CAN통신 작동 원리 프레임 배선 가이드, 종단저항(CAN bus, Controller Area Network, ECU, CAN_H, CAN_L, dominant bit, recessive bit, ISO 11898, Terminal resistor)

 

목차

 

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CAN Bus Explained

 

캔통신이란?

 

CAN(Controller Area Network)은 여러 전자제어장치(ECU)가 중앙 관제 없이 같은 두 가닥의 버스 선로를 공유하며 통신하는 멀티-마스터 네트워크입니다. 각 노드는 자신이 보낸/받는 시간대를 미리 예약하지 않고, 필요할 때 메시지를 브로드캐스트 방식으로 버스에 내보냅니다. 모든 노드는 이 메시지를 들을 수 있지만, 실제로 처리할지는 메시지의 식별자(ID)에 따라 결정됩니다. 이 ID는 필터링의 기준일 뿐 아니라 우선순위를 겸합니다. 두 노드가 동시에 송신을 시작하면, ‘숫자가 더 작은 ID’가 더 높은 우선순위를 가져 충돌 없이 통과하고(비파괴 중재; CSMA/CR), 우선순위가 낮은 쪽은 자동으로 양보하고 재시도합니다. 이런 구조 덕분에 CAN은 배선을 크게 줄이면서도 실시간성·신뢰성을 확보합니다.

 

프레임은 대략 시작비트(SOF) 다음에 11비트(표준) 또는 29비트(확장) ID, 데이터 길이(DLC), 0–8바이트 데이터 필드, CRC, ACK, 종료비트 순으로 이뤄집니다. 물리층의 동기를 안정적으로 유지하기 위해 동일 극성이 5비트 연속되면 반대 극성 1비트를 끼워 넣는 ‘비트 스터핑’을 사용하며, 오류가 감지되면 에러 프레임을 통해 네트워크가 스스로 회복을 시도합니다. 최신 확장 규격인 CAN FD는 중재 구간의 호환성을 유지하되 데이터 구간의 전송률을 수 Mbps대로 끌어올리고(현장에선 5–8 Mbit/s가 흔함), 데이터 필드를 최대 64바이트까지 늘려 로그·진단처럼 덩치 큰 페이로드도 효율적으로 실어 나를 수 있게 했습니다.

 

 

 

What Does a CAN Bus Look Like?

CAN bus is a shared twisted two-wire

 

물리적으로 CAN 버스는 꼬임쌍(twisted pair) 두 선으로 구성되며 보통 CAN_H와 CAN_L로 표기합니다. 유휴 상태(recessive, 논리 ‘1’)에서는 두 선이 모두 약 2.5V 근방의 동일 전위를 가지며, 지배 상태(dominant, 논리 ‘0’)에선 CAN_H가 약 3.5V로 올라가고 CAN_L이 약 1.5V로 내려가 두 선 사이에 약 2V의 차동 전압이 형성됩니다. 신호의 의미가 두 선의 ‘차이’로 결정되기 때문에 외부 잡음이나 접지 변동에 강하고, 자동차·산업 환경처럼 전기적 스트레스가 큰 곳에서도 안정적으로 동작합니다.

 

CAN High, Low 전압

 

배선은 한 줄의 등골(backbone)을 형성하는 직선형(topology)으로 구성하고, 버스의 양 끝에 120Ω 종단 저항을 각각 넣어 반사를 억제합니다(양 끝 120Ω → 전체적으로 60Ω을 바라보게 됨). 각 ECU로 빠지는 가지선(stub, drop)은 신호 왜곡을 줄이기 위해 짧게 유지하는 것이 핵심인데, 경험칙으로 1 Mbit/s에서는 30cm 이내가 권장됩니다. 케이블 품질과 환경에 따라 달라지지만, 버스 길이도 전송속도와 반비례하는 경향이 있어 1 Mbit/s는 수십 미터, 500 kbit/s는 약 100m, 250 kbit/s는 200m 수준까지가 흔한 설계 출발점입니다. 현장에서는 차폐된 120Ω 특성 임피던스의 CAN 전용 케이블을 쓰고, 시스템 간 참조 접지와 EMC 대책(코먼모드 초크나 분할 종단 등)을 보강합니다.

 

캔통신 버스 라인, 종단 저항

 

 

커넥터는 용도에 따라 달라지는데, 차량 진단에서는 OBD-II(대개 핀 6=CAN_H, 핀 14=CAN_L), 개발 보드는 DB9 또는 스크루 터미널, 산업 현장은 M12류가 자주 쓰입니다. 전체적으로 보면, 두 가닥의 꼬임쌍과 양 끝의 종단, 짧은 스텁을 기본 원칙으로 삼으면 대부분의 CAN 네트워크는 깔끔하게 동작합니다.

 

 

 

CAN/CAN FD 로깅의 핵심, RexGen과 Rebel

RexGen 

 

Rexgen Air 캔 무선 데이터 로거

 

RexGen은 차량 네트워크 데이터를 간편하고 안정적으로 수집하기 위해 설계된 범용 데이터 로거입니다. 본체 하나로 CAN/CAN FD를 기본적으로 다루며, 모델에 따라 LIN과 아날로그·디지털 입력을 함께 받을 수 있어 실차 주행과 벤치 시험을 모두 커버합니다. 전원만 연결하면 바로 로깅을 시작할 수 있도록 상태 표시와 자동 시작 동작이 단순화되어 있고, 기록 파일은 용도에 맞춰 크기·시간·이벤트 기준으로 분할할 수 있습니다. 장시간 테스트에서는 저장공간이 가득 차도 가장 오래된 파일부터 지우며 계속 기록하는 순환(FIFO) 모드를 활용해 운영 부담을 줄일 수 있습니다. GNSS/IMU가 통합된 변형 모델을 선택하면 위치·속도·가속도 같은 동특성 정보를 버스 데이터와 동일한 시간축에서 함께 모을 수 있어, 한 번의 주행으로 네트워크 통신과 차체 거동을 동시에 분석하는 워크플로우가 깔끔해집니다. 설정과 데이터 확인은 전용 소프트웨어에서 채널·비트레이트·DBC/신호 맵핑·트리거를 직관적으로 지정하는 방식이며, 수집한 로그는 일반적인 분석 툴로 바로 불러와 신호 단위로 보기 쉽게 정리됩니다. 전체적으로 RexGen은 “필요한 기능을 알맞은 크기와 가격에 담은” 실용적인 로거로, 승용·상용·오프하이웨이 등 다양한 현장에서 첫 세트업과 반복 시험에 특히 강점을 보입니다.

 

RexGen Air 서버 화면

 

 

Rebel

 

REBEL 캔 통신 데이터 로거

 

Rebel 시리즈는 복잡한 차량 네트워크와 대규모 프로젝트를 염두에 둔 확장형 데이터 로거 제품군입니다. 모델에 따라 다수의 CAN/CAN FD 채널을 제공하고, LIN은 물론 FlexRay까지 함께 수집할 수 있어 파워트레인과 섀시, ADAS 개발처럼 버스가 여러 줄인 환경에 적합합니다. 게이트웨이 기능을 지원해 특정 메시지를 변환·중계하거나 필터링해 다른 네트워크로 전달할 수 있으며, 필요 시 GNSS/IMU 모듈과 무선 통신(Wi-Fi/LTE)을 더해 현장에서 장비를 회수하지 않고도 상태 점검과 데이터 전송을 원격으로 처리할 수 있습니다. 견고한 하우징과 유연한 전원 설계는 장시간 주행과 온도 변화가 큰 조건에서도 안정적인 기록을 뒷받침하고, 소프트웨어에서는 채널 구성과 스크립트형 트리거, 조건부 로깅 정책을 세밀하게 지정할 수 있습니다. 결과적으로 Rebel은 “여러 버스를 한 번에, 필요하면 현장에서 가공까지”라는 요구에 잘 맞는 플랫폼으로, 프로토타입 검증부터 차량군(fleet) 평가까지 확장되는 단계에서도 같은 체계를 유지하며 운용하기에 적절합니다.

 

 

 

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