KR100331105B1 - Ｉ²ｃ 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈에연결되는 광통신 인터페이스 모듈 - Google Patents

Ｉ²ｃ 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈에연결되는 광통신 인터페이스 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광통신 인터페이스 모듈은, I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈의 직류전원 단자, 입출력 단자 및 접지 단자에 연결되어 광통신을 수행하기 위한 모듈이다. 이 모듈은 송신용 PNP 트랜지스터, 풀업 소자, 광발생 소자, 광전 변환부, 제1 및 제2 수신용 NPN 트랜지스터들을 포함한다. 송신용 PNP 트랜지스터는, 그 베이스가 입출력 단자와 연결되고 그 켈렉터가 접지 단자에 연결된다. 풀업 소자는, 그 일단이 직류전원 단자에 연결되어 자신에 흐르는 전류량에 비례하여 전압을 강하시킨다. 광발생 소자는, 그 에노드가 풀업 소자의 나머지 일단에 연결되고 그 캐소드가 송신용 PNP 트랜지스터의 에미터에 연결되어, 자신에 전류가 흐름에 의하여 송신용 빛을 발생시킨다. 광전 변환부는 상대측 광통신 모듈의 광발생 소자로부터 수신되는 빛을 전기 신호로 변환시킨다. 제1 수신용 NPN 트랜지스터는, 그 콜렉터가 광발생 소자의 에노드에 연결되고 그 에미터가 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 광전 변환부로부터의 출력 신호에 의하여 구동된다. 제2 수신용 NPN 트랜지스터는, 그 콜렉터가 입출력 단자에 연결되고 그 에미터가 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 광전 변환부로부터의 출력 신호에 의하여 구동된다.

Description

Ｉ²Ｃ 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈에 연결되는 광통신 인터페이스 모듈{Optical communication interface module connected to electrical communication interface module of I2C communication protocol}
본 발명은, I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈에 연결되는 광통신 인터페이스 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈의 직류전원 단자, 입출력 단자 및 접지 단자에 연결되어 광통신을 수행하기 위한 광통신 인터페이스 모듈에 관한 것이다. 여기서, 입출력 단자라 함은, I2C 통신 프로토콜의 직렬 데이터 신호 또는 직렬 클럭 신호가 송수신되는 입출력 단자를 가리킨다.
도 1은 I2C 통신 프로토콜을 설명하기 위한 파형들을 보여준다.
도 1을 참조하면, I2C 통신 프로토콜은, 전형적인 직렬 통신 프로토콜에서 제어 신호의 채널이 제거되고 직렬 데이터 신호(SDA) 및 직렬 클럭 신호(SCL)의 두 채널들만에 의하여 직렬 통신을 수행하기 위한 프로토콜이다. 이러한 I2C 통신 프로토콜에 의하면, 직렬 클럭 신호(SCL)가 논리 '1'(높은 전압 레벨)이 될 때마다 직렬 데이터 신호(SDA)의 상태가 설정된다.
직렬 클럭 신호(SCL)가 논리 '1'인 동안에 직렬 데이터 신호(SDA)가 논리 '1'에서 논리 '0'(낮은 전압 레벨)으로 하강(falling)하는 시점(t1)이 한 데이터꾸러미(packet)의 시작 시점이다. 또한, 직렬 클럭 신호(SCL)가 논리 '1'(높은 전압 레벨)인 동안에 직렬 데이터 신호(SDA)가 논리 '0'에서 논리 '1'로 상승(rising)하는 시점(t14)이 한 데이터 꾸러미(packet)의 종료 시점이다. 따라서, 한 데이터 꾸러미의 시간(t1 ~ t14)에서는, 상응하는 직렬 클럭 신호(SCL)가 논리 '1'인 동안에 직렬 데이터 신호(SDA)의 논리가 전환되지 않아야 한다.
직렬 클럭 신호(SCL)가 논리 '1'인 t2 ~ t3 시간에 데이터 '1'이, t4 ~ t5 시간에 데이터 '0'이, t6 ~ t7 시간에 데이터 '0'이, t8 ~ t9 시간에 데이터 '1'이, t10 ~ t11 시간에 데이터 '1'이, t12 ~ t13 시간에 데이터 '0'이 순차적으로 송신 또는 수신된다.
도 2는 I2C 통신 프로토콜의 통상적인 전기통신 인터페이스 모듈을 보여준다. 도 2의 전기통신 인터페이스 모듈은 직렬 데이터 신호(SDA)에 대한 것이고, 직렬 클럭 신호(SCL)에 대한 전기통신 인터페이스 모듈과 동일하다. 도 2에서 참조부호 SDA1IN은 제1 모듈(EI1)로부터의 직렬 데이터 입력신호를, SDA1OUT은 제1 모듈(EI1)로의 직렬 데이터 출력신호를, SDA2IN은 제2 모듈(EI1)로부터의 직렬 데이터 입력신호를, 그리고 SDA2OUT은 제2 모듈(EI2)로의 직렬 데이터 출력신호를 각각 가리킨다. 도 2를 참조하여, 제1 모듈(EI1)로의 직렬 데이터 출력신호(SDA1OUT)가 제1 모듈(EI1)에서 송신되어 제2 모듈(EI2)에서 수신되는 과정을 살펴보기로 한다.
제1 직렬 데이터 출력신호(SDA1OUT)가 논리 '1'이면 제1 트랜지스터(TR1)가온(On)된다. 이에 따라, 제2 모듈(EI2)의 제2 전원 단자(Vcc2)로부터 풀업(pull-up) 저항소자, 제2 단자(P2), 전기 라인(CL), 제1 단자(P1), 제1 트랜지스터(TR1) 및 제1 전류원(current source, CS)을 통하여 접지 단자로 전류가 흐른다(D1 방향). 따라서, 제2 단자(P2)의 전위가 낮아져 제2 모듈(EI2)의 반전소자(B2)를 통하여 수신되는 제2 직렬 데이터 입력신호(SDA2IN)가 논리 '1'이 된다.
이와 반대로, 제1 직렬 데이터 출력신호(SDA1OUT)가 논리 '0'이면 제1 트랜지스터(TR1)가 오프(Off)된다. 이에 따라, 제1 및 제2 단자들(P1, P2)의 전위가 높아져서 제2 모듈(EI2)의 반전소자(B2)를 통하여 수신되는 제2 직렬 데이터 입력신호(SDA2IN)가 논리 '0'이 된다.
위와 같은 송수신 과정은 제2 모듈(EI2)로의 직렬 데이터 출력신호(SDA2OUT)가 제2 모듈(EI2)에서 송신되어 제1 모듈(EI1)에서 수신되는 과정과 동일하다. 물론, 직렬 클럭 신호(SCL)의 송수신 과정도 이와 동일하다.
상기와 같은 통상적인 전기통신 인터페이스 모듈에 의하면, 전기 라인(CL) 자체의 내부 저항으로 인하여 통신 속도가 떨어지고 통신 최대 거리가 짧은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈에 연결되어 광통신을 수행함으로써, 통신 속도를 높이고 통신 최대 거리를 늘릴 수 있는 광통신 인터페이스 모듈을 제공하는 것이다.
도 1은 I²C 통신 프로토콜을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2는 I²C 통신 프로토콜의 통상적인 전기통신 인터페이스 모듈을 보여주는 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광통신 모듈이 도 2의 전기통신 인터페이스 모듈에 연결된 상태를 보여주는 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
SDA...직렬 데이터 신호, SCL...직렬 클럭 신호,
EI1, EI2...전기통신 인터페이스 모듈,
OI1, OI2...광통신 인터페이스 모듈,
TR11, TR21...송신용 PNP 트랜지스터, RP11, RP21...풀업 저항소자,
LD1, LD2...레이저 다이오드, PD1, PD2...수광 다이오드,
TR12, TR22...제1 수신용 NPN 트랜지스터,
TR13, TR23...제2 수신용 NPN 트랜지스터, OC...광 케이블.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 광통신 인터페이스 모듈은, I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈의 직류전원 단자, 입출력 단자 및 접지 단자에 연결되어 광통신을 수행하기 위한 모듈이다. 이 모듈은 송신용 트랜지스터, 풀업 소자, 광발생 소자, 광전 변환부, 제1 및 제2 수신용 트랜지스터들을 포함한다.
상기 송신용 트랜지스터는, 그 베이스가 상기 입출력 단자와 연결되고 그 켈렉터가 상기 접지 단자에 연결된다. 상기 풀업 소자는, 그 일단이 상기 직류전원 단자에 연결되어 자신에 흐르는 전류량에 비례하여 전압을 강하시킨다. 상기 광발생 소자는, 그 에노드가 상기 풀업 소자의 나머지 일단에 연결되고 그 캐소드가 상기 송신용 트랜지스터의 에미터에 연결되어, 자신에 전류가 흐름에 의하여 송신용 빛을 발생시킨다. 상기 광전 변환부는 상대측 광통신 모듈의 광발생 소자로부터 수신되는 빛을 전기 신호로 변환시킨다. 상기 제1 수신용 트랜지스터는, 그 콜렉터가 상기 광발생 소자의 에노드에 연결되고 그 에미터가 상기 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 상기 광전 변환부로부터의 출력 신호에 의하여 구동된다. 상기 제2 수신용 트랜지스터는, 그 콜렉터가 상기 입출력 단자에 연결되고 그 에미터가 상기 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 상기 광전 변환부로부터의 출력 신호에 의하여 구동된다.
본 발명의 상기 광통신 인터페이스 모듈에 의하면, 상기 I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈에 연결되어 광통신을 수행할 수 있으므로, 통신 속도를 높이고 통신 최대 거리를 늘릴 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.
도 3은 본 발명에 따른 광통신 모듈(OI1, 0I2)이 도 2의 전기통신 인터페이스 모듈(EI1, EI2)에 연결된 상태를 보여준다. 도 3에서 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능의 대상을 가리킨다. 도 3의 광통신 인터페이스 모듈(OI1, 0I2)은 직렬 데이터 신호(SDA)에 대한 것이고, 직렬 클럭 신호(SCL)에 대한 광통신 인터페이스 모듈과 동일하다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광통신 인터페이스 모듈(OI1, OI2)은, I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈(EI1, EI2)의 직류전원 단자(Vcc1, Vcc2), 입출력 단자(P1, P2) 및 접지 단자에 연결되어 광통신을 수행하기 위한 모듈이다. 이 모듈(OI1, OI2)은 송신용 PNP 트랜지스터(TR11, TR21), 풀업 소자(Rp11, Rp21), 광발생 소자로서의 레이저 다이오드(LD1, LD2), 광전 변환부로서의 수광 다이오드(PD1, PD2), 제1 수신용 NPN 트랜지스터(TR12, TR22), 및 제2 수신용 NPN 트랜지스터(TR13, TR23)를 포함한다.
송신용 PNP 트랜지스터(TR11, TR21)는, 그 베이스가 입출력 단자(P1, P2)와연결되고 그 컬렉터가 접지 단자에 연결된다. 풀업 소자(Rp11, Rp21)는, 그 일단이 직류전원 단자(Vcc1, Vcc2)에 연결되어 자신에 흐르는 전류량에 비례하여 전압을 강하시킨다. 레이저 다이오드(LD1, LD2)는, 그 에노드가 풀업 소자(Rp11, Rp21)의 나머지 일단에 연결되고 그 캐소드가 송신용 PNP 트랜지스터(TR11, TR21)의 에미터에 연결되어, 자신에 전류가 흐름에 의하여 송신용 빛을 발생시킨다. 수광 다이오드(PD1, PD2)는 상대측 광통신 모듈의 레이저 다이오드(LD1, LD2)로부터 수신되는 빛을 전기 신호로 변환시킨다. 제1 수신용 NPN 트랜지스터(TR12, TR22)는, 그 콜렉터가 레이저 다이오드(LD1, LD2)의 에노드에 연결되고 그 에미터가 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 수광 다이오드(PD1, PD2)로부터의 출력 신호에 의하여 구동된다. 제2 수신용 NPN 트랜지스터(TR13, TR23)는, 그 콜렉터가 입출력 단자(P1, P2)에 연결되고 그 에미터가 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 수광 다이오드(PD1, PD2)로부터의 출력 신호에 의하여 구동된다.
제1 수신용 NPN 트랜지스터(TR12, TR22)와 제2 수신용 NPN 트랜지스터(TR13, TR23)의 베이스들은 서로 공통 연결되어 전류 조정용 저항소자(R11, R21)의 일단에 접속된다. 수광 다이오드(PD1, PD2)의 캐소드는 직류전원 단자(Vcc1, Vcc2)에, 에노드는 증폭부(11, 21)의 입력단에 각각 연결된다. 증폭부(11, 21)는 수광다이오드(PD1, PD2)로부터의 출력 신호를 소정의 증폭도로써 증폭하고, 증폭된 신호는 전류 조정용 저항소자(R11, R21)를 통하여 제1 수신용 NPN 트랜지스터(TR12, TR22)와 제2 수신용 NPN 트랜지스터(TR13, TR23)의 베이스들에 인가된다.
도 3을 참조하여, 제1 전기통신 인터페이스 모듈(EI1)로의 직렬 데이터 출력신호(SDA1OUT)가 제1 광통신 인터페이스 모듈(OI1)에서 송신되고, 광 케이블(OC)을 통하여 송신된 제1 직렬 데이터 출력신호(SDA1OUT)가 제2 광통신 인터페이스 모듈(OI2)에서 수신되어 제2 전기통신 인터페이스 모듈(EI2)로 입력되는 과정을 살펴보기로 한다.
제1 직렬 데이터 출력신호(SDA1OUT)가 논리 '0'이면, 제1 전기통신 인터페이스 모듈(EI1)의 제1 트랜지스터(TR1)가 오프(Off)된다. 이에 따라 제1 송신용 PNP 트랜지스터(TR11)가 오프(Off)되므로 제1 레이저 다이오드(LD1)에 전류가 흐르지 않아 빛이 발생되지 않는다. 이에 따라 제2 광통신 인터페이스 모듈(OI2)의 제2 수광 다이오드(PD2)가 오프(Off)되어, 제2 광통신 인터페이스 모듈(OI2)의 제1 및 제2 수신용 NPN 트랜지스터들(TR22, TR23)이 오프(Off)된다. 또한, 제2 수신용 NPN 트랜지스터(TR23)가 오프(Off)됨에 의하여 단자 P2에 높은 전압이 걸리게 되므로, 제2 전기통신 인터페이스 모듈(EI2)의 반전소자(B2)를 통하여 수신되는 제2 직렬 데이터입력신호(SDA2IN)는 논리 'O'이 된다.
이와 반대로, 제1 직렬 데이터 출력신호(SDA1OUT)가 논리 '1'이면, 제1 전기통신 인터페이스 모듈(EI1)의 제1 트랜지스터(TR1)가 온(On)된다. 이에 따라, 제1 송신용 PNP 트랜지스터(TR11)가 온(On)되므로 제1 레이저 다이오드(LD1)에 전류가 흐르면서 빛이 발생된다. 제1 레이저 다이오드(LD1)로부터 출사된 빛은 광 케이블(OC)을 통하여 송신되어 제2 광통신 인터페이스 모듈(OI2)의 제2 수광 다이오드(PD2)가 온(On)된다. 이에 따라, 전류는 제2 직류전원 단자(Vcc2)로부터 제2 수광 다이오드(PD2), 제2 증폭부(21) 및 저항소자(R21)를 통하여 제1 및 제2 수신용 NPN 트랜지스터들(TR22, TR23)의 베이스로 흐르게 된다. 또한, 제1 및 제2 수신용 NPN 트랜지스터들(TR22, TR23)이 온(On)되므로, 전류는, 제2 직류전원 단자(Vcc2)로부터 제2 전기통신 인터페이스 모듈(EI2)의 플업 저항소자(Rp2), 단자 P2 및 제2 수신용 NPN 트랜지스터(TR23)를 통하여 접지 단자로 흐르는 한편, 제2 직류전원 단자(Vcc2)로부터 제2 광통신 인터페이스 모듈(OI2)의 플업 저항소자(Rp21) 및 제1 수신용 NPN 트랜지스터(TR22)를 통하여 접지 단자로 흐른다. 이에 따라, 단자 P2에 낮은 전압이 걸리게 되므로, 제2 전기통신 인터페이스 모듈(EI2)의 반전소자(B2)를 통하여 수신되는 제2 직렬 데이터 입력신호(SDA2IN)는 논리 '1'이 된다.
위와 같은 송수신 과정은 제2 전기통신 인터페이스 모듈(EI2)로의 직렬 데이터 출력신호(SDA2OUT)가 제2 광통신 인터페이스 모듈(OI2)에서 송신되어 제1 광통신 인터페이스 모듈(OI1)에서 수신되는 과정과 동일하다. 물론, 직렬 클럭 신호(도 1의 SCL)의 송수신 과정도 이와 동일하다.
한편, 도 3에 도시되어 있는 트랜지스터들의 형식 즉, NPN과 PNP의 형식은 신호의 인에이블 논리 및 회로의 변경에 따라 뒤바뀔 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 광통신 인터페이스 모듈에 의하면, I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈에 연결되어 광통신을 수행할 수 있으므로, 통신 속도를 높이고 통신 최대 거리를 늘릴 수 있다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다.

Claims (2)

  1. I2C 통신 프로토콜의 전기통신 인터페이스 모듈의 직류전원 단자, 입출력 단자 및 접지 단자에 연결되어 광통신을 수행하기 위한 광통신 인터페이스 모듈에 있어서,
    그 베이스가 상기 입출력 단자와 연결되고 그 켈렉터가 상기 접지 단자에 연결되는 송신용 트랜지스터,
    그 일단이 상기 직류전원 단자에 연결되어 자신에 흐르는 전류량에 비례하여 전압을 강하시키기 위한 풀업 소자,
    그 에노드가 상기 풀업 소자의 나머지 일단에 연결되고 그 캐소드가 상기 송신용 트랜지스터의 에미터에 연결되어, 자신에 전류가 흐름에 의하여 송신용 빛을 발생시키는 광발생 소자,
    상대측 광통신 모듈의 광발생 소자로부터 수신되는 빛을 전기 신호로 변환시키는 광전 변환부,
    그 콜렉터가 상기 광발생 소자의 에노드에 연결되고 그 에미터가 상기 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 상기 광전 변환부로부터의 출력 신호에 의하여 구동되는 제1 수신용 트랜지스터, 및
    그 콜렉터가 상기 입출력 단자에 연결되고 그 에미터가 상기 접지 단자에 연결되어 그 베이스가 상기 광전 변환부로부터의 출력 신호에 의하여 구동되는 제2 수신용 트랜지스터를 포함한 광통신 인터페이스 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 수신용 트랜지스터들의 베이스들이 서로 공통 연결되고,
    상기 제1 및 제2 수신용 트랜지스터들의 베이스들의 공통 연결 지점과 상기 광전 변환부 사이에는, 상기 광전 변환부로부터의 출력 신호를 소정의 증폭도로써 증폭하여 상기 제1 및 제2 수신용 트랜지스터들의 베이스들에 인가하기 위한 증폭부가 마련된 광통신 인터페이스 모듈.
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