KR100626319B1 - 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법 - Google Patents

임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법에 관한 것으로, DTMF 아날로그 신호 혹은 FSK 아날로그 신호 등의 아날로그 신호 발생 요청이 마이크로프로세서에 입력되면 특정 샘플링 시간별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 PCM 데이터를 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링함으로써 다양한 주파수의 아날로그 신호를 발생할 수 있다.
본 발명에 의하면, PCM 데이터를 변경 저장하고 특정 인터벌 시간 간격으로 마이크로프로세서의 출력을 제어하는 것만으로 다양한 주파수의 아날로그 신호를 발생할 수 있으므로, 종래의 아날로그 신호 발생 전용 IC를 마이크로프로세서와 별도로 구비하거나 종래의 하드웨어 IP를 마이크로프로세서에 별도로 내장할 필요가 없으며, 2가지 이상의 아날로그 신호 발생을 필요로 하는 임베디드 시스템의 구현 등과 같이 나날이 급변하는 IT 시장의 기술 요구에 신속히 대응할 수 있다.
임베디드 시스템, DTMF, FSK, 아날로그 신호, 샘플링, 양자화

Description

임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법{ANALOG SIGNAL GENERATING METHOD FOR THE EMBEDDED SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 장치를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 PCM 데이터 생성 과정을 설명하기 위한 그래프.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법을 나타낸 플로차트.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법을 나타낸 플로차트.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법을 나타낸 플로차트.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 마이크로프로세서 11: 테이블 메모리
12: 테이블 카운터 13: 인터벌 타이머
14: CPU 20: DAC 회로
30: LPF(Low Pass Filter)
본 발명은 임베디드 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세히는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법에 관한 것이다.
일반적으로 임베디드 시스템은 각종 전자제품이나 정보기기 등에 설치되어 있는 마이크로프로세서에 미리 정해진 특정한 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 내장시킨 전자제어시스템을 통칭한다.
예컨대, 이러한 임베디드 시스템은 휴대폰, 유무선 전화기, TV, 에어컨, 냉장고 등과 같은 각종 전자제품이나 정보기기 안에 설치된 마이크로프로세서에 미리 정해진 특정한 기능을 수행하기 위한 소프트웨어 혹은 펌웨어가 탑재되어 해당 전자제품이나 정보기기의 동작을 제어하도록 적용된다.
또한, 상기와 같이 휴대폰, 유무선 전화기, TV, 에어컨, 냉장고 등과 같은 각종 전자제품이나 정보기기 등에 적용되는 임베디드 시스템은 통상적으로 해당 전자제품이나 정보기기의 동작을 제어하기 위하여 DTMF(Dual Tone Multiplex Frequency) 신호 또는 FSK(Frequency Shift Keying) 신호 등과 같은 아날로그 신호를 발생하는 기능을 구비하고 있다.
실제로, 종래의 임베디드 시스템에서는 마이크로프로세서와 별도로 아날로그 신호 발생 전용 IC를 사용하여 그 I/O 포트를 제어함으로써 아날로그 신호를 발생하거나, 또는 마이크로프로세서에 상기 아날로그 신호 발생 전용 IC의 기능을 구현하는 하드웨어 IP를 내장하고 상기 마이크로프로세서의 내부 CPU에 의해 상기 하드웨어 IP를 제어하여 아날로그 신호를 발생한다.
하지만, 상기와 같이 아날로그 신호 발생 전용 IC를 마이크로프로세서와 별도로 구비하거나 상기 하드웨어 IP를 마이크로프로세서에 별도로 내장하는 경우에는, 기본적으로 임베디드 시스템의 제조 원가가 상승하는 단점이 있다.
특히, 상기와 같은 아날로그 신호 발생 전용 IC 혹은 하드웨어 IP는 각각 전용 아날로그 신호만을 발생하도록 설계되어 있기 때문에, 특정 임베디드 시스템에 적용 가능한 아날로그 신호가 다른 형태로 변경될 때마다 그 하드웨어를 새롭게 설계해야 하며, 이로 인해 시간적 및 경제적 손실이 초래된다.
또한, 상기와 같은 아날로그 신호 발생 전용 IC 혹은 하드웨어 IP를 활용하는 경우에는, 2가지 이상의 아날로그 신호 발생을 필요로 하는 임베디드 시스템의 구현 등과 같이 나날이 급변하는 IT 시장의 기술 요구에 신속히 대응하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 DTMF 아날로그 신호 혹은 FSK 아날로그 신호 등의 아날로그 신호 발생 요청이 마이크로프로세서에 입력되면 특정 샘플링 시간별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 PCM 데이터를 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링함으로써 다양한 주파수의 아날로그 신호를 발생할 수 있는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은, 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들의 각 기준 사인파 쌍 중 고주파 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 고주파 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 고주파 PCM 데이터와, 상기 기준 사인파들 중 저주파 신호 파형의 1주기에 대하여 상기 고주파 샘플링 시간별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 저주파 PCM 데이터를 저주파 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 마이크로프로세서의 테이블 메모리에 미리 저장하는 제1 과정과; 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서에 입력되면 상기 마이크로프로세서가 상기 특정 DTMF 아날로그 신호를 발생하기 위한 특정 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정하는 제2 과정; 상기 인터벌 타이머가 상기 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 DTMF 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생할 때마다 해당 샘플링 시간대의 고주파 PCM 데이터와 저주파 PCM 데이터를 합하여 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리의 카운터 값이 상기 저주파 샘플링 개수와 일치하는지 판별하는 제3 과정; 및 상기 카운터 값이 상기 저주파 샘플링 개수와 일치하면 상기 카운터 값을 인터벌 타이머화한 후 새로운 DTMF 아날로그 신호 발생 요청을 대기하는 제4 과정;으로 이루어진다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은, 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파들의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들의 각 DTMF 아날로그 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 PCM 데이터를 샘플링 개수(2n 개)와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 마이크로프로세서의 테이블 메모리에 미리 저장하는 제1 과정과; 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서에 입력되면 상기 마이크로프로세서가 상기 특정 DTMF 아날로그 신호를 발생하기 위한 특정 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정하는 제2 과정; 상기 인터벌 타이머가 상기 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 DTMF 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생할 때마다 해당 샘플링 시간대의 PCM 데이터를 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리의 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하는지 판별하는 제3 과정; 및 상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하면 상기 카운터 값을 인터벌 타이머화한 후 새로운 DTMF 아날로그 신호 발생 요청을 대기하는 제4 과정;으로 이루어진다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은, 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들 중 상기 0 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 0 비트용 PCM 데이터와, 상기 1 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 1 비트용 PCM 데이터를 각각의 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 마이크로프로세서의 테이블 메모리에 미리 저장하는 제1 과정과; 특정 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서에 입력되면 상기 마이크로프로세서가 상기 특정 FSK 아날로그 신호를 발생하기 위한 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정하는 제2 과정; 상기 인터벌 타이머가 상기 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 FSK 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생할 때마다 해 당 샘플링 시간대의 PCM 데이터를 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리의 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하는지 판별하는 제3 과정; 상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하면 상기 카운터 값을 초기화한 후 다음 신호 파형을 만들 필요가 있는지를 판별하여 다음 신호 파형을 만들 필요가 없으면 상기 제2 과정으로 리턴하여 새로운 FSK 아날로그 신호 발생 요청을 대기하는 제4 과정; 상기 다음 신호 파형을 만들 필요가 있으면 다른 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정할 필요가 있는지 판별하는 제5 과정; 상기 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머에 설정할 필요가 있으면 다른 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정한 후, 상기 제3 과정으로 리턴하는 제 6과정; 및 상기 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머에 설정할 필요가 없으면 상기 제3 과정으로 리턴하는 제 7과정;으로 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은 도 1에 나타낸 바와 같은 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 장치에 의해 수행된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 장치는 마이크로프로세서(10)와 DAC 회로(20) 및 LPF(Low Pass Filter; 30)를 포함하여 구성된다.
상기 마이크로프로세서(10)는 n개의 출력포트를 가지며, 테이블 메모리(11)와 테이블 카운터(12), 인터벌 타이머(13), 및 CPU(14)를 포함하여 구성된다.
상기 테이블 메모리(11)에는 DTMF 아날로그 신호 발생용 혹은 FSK 아날로그 신호 발생용 PCM 데이터가 특정 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 저장되어 있다.
예컨대, 본 발명의 제1 실시예의 경우, 상기 테이블 메모리(11)에는 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들의 각 기준 사인파 쌍 중 고주파 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 고주파 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화(예컨대, 0도 → 90도 → 180도 → 270도 →360도의 순서)에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 고주파 PCM 데이터와, 상기 기준 사인파들 중 저주파 신호 파형의 1주기에 대하여 상기 고주파 샘플링 시간별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 저주파 PCM 데이터가 저주파 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 저장된다.
또한, 본 발명의 제2 실시예의 경우, 상기 테이블 메모리(11)에는 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들의 각 DTMF 아날로그 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화(예컨대, 0도 → 90도 → 180도 → 270도 →360도)에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 PCM 데이터가 샘플링 개수(2n 개)와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 저장된다.
또한, 본 발명의 제3 실시예의 경우, 상기 테이블 메모리(11)에는 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들 중 상기 0 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화(예컨대, 0도 → 90도 → 180도 → 270도 →360도)에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 0 비트용 PCM 데이터와, 상기 1 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 1 비트용 PCM 데이터가 각각의 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 저장된다.
만약, 상기 마이크로프로세서(10)의 출력포트가 n=8인 경우, 상기한 PCM 데이터는 특정 샘플링 시간대의 아날로그 신호의 전압(진폭)을 나타내는 8비트 PCM 데이터로 상기 테이블 메모리(11)에 저장된다.
예컨대, 도 2에 나타낸 바와 같은 전압 레벨을 나타내는 특정 사인파의 1주기에 대하여 Δt=T/28의 샘플링 시간별로 샘플링하면서 위상 변화(예컨대, 0도 → 90도 → 180도 → 270도 →360도)에 따른 진폭을 28 개의 전압 레벨로 양자화하면 28 =256 개의 PCM 데이터를 구할 수 있다.
실제로, 다음의 표 1에 나타낸 바와 같이 상기 마이크로프로세서(10)의 8개 출력포트 중 1개의 포트만을 로직 "1"로 출력하기 위한 8비트 PCM 데이터를 상기 마이크로프로세서(10)의 8개 출력포트로 출력하여 DA 변환 및 필터링하면 특정한 전압(진폭)을 갖는 아날로그 신호를 발생할 수 있으며, 상기한 28 =256 개의 8비트 PCM 데이터의 출력을 제어하면 Δt=T/28의 샘플링 시간대별로 28 =256 개의 전압(진폭)을 나타내는 아날로그 신호를 발생할 수 있다.
PCM 데이터 전압 레벨
00000000B 1/20Vdd=Vdd
10000000B 1/21Vdd=0.5Vdd
01000000B 1/22Vdd=0.25Vdd
00100000B 1/23Vdd=0.125Vdd
00010000B 1/24Vdd=0.06255Vdd
00001000B 1/25Vdd=0.031235Vdd
00000100B 1/26Vdd=0.0156255Vdd
00000010B 1/27Vdd=0.00781255Vdd
00000001B 1/28Vdd=0.003906255Vdd
상기 테이블 카운터(12)는 상기 테이블 메모리(11)에 저장된 PCM 데이터를 식별하기 위한 테이블 카운터 값을 카운팅 한다.
상기 인터벌 타이머(13)는 특정된 인터벌 시간으로 특정 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생한다.
상기 CPU(14)는 입력포트를 통해 외부 입력 장치(예컨대, 휴대폰, 유무선 전화기, TV, 에어컨, 냉장고 등과 같은 각종 전자제품이나 정보기기의 작동 제어를 위한 키 매트릭스)의 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서(10)에 입력되면 상기 특정 DTMF 아날로그 신호를 발생하기 위한 특정 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정한다.
상기 CPU(14)는 상기 인터벌 타이머(13)가 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생할 때마다 상기 테이블 메모리(11)에 저장된 PCM 데이터를 상기 마이크로프로세서(10)의 n개의 출력포트로 출력한 다음, 상기 테이블 메모리(11)의 카운터 값을 1씩 증가하도록 상기 테이블 카운터(12)를 제어한다.
상기 CPU(14)는 상기 카운터 값이 특정 샘플링 개수와 일치하면 상기 카운터 값을 초기화한 후 새로운 DTMF 아날로그 신호 발생 요청을 대기하거나, 상기 카운터 값을 초기화한 후 상기 특정 FSK 아날로그 신호를 발생하기 위한 다른 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정할 필요가 없으면 새로운 FSK 아날로그 신호 발생 요청을 대기한다.
상기 DAC 회로(20)는 상기 마이크로프로세서(10)의 n개의 출력포트에 각각 대응하여 연결되는 n개의 R 단자를 구비하여 상기 마이크로프로세서(10)의 출력 신호를 DA 변환하는 R-2R 래더 회로이다.
상기 LPF(30)는 상기 DAC 회로(20)의 출력단에 연결되어 DA 변환된 아날로그 신호의 왜곡 혹은 노이즈를 보상하는 R-C 적분회로이다.
[실시예 1]
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법을 나타낸 플로차트이다.
본 발명의 제1 실시예는 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들에 대한 PCM 데이터를 이용하여 특정 인터벌 시간 간격으로 마이크로프로세서의 출력을 제어함으로써 DTMF 아날로그 신호를 발생하는 방법이다.
상기 기준 사인파 쌍으로는 다음의 표 2에 나타낸 바와 같이, 통상의 유무선 전화기에서 사용하는 4 종류의 저주파수(697, 770, 852, 941Hz)와 3 종류의 고주파수(1209, 1336, 1477Hz)의 신호를 조합하여 모두 12 종류의 신호(예컨대, 전화기 버튼에 표시된 숫자, *, #에 대응하는 DTMF 아날로그 신호)를 발생하기 위한 기준 사인파 쌍 등을 이용할 수 있다.
숫자 저주파수(Hz) 고주파수(Hz)
1 697 1209
2 697 1336
3 697 1447
4 770 1209
5 770 1336
6 770 1447
7 852 1209
8 852 1336
9 852 1447
0 941 1209
* 941 1336
# 941 1447
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은 다음과 같이 수행된다.
최초에, 상기 테이블 메모리(11)에 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들의 각 기준 사인파 쌍 중 고주파 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 고주파 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화(예컨대, 0도 → 90도 → 180도 → 270도 →360도의 순서)에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 고주파 PCM 데이터와, 상기 기준 사인파들 중 저주파 신호 파형의 1주기에 대하여 상기 고주파 샘플링 시간별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 저주파 PCM 데이터를 저주파 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 저장한다(S100).
이 경우, 상기 n=8이라면 각 기준 사인파 쌍 중 고주파 신호 파형의 1주기에 대한 고주파 샘플링 시간 Δt=T/28이 되므로 샘플링 개수는 2n=256개가 되지만, 상기 저주파 시호 파형의 1주기에 대한 샘플링 개수는 2n=256개보다 더 많아진다.
상기 테이블 메모리(11)에 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들에 대한 PCM 데이터의 저장이 완료되면, 상기 마이크로프로세서(10)는 입력포트를 통해 외부 입력 장치(예컨대, 휴대폰, 유무선 전화기, TV, 에어컨, 냉장고 등과 같은 각종 전자제품이나 정보기기의 작동 제어를 위한 키 매트릭스)의 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 있는지를 판별한다(S102).
만약, 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 없으면, 상기 마이크로프로세서(10)의 CPU(14)는 아날로그 신호 발생과 무관한 다른 작업을 수행하며(S103), 반면에 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서(10)에 입력되면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 특정 DTMF 아날로그 신호를 발생하기 위한 특정 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정한다(S104).
이때, 상기 인터벌 시간은 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들의 각 기준 사인파 쌍 중 고주파 신호 파형의 1주기에 대한 특정 고주파 샘플링 시간(Δt=T/2n)으로 설정하는 것이 바람직하며, 이에 따라서 상기 마이크로프로세서(10)의 CPU(14)는 상기 인터벌 타이머(13)의 인터럽트가 발생하지 않는 시간 동안에는 아날로그 신호 발생과 무관한 다른 작업을 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이 특정 인터벌 시간이 설정되면, 이때부터 마이크로프로세서(10)는 상기 인터벌 타이머(13)가 상기 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 DTMF 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생하는가를 판별한다(S106).
만약, 인터럽트가 발생하지 않으면 상기 마이크로프로세서(10)는 인터럽트가 발생할 때까지 다른 작업을 수행하며(S108), 인터럽트가 발생하면 상기 테이블 메모리(11)에 저장된 첫번째 테이블 카운터 값의 고주파 PCM 데이터와 저주파 PCM 데이터를 합하여 마이크로프로세서(10)의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리(11)의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리의 카운터 값이 상기 저주파 샘플링 개수와 일치하는지 판별한다(S110,S112,S114).
상기 S110, S112, S114의 과정은 상기 카운터 값이 상기 저주파 샘플링 개수와 일치할 때까지 반복해서 수행되고, 그 결과 상기 카운터 값이 상기 저주파 샘플링 개수와 일치하면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 카운터 값을 초기화한 후 새로운 DTMF 아날로그 신호 발생 요청을 대기한다(S116).
[실시예 2]
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법을 나타낸 플로차트이다.
본 발명의 제2 실시예는 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파들의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들에 대한 PCM 데이터를 이용하여 특정 인터벌 시간 간격으로 마이크로프로세서의 출력을 제어함으로써 DTMF 아날로그 신호를 발생하는 방법이다.
상기 DTMF 아날로그 신호 파형들로는 상기한 표 2에 나타낸 바와 같이 통상의 유무선 전화기에서 사용하는 기준 사인파 쌍을 조합하여 미리 생성한 DTMF 아날로그 신호 파형들을 이용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은 다음과 같이 수행된다.
최초에, 상기 테이블 메모리(11)에 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파들의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들의 각 DTMF 아날로그 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 PCM 데이터를 샘플링 개수(2n 개)와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 저장한다(S200).
이 경우, 상기 n=8이라면 각 DTMF 아날로그 신호 파형의 1주기에 대한 샘플링 시간 Δt=T/28이 되므로 샘플링 개수는 2n=256개가 된다.
상기 테이블 메모리(11)에 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파들의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들에 대한 PCM 데이터의 저장이 완료되면, 상기 마이크로프로세서(10)는 입력포트를 통해 외부 입력 장치(예컨대, 휴대폰, 유무선 전화기, TV, 에어컨, 냉장고 등과 같은 각종 전자제품이나 정보기기의 작동 제어를 위한 키 매트릭스)의 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 있는지를 판별한다(S202).
만약, 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 없으면, 상기 마이크로프로세서(10)의 CPU(14)는 아날로그 신호 발생과 무관한 다른 작업을 수행하며(S203), 반면에 특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서(10)에 입력되면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 특정 DTMF 아날로그 신호를 발생하기 위한 특정 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정한다(S204).
이때, 상기 인터벌 시간은 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파들의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들의 각 DTMF 아날로그 신호 파형의 1주기에 대한 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)으로 설정하는 것이 바람직하며, 이에 따라서 상기 마이크로프로세서(10)의 CPU(14)는 상기 인터벌 타이머(13)의 인터럽트가 발생하지 않는 시간 동안에는 아날로그 신호 발생과 무관한 다른 작업을 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이 특정 인터벌 시간이 설정되면, 이때부터 마이크로프로세서(10)는 상기 인터벌 타이머(13)가 상기 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 DTMF 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생하는가를 판별한다(S206).
만약, 인터럽트가 발생하지 않으면 상기 마이크로프로세서(10)는 인터럽트가 발생할 때까지 다른 작업을 수행하며(S208), 인터럽트가 발생하면 상기 테이블 메모리(11)에 저장된 첫번째 테이블 카운터 값의 PCM 데이터를 마이크로프로세서(10)의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리(11)의 카운터 값이 상기 샘플링 개수(2n 개)와 일치하는지 판별한다(S210,S212,S214).
상기 S210, S212, S214의 과정은 상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수(2n 개)와 일치할 때까지 반복해서 수행되고, 그 결과 상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수(2n 개)와 일치하면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 카운터 값을 초기화한 후 새로운 DTMF 아날로그 신호 발생 요청을 대기한다(S216).
[실시예 3]
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법을 나타낸 플로차트이다.
본 발명의 제3 실시예는 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들에 대한 PCM 데이터를 이용하여 특정 인터벌 시간 간격으로 마이크로프로세서의 출력을 제어함으로써 FSK 아날로그 신호를 발생하는 방법이다.
상기 FSK 아날로그 신호 파형들은 0과 1 비트들을 2 종류의 주파수, 즉 0 비트를 저주파에 1 비트를 고주파에 각각 대응시켜 발생하는 아날로그 신호 파형으로서, 통상적으로 저속 비동기식으로 200~1200 bps 정도의 데이터 전송에 많이 사용된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은 다음과 같이 수행된다.
최초에, 상기 테이블 메모리(11)에 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들 중 상기 0 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 0 비트용 PCM 데이터와, 상기 1 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 1 비트용 PCM 데이터를 각각의 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 저장한다(S300).
이 경우, 상기 n=8이라면 각 FSK 아날로그 신호 파형의 1주기에 대한 샘플링 시간 Δt=T/28이 되므로 샘플링 개수는 2n=256개가 된다.
상기 테이블 메모리(11)에 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들에 대한 PCM 데이터의 저장이 완료되면, 상기 마이크로프로세서(10)는 입력포트를 통해 외부 입력 장치(예컨대, 휴대폰, 유무선 전화기, TV, 에어컨, 냉장고 등과 같은 각종 전자제품이나 정보기기의 작동 제어를 위한 키 매트릭스)의 특정 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 있는지를 판별한다(S302).
만약, 특정 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 없으면, 상기 마이크로프로세서(10)의 CPU(14)는 아날로그 신호 발생과 무관한 다른 작업을 수행하며(S303), 반면에 특정 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서(10)에 입력되면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 특정 FSK 아날로그 신호를 발생하기 위한 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정한다(S304).
이때, 상기 인터벌 시간은, 예컨대 1200 bps의 데이터 전송을 위한 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 있는 경우, 1200 bps의 데이터의 첫 번째 비트가 0 혹은 1 중 어느 하나인가를 판별한 결과에 따라서 0 비트 혹은 1 비트 신호를 나타내는 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파의 인터벌 시간으로 설정한다.
또한, 상기 인터벌 시간은 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들 중 상기 0 비트용 기준 사인파의 1주기에 대한 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n) 혹은 상기 1 비트용 기준 사인파의 1주기에 대한 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)으로 설정하는 것이 바람직하며, 이에 따라서 상기 마이크로프로세서(10)의 CPU(14)는 상기 인터벌 타이머(13)의 인터럽트가 발생하지 않는 시간 동안에는 아날로그 신호 발생과 무관한 다른 작업을 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이 특정 인터벌 시간이 설정되면, 이때부터 마이크로프로세서(10)는 상기 인터벌 타이머(13)가 상기 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 FSK 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생하는가를 판별한다(S306).
만약, 인터럽트가 발생하지 않으면 상기 마이크로프로세서(10)는 인터럽트가 발생할 때까지 다른 작업을 수행하며(S308), 인터럽트가 발생하면 상기 테이블 메모리(11)에 저장된 첫번째 테이블 카운터 값의 PCM 데이터를 마이크로프로세서(10)의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리(11)의 카운터 값이 상기 샘플링 개수(2n 개)와 일치하는지 판별한다(S310,S312,S314).
상기 S310, S312, S314의 과정은 상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수(2n 개)와 일치할 때까지 반복해서 수행되고, 그 결과 상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수(2n 개)와 일치하면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 카운터 값을 초기화한 후(S316), 다음 신호 파형을 만들 필요가 있는지를 판별한다(S318).
이때, 만약 다음 신호 파형을 만들 필요가 없으면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 S302의 과정으로 리턴하여 새로운 FSK 아날로그 신호 발생 요청을 대기한다.
반면에, 상기 다음 신호 파형을 만들 필요가 있으면 상기 마이크로프로세서(10)는 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정할 필요가 있는지 판별한다(S320). 이 경우는 이전의 신호 파형이 0 비트에 대응하는 아날로그 신호 파형일 때 다음 신호 파형이 1 비트에 대응하는 아날로그 신호 파형을 만들어야 하거나, 그 반대의 경우에 해당하며, 예컨대 1200 bps의 데이터 전송을 위한 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 있는 경우 전송 데이터 0 비트와 1 비트가 바뀔 때마다 다른 인터벌 시간을 설정해야 한다.
만약, 상기 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정할 필요가 있으면, 즉 전송 데이터 0 비트와 1 비트가 바뀌면 상기 마이크로프로세서(10)는 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정한 후, 상기 S306 과정으로 리턴한다(S322).
반대로, 상기 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머(13)에 설정할 필요가 없으면, 즉 전송 데이터 0 비트와 1 비트가 바뀌지 않으면 상기 마이크로프로세서(10)는 상기 S306 과정으로 리턴하여, 새로운 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 있을 때까지 상기한 S306 내지 S322의 과정을 반복해서 수행한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, PCM 데이터를 변경 저장하고 특정 인터벌 시간 간격으로 마이크로프로세서의 출력을 제어하는 것만으로 다양한 주파수의 아날로그 신호를 발생할 수 있으므로, 종래의 아날로그 신호 발생 전용 IC를 마이크로프로세서와 별도로 구비하거나 종래의 하드웨어 IP를 마이크로프로세서에 별도로 내장할 필요가 없으며, 2가지 이상의 아날로그 신호 발생을 필요로 하는 임베디드 시스템의 구현 등과 같이 나날이 급변하는 IT 시장의 기술 요구에 신속히 대응할 수 있다.

Claims (6)

  1. 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들의 각 기준 사인파 쌍 중 고주파 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 고주파 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 고주파 PCM 데이터와, 상기 기준 사인파들 중 저주파 신호 파형의 1주기에 대하여 상기 고주파 샘플링 시간별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 저주파 PCM 데이터를 저주파 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 마이크로프로세서의 테이블 메모리에 미리 저장하는 제1 과정과;
    특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서에 입력되면 상기 마이크로프로세서가 상기 특정 DTMF 아날로그 신호를 발생하기 위한 특정 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정하는 제2 과정;
    상기 인터벌 타이머가 상기 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 DTMF 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생할 때마다 해당 샘플링 시간대의 고주파 PCM 데이터와 저주파 PCM 데이터를 합하여 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리의 카운터 값이 상기 저주파 샘플링 개수와 일치하는지 판별하는 제3 과정; 및
    상기 카운터 값이 상기 저주파 샘플링 개수와 일치하면 상기 카운터 값을 초기화한 후 새로운 DTMF 아날로그 신호 발생 요청을 대기하는 제4 과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인터벌 시간은 서로 다른 주파수를 갖는 DTMF 아날로그 신호 발생용 기준 사인파 쌍들의 각 기준 사인파 쌍 중 고주파 신호 파형의 1주기에 대한 특정 고주파 샘플링 시간(Δt=T/2n)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법.
  3. 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파들의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들의 각 DTMF 아날로그 신호 파형의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 PCM 데이터를 샘플링 개수(2n 개)와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 마이크로프로세서의 테이블 메모리에 미리 저장하는 제1 과정과;
    특정 DTMF 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서에 입력되면 상 기 마이크로프로세서가 상기 특정 DTMF 아날로그 신호를 발생하기 위한 특정 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정하는 제2 과정;
    상기 인터벌 타이머가 상기 특정 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 DTMF 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생할 때마다 해당 샘플링 시간대의 PCM 데이터를 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리의 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하는지 판별하는 제3 과정; 및
    상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하면 상기 카운터 값을 초기화한 후 새로운 DTMF 아날로그 신호 발생 요청을 대기하는 제4 과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 인터벌 시간은 서로 다른 주파수를 갖는 한 쌍의 기준 사인파들의 조합에 의해 생성된 DTMF 아날로그 신호 파형들의 각 DTMF 아날로그 신호 파형의 1주기에 대한 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법.
  5. 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들 중 상기 0 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 0 비트용 PCM 데이터와, 상기 1 비트용 기준 사인파의 1주기에 대하여 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)별로 샘플링하면서 위상 변화에 따른 진폭을 2n 개의 전압 레벨로 양자화하여 구한 1 비트용 PCM 데이터를 각각의 샘플링 개수와 대응하는 테이블 카운터 값으로 식별 가능하도록 마이크로프로세서의 테이블 메모리에 미리 저장하는 제1 과정과;
    특정 FSK 아날로그 신호 발생 요청이 상기 마이크로프로세서에 입력되면 상기 마이크로프로세서가 상기 특정 FSK 아날로그 신호를 발생하기 위한 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정하는 제2 과정;
    상기 인터벌 타이머가 상기 인터벌 시간 간격으로 상기 특정 FSK 아날로그 신호 발생을 위한 인터럽트를 발생할 때마다 해당 샘플링 시간대의 PCM 데이터를 마이크로프로세서의 출력포트로 출력하여 DA변환 및 필터링한 다음 상기 테이블 메모리의 카운터 값을 1씩 증가한 후, 상기 테이블 메모리의 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하는지 판별하는 제3 과정;
    상기 카운터 값이 상기 샘플링 개수와 일치하면 상기 카운터 값을 초기화한 후 다음 신호 파형을 만들 필요가 있는지를 판별하여 다음 신호 파형을 만들 필요가 없으면 상기 제2 과정으로 리턴하여 새로운 FSK 아날로그 신호 발생 요청을 대 기하는 제4 과정;
    상기 다음 신호 파형을 만들 필요가 있으면 다른 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정할 필요가 있는지 판별하는 제5 과정;
    상기 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머에 설정할 필요가 있으면 다른 인터벌 시간을 인터벌 타이머에 설정한 후, 상기 제3 과정으로 리턴하는 제 6과정; 및
    상기 다른 인터벌 시간을 상기 인터벌 타이머에 설정할 필요가 없으면 상기 제3 과정으로 리턴하는 제 7과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 인터벌 시간은 0과 1의 디지털 비트 신호를 나타내는 서로 다른 주파수의 FSK 아날로그 신호 발생용 기준 사인파들 중 상기 0 비트용 기준 사인파의 1주기에 대한 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n) 혹은 상기 1 비트용 기준 사인파의 1주기에 대한 특정 샘플링 시간(Δt=T/2n)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 아날로그 신호 발생 방법.
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US5187721A (en) 1987-03-04 1993-02-16 National Semiconductor Corporation Frequency shift keying modulator
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