포함하여 구성된다. 이하 백업 모듈(230)을 구성하는 각각의 구성 및 기능에 대해 상세히 설명한다. 제2a 저장장치(231)는 메인 CPU(210)의 제어 명령에 따라, 제1 통신포트(240)가 외부 시스템(10)과의 통신을 통해 가져온 외부 시스템의 상태 데이터(status data)를 시간에 따라 순서대로 기록한 로깅 데이터(logging data)가 임시 저장된다. 여기서 로깅 데이터 영역은 크게 TCMS(Train Control Management System) 와의 정보 전송용 상태 및 추적 데이터 저장 영역과, 자체 저장용 로깅 데이터 영역으로 나누어진다. 만일 중대 장애가 발생하면, 장애가 최초 발생된 버퍼 어드레스를 지시하는 포인터가 설정되어 추적(trace) 데이터 버퍼 어드레스 번호가 TCMS에게 제공되며, 각각의 추적 데이터 버퍼에는 상태 데이터 정보의 구조와 동일한 포맷으로 구성된 상태 정보 및 장애 정보가 포함된다. 따라서 TCMS 의 추적 데이터 요청 시, 최초 장애가 발생된 블록, 직전 데이터 로깅 된 블록, 및 장애가 발생한 이후의 블록이 모두 TCMS로 전송된다. 이 경우 TCMS 로의 추적 데이터 전송과 동시에, 자체 로깅 데이터 영역에도 저장되며, 이 데이터는 버퍼 용량이 모두 소모될 때까지 지속적으로 저장된다. 이와 동시에 제2a 저장장치(231)에 저장된 로깅 데이터(logging data)는, CPU(233)의 제어 명령에 따라 제2b 저장장치(232)로 백업(back up) 저장된다. 이 경우, 제2a 저장장치(231)는 휘발성 메모리의 일종으로 2개의 포트(port)가 있어 2개의 회로에서 동시에 접근을 허용하는 2중 포트 램(dual port RAM)을 사용함으로써, 메인 CPU(210) 및 CPU(233)가 각각 2개의 포트를 통해 동시에 접근할 수 있게 되어 각각의 명령을 수행할 수 있게 된다. 한편 제2b 저장장치(232)는 로깅 데이터(logging data)를 백업하기 위한 것이므로, 본 발명의 경우 비휘발성 메모리인 MRAM(Magnetic Random Access Memory)를 사용하여 구현 하였다. MRAM은 강자성체 간의 자화 방향에 따른 자기 저항 변화를 이용하는 비휘발성 고체 메모리로써, 자성 층의 자화 방향을 이용하여 정보를 저장하는 것으로, 0과 1의 정보는 자기 저항 값의 차이를 이용하여 구분하며, 정보를 저장하기 위해서는 각 셀마다 서로 직교하는 2개의 배선에 전류를 흘려보내고, 이때 발생하는 자기장을 이용한다. 한편, 제2b 저장장치(232)는 상기 MRAM(Magnetic Random Access Memory)을 사용하는 것 외에, 데이터의 비휘발성, 빠른 처리 속도, 데이터의 무작위적 접근(random access), 최소 전력 소비, 초소형, 안전성, 저렴한 가격 등 요구되는 장점들을 고루 갖춘 이상적인 메모리로 차세대 메모리를 사용할 수 있는데, 이를 테면 FeRAM(Ferroelectric RAM), PRAM(Phase Change RAM), ReRAM(Resistance RAM), PoRAM(Polymer RAM), NFGM(Nano Floating Gate Memory) 등을 들 수 있다.
제2 통신포트(234)는 외부의 사용자가 사용하는 PC(20)와 RS232 인터페이스를 통해 통신을 수행하며, 만일 사용자가 PC(20)를 통해 데이터 요청을 하면, CPU(233)는 제2b 저장장치(232)에 저장된 로깅 데이터(logging data)를 제2 통신포트(234)를 통해 사용자의 PC(20)로 전송하도록 명령한다. 이로써, 본 발명은 2중 포트 램(dual port RAM)을 사용하여 로깅 데이터(logging data)를 임시 저장하고, 동시에 비휘발성 메모리인 MRAM을 사용하여 로깅 데이터를 백업시킴으로써, 종래 기술에 따른 로깅 데이터(logging data)가 휘발성 메모리인 SRAM에 저장됨으로 인해 시스템 전원이 오프(off)되는 경우 로깅 데이터를 상실되는 문제를 해결할 수 있게 된다. 한편 제1 통신포트(240)는 외부 시스템(10)과 RS485 인터페이스를 통해 통신을 수행하며, 통신을 통해 외부 시스템(10)의 상태 데이터(status data)를 시간에 따라 순서대로 전송받는다. 이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
210 : 메인 CPU
220 : 제1 저장장치
230 : 백업 모듈
231 : 제2a 저장장치
232 : 제2b 저장장치
233 : CPU
234 : 제2 통신포트
240 : 제1 통신포트
10 : 외부 시스템
20 : PC |
