[NvM] ECU 초기화 NvM_Init()부터 NvM_ReadAll(), NvM_WriteAll()까지

AUTOSAR 기반 ECU 소프트웨어를 개발하다 보면 다음과 같은 함수를 보게 된다.

• NvM_Init();
• NvM_ReadAll();
• NvM_WriteAll();

이름만 보면 어렵지 않아 보인다.

• NvM_Init() → NvM 초기화
• NvM_ReadAll() → 전체 데이터 읽기
• NvM_WriteAll() → 전체 데이터 쓰기

그런데 실제 프로젝트에서 NvM을 처음 접하면 이런 의문이 생긴다.

 

"도대체 RAM에 있는 데이터와 Flash에 있는 데이터는 어떤 관계인가?"

"NvM_ReadAll()은 정확히 언제 호출되지?"

"NvM_WriteAll()을 호출하면 바로 Flash에 저장되나?"

"데이터가 처음부터 존재하지 않으면 어떻게 되지?"

 

NvM을 이해하려면 API 하나하나를 외우기보다

ECU가 켜지고 꺼지는 과정에서 데이터가 어떻게 이동하는지를 먼저 이해하는 것이 좋다.

 

1. NvM은 왜 필요한가?

자동차 ECU에는 전원이 꺼져도 유지되어야 하는 데이터가 있다.

 

예를 들어 다음과 같은 데이터가 있다고 생각해보자.

• 차량 설정값
• 학습값
• 보정값
• 진단 저장 데이터
• 누적 데이터

예를 들어 사용자가 차량의 특정 설정을 변경했다고 하자.

VehicleSetting = 0x55

 

ECU가 동작하는 동안 이 값은 RAM에 존재한다.

그런데 ECU의 전원을 끄면 RAM의 데이터는 유지되지 않는다.

 

따라서 전원이 꺼져도 유지해야 하는 데이터라면

Flash나 EEPROM과 같은 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory) 에 저장해야 한다.

 

여기서 NvM이 등장한다.

 

NvM(NVRAM Manager)은 쉽게 말하면

ECU에서 사용하는 데이터를 RAM과 비휘발성 메모리 사이에서 관리해주는 AUTOSAR BSW 모듈이라고 볼 수 있다.

 

전체 구조를 아주 단순하게 표현하면 다음과 같다.

AUTOSAR 공식 NvM Specification에서도 NvM과 MemIf, Fee, Ea 등의 관계를 정의하고 있다.

최신 AUTOSAR CP R24-11 문서의 Figure 7.1 "NVRAM Manager interactions overview"는 NvM이 RTE, DEM, BswM, MemIf, CRC Library 등의 모듈과 어떻게 상호작용하는지를 보여주는 그림이다.

 

2. RAM Block과 NV Block

 

NvM을 이해할 때 가장 중요한 개념이 RAM Block과 NV Block이다.

 

예를 들어 차량 설정값(VehicleSetting)을 하나 저장한다고 해보자.

ECU가 동작할 때 Application은 이 데이터를 RAM에서 사용한다.

RAM Block

VehicleSetting
      │
      └── 0x55

 

그리고 전원이 꺼져도 유지하기 위해 NV Memory에도 데이터를 저장한다.

NV Block

VehicleSetting
      │
      └── 0x55

 

즉 같은 데이터를 두 군데에서 관리한다고 생각하면 이해하기 쉽다.

 

AUTOSAR 공식 문서의 Figure 1.1 "Memory Structure of Different Block Types"가 바로 이 부분을 설명할 때 유용하다.

이 그림에는 RAM Block, Administrative Block, NV Block, ROM Block, Dataset 등의 관계가 나타나 있다.

 

3. ECU가 켜질 때 — NvM_Init()

 

이제 실제 ECU의 동작을 살펴보자.

ECU에 전원이 들어오면 여러 BSW 모듈이 초기화된다.

NvM 관점에서 가장 먼저 알아야 할 함수가 NvM_Init()이다.

NvM_Init();

 

이 함수의 역할은 NvM 모듈 자체를 초기화하는 것이다.
쉽게 표현하면 "NvM이 이제 정상적으로 동작할 수 있도록 내부 상태를 준비한다."

 

AUTOSAR Specification에서는 NvM_Init()이 NvM 내부 변수, Queue, Request Flag, State Machine 등을 초기 상태로 리셋하는 서비스라고 정의한다.

 

NvM_Init()이 Flash 데이터를 읽는 것은 아니다.

즉, NvM_Init()을 수행했다고 해서 Flash → RAM이 이루어지는 것은 아니다.

 

실제 저장 데이터를 RAM으로 복원하는 것은 다음 단계인 NvM_ReadAll()이다.

 

4. ECU가 켜질 때 — NvM_ReadAll()

 

ECU가 이전에 사용되었던 ECU라고 생각해보자.

이전 주행에서 다음 값이 저장되었다.

VehicleSetting = 0x55

 

그리고 이 값은 NV Memory에 저장되어 있다.

 

ECU의 전원을 다시 켜면 RAM에는 이전 값이 그대로 존재하지 않는다.

따라서 ECU Startup 과정에서 저장되어 있던 데이터를 RAM으로 가져와야 한다.

 

이 역할을 하는 것이 NvM_ReadAll()이다.

NvM_ReadAll();

 

개념적으로는 다음과 같다.

ECU Startup → NvM_Init() → NvM_ReadAll() → NV Memory → RAM → Application

 

즉, NvM_ReadAll() = NV Memory에 저장되어 있던 데이터를 RAM으로 복원하는 과정이라고 생각하면 된다.

 

AUTOSAR Specification에서도 NvM_ReadAll()을 multi-block read request로 정의하며,

Startup 시 NV 데이터를 RAM으로 로딩하는 용도로 사용한다.

 

5. NvM_ReadAll이 끝나면

 

ReadAll이 완료되면 Application이 사용할 RAM 데이터가 준비된다.

 

예를 들어:

NV Memory
AutoDoorLock = 1

       ↓  NvM_ReadAll()

RAM
AutoDoorLock = 1

 

이후 Application은 일반적으로 RAM의 데이터를 사용한다.

 

즉 ECU가 정상적으로 동작하는 동안에는 Application → RAM 이라는 관계를 생각하면 된다.

Flash를 매번 직접 읽으면서 Application을 동작시키는 구조가 아니다.

 

6. ECU가 동작하는 동안 RAM 데이터가 변경된다

 

이제 ECU가 정상적으로 동작한다고 해보자.

 

처음에는:

RAM = 1
NV  = 1

 

이었다.

 

그런데 Application에서 설정값을 변경했다.

RAM = 0
NV  = 1

 

이 상황은 충분히 발생할 수 있다.

 

왜냐하면 RAM 값이 변경되었다고 해서 NV Memory가 즉시 변경되는 것은 아니기 때문이다.

따라서 이 상태에서 ECU 전원을 바로 꺼버리면 다음 부팅에서 다시 1이 읽힐 수 있다.

 

그렇다면 ECU가 종료되기 전에 RAM의 변경 내용을 NV Memory에 저장해야 한다.

 

7. ECU가 꺼질 때 — NvM_WriteAll()

 

이때 사용하는 대표적인 API가

NvM_WriteAll();

 

이다.

 

역할은 간단하다.

ECU Shutdown 과정에서 필요한 RAM Block의 데이터를 NV Memory에 저장한다.

 

예를 들어 현재 상태가:

RAM = 0
NV  = 1

 

이라면

NvM_WriteAll()

RAM = 0
    │
   ▼
NV Memory = 0

 

가 되도록 동기화한다.

 

AUTOSAR Specification에서도 NvM_WriteAll()은

Shutdown 과정에서 permanent RAM Block의 내용을 대응하는 NV Block과 동기화하는 multi-block request로 정의한다.

 

8. 실제 ECU Shutdown 흐름

 

ECU가 꺼지는 과정을 간단하게 표현하면:

 

그리고 다음에 ECU가 다시 켜지면

 

이렇게 되면서 이전에 저장했던 데이터가 복원된다.

 

9. ReadAll과 WriteAll을 연결해서 보면

 

여기까지 이해했다면 NvM의 핵심 흐름은 사실 간단하다.

 

이 그림 하나만 기억해도 NvM의 가장 기본적인 동작은 이해할 수 있다.

 

10. 실무에서 NvM 문제를 만났을 때

예를 들어 개발 중 다음과 같은 문제가 발생했다고 해보자.

"RAM 값은 변경되는데 ECU를 껐다 켜면 다시 이전 값으로 돌아온다."

 

이 경우 다음과 같은 순서로 생각하면 된다.

RAM 값이 정말 변경되었는가?
           │
          ▼
NvM이 변경 사실을 알고 있는가?
           │
          ▼
Write 요청이 발생했는가?
           │
          ▼
NvM_WriteAll / WriteBlock 처리됐는가?
           │
          ▼
Fee / Flash Write가 성공했는가?
           │
          ▼
Write 완료 전에 ECU가 꺼지지 않았는가?
           │
          ▼
다음 부팅에서 NvM_ReadAll이 수행됐는가?
           │
          ▼
Read된 NV Data가 정상인가?

 

이렇게 접근하면 NvM 문제를 RAM → NvM → MemIf → Fee → Flash → 다시 ReadAll이라는 흐름으로 추적할 수 있다.

11. 최종적으로 기억해야 할 그림

 

NvM을 처음 공부한다면 복잡한 API보다 이 그림 하나를 먼저 기억하는 것을 추천한다.

                  ECU Startup
                        │
                       ▼
                  NvM_Init()
                        │
                       ▼
               NvM_ReadAll()
                        │
                       ▼
                NV Memory
                        │
                       ▼
                     RAM
                        │
                       ▼
                Application
                        │
                        │
                  데이터 변경
                        │
                       ▼
                     RAM
                        │
                       ▼
              NvM_WriteAll()
                        │
                       ▼
                NV Memory
                       │
                       ▼
                  ECU OFF

 

한마디로 정리하면:

ECU가 켜질 때는 NV → RAM
ECU가 꺼질 때는 RAM → NV

 

이다. 그리고 이 사이에서 NvM이 데이터의 상태와 저장/복원 작업을 관리한다.

 

정리

 

AUTOSAR NvM을 처음 접하면 NvM_Init(), NvM_ReadAll(), NvM_WriteAll() 등 여러 개념이 한꺼번에 등장하기 때문에 어렵게 느껴진다. 하지만 ECU의 생명주기를 기준으로 생각하면 훨씬 간단하다. 결국 NvM의 핵심은 "RAM에서 사용하는 데이터를 전원이 꺼져도 유지할 수 있도록 NV Memory와 동기화하는 것"이라고 볼 수 있다.