KR100732830B1 - 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치 - Google Patents

임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속 동기 디지털 데이타 통신방식과 차동신호 전송방식을 이용하여 타겟 임베디드 시스템의 전자회로와 CPU 펌웨어를 실시간으로 디버깅하거나 고속의 동작상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치에 관한 것으로, 이는 동기 데이타 통신방식의 디지털 클럭신호와 디지털 데이타 신호 및 차동신호 구동기 작동신호를 발생시키는 한편, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호를 입력받는 MCU/DSP와, 디지털 클럭신호를 차동신호로 치환하는 제1 차동신호 구동기와, 디지털 데이타 신호를 차동신호로 치환하는 제2 차동신호 구동기와, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 차동신호를 역치환하는 제3 차동신호 수신기로 이루어진 타겟 임베디드 시스템과, 디지털 클럭 차동신호를 역치환하는 제1 차동신호 수신기와, 디지털 데이타 차동신호를 역치환하는 제2 차동신호 수신기와, 모니터링 데이타 패킷 전송 시작신호를 차동신호로 치환하는 제3 차동신호 구동기로 이루어진 실시간 모니터링 장비와, 제1 차동신호 구동기와 제1 차동신호 수신기를 접속시키는 제1 피복전선쌍과, 제2 차동신호 구동기와 제2 차동신호 수신기를 접속시키는 제2 피복전선쌍과, 제3 차동신호 구동기와 제3 차동신호 수신기를 접속시키는 제3 피복전선쌍과, 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장비의 로직 그라운드를 상호 접속시키는 로직 그라운드선으로 이루어진 전송선로로 구성됨을 특징으로 한다.
임베디드 시스템, 고속 실시간 모니터링

Description

임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치 {HIGH-SPEED REAL-TIME MONITORING DEVICE FOR EMBEDDED SYSTEMS}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상세회로도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상세회로도.
도 3은 본 발명의 차동신호 구동기와 수신기의 연결 구성방식 회로도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 타겟 임베디드 시스템 12: 제1 차동신호 구동기
14: 제2 차동신호 구동기 15: 제3 차동신호 수신기
21: 디지털 클럭신호 22: 차동신호 구동기 작동신호
23: 디지털 데이타 신호
24: 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호
30: 실시간 모니터링 장비 31: 제1 차동신호 수신기
32: 제2 차동신호 수신기 33: 제3 차동신호 구동기
51,52: 제1 피복전선쌍 53,54: 제2 피복전선쌍
55,56: 제3 피복전선쌍 57: 로직 그라운드선
본 발명은 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속 동기 디지털 데이타 통신방식과 차동신호 전송방식을 이용하여, 실시간 모니터링 장비로 타겟 임베디드 시스템의 전자회로와 CPU 펌웨어를 실시간으로 디버깅하거나 고속의 동작상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치에 관한 것이다.
유무선 통신시스템, 네트워크 장비, 산업용 자동화 기기, 의료용 전자기기, 사무용 기기, 가전기기, 오디오/비디오 기기, 차량용 전자장치, 우주항공기용 전자장치 등 대부분의 디지털 전자기기 및 전자장비와 같은 임베디드 시스템에서는 CPU로 사용되는 MCU(마이크로콘트롤러)나 DSP(디지털 신호 처리기)가 디지털 데이타의 고속 연산뿐만 아니라 신호처리 및 제어 등을 수행함으로써 임베디드 시스템의 작동을 가능하게 하는데, 임베디드 시스템의 모니터링 장치는 그러한 임베디드 시스템을 개발할 때에 하드웨어적인 전자회로 또는 CPU의 펌웨어를 검증하고 디버깅하기 위하여 반드시 필요할 뿐만 아니라, 이미 설치되어 고유의 임무를 수행 중인 임베디드 시스템의 성능 및 동작상태를 주기적으로 평가하기 위해서도 필요하다.
그런데, 임베디드 시스템의 다양한 기능 추가 및 고성능의 필요성과 함께, CPU 제조기술의 발전에 따라서 MCU/DSP의 동작속도는 갈수록 빨라지고 있다. 예를들어, MCU/DSP의 동작속도가 100 MHz를 넘어서 수 백 MHz에 이르는 제품이 등장하 고 있는 실정이다.
그러나, 종래 임베디드 시스템의 모니터링 장치는 일반적으로 MCU/DSP의 외부접속 주변모듈 중의 하나인 SCI 혹은 UART 포트와 비동기 통신방식인 RS-232C 규격으로 통신함으로 인하여, 타겟 임베디드 시스템에서 모니터링 장비로 디지털 데이타를 전송할 수 있는 최대 전송속도가 대략 100 kBPS 수준에 불과하기 때문에, 고속으로 동작하는 고성능 임베디드 시스템을 실시간으로 모니터링하는데 많은 문제점이 있었다.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 고속 동기 디지털 데이타 통신방식과 차동신호 전송방식을 이용하여, 상호 인접해 있지 않고 일백 미터 이상 멀리 떨어진 거리에서도 실시간 모니터링 장비로 타겟 임베디드 시스템의 전자회로와 CPU 펌웨어를 실시간으로 디버깅하거나 고속의 동작상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치는, 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장치가 고속 동기 디지털 데이타 통신방식으로 통신함에 있어서, 타겟 임베디드 시스템은 주형식으로 동작하고 실시간 모니터링 장치는 종형식으로 동작하면서, 타겟 임베디드 시스템의 MCU/DSP는 실시간 모니터링 장비로부터 제3 피복전선쌍을 경유하여 수신된 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호가 긍정일 때만 외부 접속모듈인 동기 데이타 통신 포트를 통해 수십 MBPS의 전송속도로 디지털 클럭신호와 모니터링 데이타 패킷을 출력하고, 타겟 임베디드 시스템의 제1 차동신호 구동기는 이 디지털 클럭신호를 차동신호로 치환해서 제1 피복전선쌍을 경유하여 실시간 모니터링 장비로 송신함과 동시에 제2 차동신호 구동기는 이 모니터링 데이타 패킷을 차동신호로 치환해서 제2 피복전선쌍을 경유하여 실시간 모니터링 장비로 송신하면, 실시간 모니터링 장비는 제1 차동신호 수신기를 통하여 디지털 클럭신호를 수신함과 동시에 제2 차동신호 수신기를 통하여 모니터링 데이타 패킷을 수신함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시에에 따른 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치의 회로도로서, 타겟 임베디드 시스템(10)과 실시간 모니터링 장비(30), 제1 피복전선쌍(51,52), 제2 피복전선쌍(53,54), 제3 피복전선쌍(55,56)과 로직 그라운드선(57)으로 구성된다.
타겟 임베디드 시스템(10)은 고속 동기 디지털 데이타 통신의 주형식으로 동작하면서, 동기 데이타 통신방식의 주기적인 디지털 클럭신호(21)와 차동신호 구동기 작동신호(22)와 동기 데이타 통신방식의 디지털 데이타 신호(23)를 발생시키는 한편, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(24)를 입력받는 MCU/DSP(20)와, 작동신호(11)가 로우일 때에만 활성화되어 디지털 클럭신호(21)를 단극 차동신호로 치환하여 전송하는 제1 차동신호 구동기(12)와, 작동신호(11)가 로우일 때에만 활성화 되어 디지털 데이타 신호(23)를 단극 차동신호로 치환하여 전송하는 제2 차동신호 구동기(14)와, 전송받은 모니터링 데이타 패킷 전송시작 차동신호를 역치환하여 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(24)로 복구하는 제3 차동신호 수신기(15)로 구성된다.
그리고 실시간 모니터링 장비(30)는 고속 동기 디지털 데이타 통신의 종형식으로 동작하면서, 전송받은 디지털 클럭 차동신호를 역치환하여 디지털 클럭신호(SCLK0)로 복구하는 제1 차동신호 수신기(31)와, 전송받은 디지털 데이타 차동신호를 역치환하여 디지털 데이타 신호(MOSI0)로 복구하는 제2 차동신호 수신기(32)와, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(INIT-TRGT0)를 단극 차동신호로 치환하여 전송하는 제3 차동신호 구동기(33)로 구성된다.
한편, 도면중 미설명 부호 R1,R2,R3은 각각 제1 피복전선쌍(51,52), 제2 피복전선쌍(53,54), 제3 피복전선쌍(55,56)의 임피던스 종단저항이며, R4,R5,R6은 각각 제1 차동신호 수신기(31), 제2 차동신호 수신기(32), 제3 차동신호 수신기(15)의 입력선 개방 안전보증용 풀업 저항이며, R7,R8,R9는 각각 제1 차동신호 수신기(31), 제2 차동신호 수신기(32), 제3 차동신호 수신기(15)의 입력선 개방 안전보증용 풀다운 저항이며, R10은 차동신호 구동기 작동신호(22)의 풀업저항이며, R11,R12는 로직 그라운드선(57)의 과전류 방지용 저항이다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명한다.
타겟 임베디드 시스템(10)의 MCU/DSP(20)는, 범용 입출력 모듈에 속하는 범용 입력핀(INIT-TRGT)으로 입력된 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(24)가 로우 일 경우에만, 동기 디지털 데이타 통신모듈의 디지털 클럭신호핀(SCLK)으로 수십 MBPS의 고속 디지털 클럭신호(21)를 출력함과 동시에 디지털 데이타 출력핀(MOSI)으로 모니터링 데이타 패킷의 디지털 데이타 신호(23)를 수십 MBPS의 전송속도로 출력한다. 그리고 범용 입출력 모듈에 속하는 범용 출력핀(EN-DRV)으로 차동신호 구동기 작동신호(22)를 출력하는데, 제1,2 차동신호 구동기(12)(14)를 활성화시키려고 할 경우에는 차동신호 구동기 작동신호(22)로 로우를 출력하여 제1,2 차동신호 구동기(12)(14)의 작동신호(11)(13)를 로우로 만들고, 제1,2 차동신호 구동기(12)(14)를 비활성화시키려고 할 경우에는 차동신호 구동기 작동신호(22)로 하이를 출력하여 제1,2 차동신호 구동기(12)(14)의 작동신호(11)(13)를 하이로 만든다.
타겟 임베디드 시스템(10)의 제1 차동신호 구동기(12)가 디지털 클럭신호(21)의 단극 차동신호를 제1 피복전선쌍(51,52)을 통하여 전송할 때, 출력핀 중에서 작은 원 표시가 없는 핀으로 출력되는 단극 차동신호의 정신호는 피복전선(51)을 통하여 전송되며, 작은 원이 표시된 핀으로 출력되는 부신호는 피복전선(52)을 통하여 전송되어, 제1 차동신호 수신기(31)의 입력단에서 임피던스 종단저항(R1)을 통하여 병렬로 종단된다. 제1 차동신호 구동기(12)에서 바라본 저항(R1,R4,R7)의 등가저항치가 제1 피복전선쌍(51,52)의 임피던스와 같게되는 임피던스 일치가 성립되기 때문에, 디지털 클럭 차동신호가 제1 차동신호 수신기(31)의 입력단에서 반사되기 어려워서, 멀리 떨어진 실시간 모니터링 장비(30)는 제1 차동신호 수신기(31)로부터 고속의 디지털 클럭신호(SCLK0)를 복구하여 수신할 수 있게 된다.
마찬가지로, 타겟 임베디드 시스템(10)의 제2 차동신호 구동기(14)가 디지털 데이타 신호(23)의 단극 차동신호를 제2 피복전선쌍(53,54)을 통하여 전송할 때, 단극 차동신호의 정신호는 피복전선(53)을 통하여 전송되며, 부신호는 피복전선(54)을 통하여 전송되어, 제2 차동신호 수신기(32)의 입력부에서 임피던스 종단저항(R2)을 통하여 병렬로 종단된다. 제2 차동신호 구동기(14)에서 바라본 저항(R2,R5,R8)의 등가저항치가 제2 피복전선쌍(53,54)의 임피던스와 같게되는 임피던스 일치가 성립되기 때문에, 디지털 데이타 차동신호가 제2 차동신호 수신기(32)의 입력단에서 반사되기 어려워서, 멀리 떨어진 실시간 모니터링 장비(30)는 제2 차동신호 수신기(32)로부터 고속의 디지털 데이타신호(MOSI0)를 복구하여 수신할 수 있게 된다.
또한, 실시간 모니터링 장비(30)의 제3 차동신호 구동기(33)가 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(INIT-TRGT0)의 단극 차동신호를 제3 피복전선쌍(55,56)을 통하여 전송할 때, 단극 차동신호의 정신호는 피복전선(55)을 통하여 전송되며, 부신호는 피복전선(56)을 통하여 전송되어, 제3 차동신호 수신기(15)의 입력단에서 임피던스 종단저항(R3)을 통하여 병렬로 종단된다. 제3 차동신호 구동기(33)에서 바라본 저항(R3,R6,R9)의 등가저항치가 제3 피복전선쌍(55,56)의 임피던스와 같게되는 임피던스 일치가 성립되기 때문에, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 차동신호가 제3 차동신호 수신기(15)의 입력단에서 반사되기 어려워서, 타겟 임베디드 시스템(10)은 제3 차동신호 수신기(15)로부터 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(24) 를 복구하여 수신할 수 있게 된다.
로직 그라운드선(57)은 타겟 임베디드 시스템(10)의 로직 그라운드(Vss1)와 멀리 떨어져 있는 실시간 모니터링 장비(30)의 로직 그라운드(Vss2) 간에 전위차가 발생 시에, 그 전위차로 인한 공통모드 전류가 흐를 수 있도록 하여, 차동신호 송신기와 차동신호 수신기가 서로 오류없이 통신할 수 있도록 해준다. 타겟 임베디드 시스템(10)의 저항(R11)과 실시간 모니터링 장비(30)의 저항(R12)은 로직 그라운드(Vss1)와 로직 그라운드(Vss2) 간의 과도한 전위차로 인하여 발생될 수 있는 과전류로부터 타겟 임베디드 시스템(10)과 실시간 모니터링 장비(30)를 보호해 주는 역할을 한다.
타겟 임베디드 시스템(10)의 제1 차동신호 구동기(12)는 작동신호(11)가 로우인 경우에만 디지털 클럭신호(21)의 하이 혹은 로우 로직상태에 상응하는 차동신호를 출력하고, 작동신호(11)가 하이인 경우에는 차동신호 출력단이 하이 임피던스 상태로 되어서 제1 차동신호 구동기(12)가 제1 피복전선쌍(51,52)에 연결되어 있지 않은 것과 같은 상태가 되며, 마찬가지로 제2 차동신호 구동기(14)도 작동신호(13)가 로우인 경우에만 디지털 데이타 신호(23)의 하이 혹은 로우 로직상태에 상응하는 차동신호를 출력하고, 작동신호(13)가 하이인 경우에는 차동신호 출력단이 하이 임피던스 상태로 되어서 제2 차동신호 구동기(14)가 제2 피복전선쌍(53,54)에 연결되어 있지 않은 것과 같은 상태가 된다. 그리고 차동신호 구동기 작동신호(22)에서 공급전압(Vcc1)에 연결된 풀업저항(R10)은, MCU/DSP(20)의 범용 입출력핀(EN-DRV)이 하이 임피던스 상태인 경우에, 제1,2 차동신호 구동기 작동신호(11)(13)를 하이 로 설정하여 제1,2 차동신호 구동기(12)(14)의 출력단을 하이 임피던스 상태로 만든다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치의 회로도로서, 도 1에 나타낸 제1 실시예와 동일한 구성부분에 대해서는 같은 부호를 사용하여 제1 실시예와 차이점만 설명한다.
도 2에서는, 제1,2 차동신호 구동기(16)(17)가 각각 하이 로직의 작동신호(11)(13)에 의해서만 활성화되며, 이에 따라 차동신호 구동기 작동신호(22)가 풀다운 저항(R20)을 통하여 로직 그라운드(Vss1)에 접속되어지는 것이 제1 실시예와 차이점이다. 따라서 타겟 임베디드 시스템(10)의 제1 차동신호 구동기(16)는 작동신호(11)가 하이인 경우에만 디지털 클럭신호(21)의 하이 혹은 로우 로직상태에 상응하는 차동신호를 출력단으로 출력하고, 작동신호(11)가 로우인 경우에는 차동신호 출력단이 하이 임피던스 상태로 되어서 제1 차동신호 구동기(16)가 제1 피복전선쌍(51,52)에 연결되어 있지 않은 것과 같은 상태가 되며, 제2 차동신호 구동기(17)도 작동신호(13)가 하이인 경우에만 디지털 데이타신호(23)의 하이 혹은 로우 로직상태에 상응하는 차동신호를 출력단으로 출력하고, 작동신호(13)가 로우인 경우에는 차동신호 출력단이 하이 임피던스 상태로 되어서 제2 차동신호 구동기(17)가 제2 피복전선쌍(53,54)에 연결되어 있지 않은 것과 같은 상태가 된다. 그리고 풀다운 저항(R20)은 MCU/DSP(20)의 범용 입출력핀(EN-DRV)이 하이 임피던스 상태인 경우에, 제1,2 차동신호 구동기 작동신호(11)(13)를 로우로 설정하여 제1,2 차동신호 구동기(16)(17)의 출력단을 하이 임피던스 상태로 만 든다.
도 1,2에 있어서, 실시간 모니터링 장비(30)의 제1 차동신호 수신기(31) 입력단에서 공급전압(Vcc2)에 연결된 풀업저항(R4)과 로직 그라운드(Vss2)에 연결된 풀다운 저항(R7)은 제1 차동신호 수신기(31)의 입력선 개방 안전보증용 저항세트로 작용함으로써, 타겟 임베디드 시스템(10)이 연결되어 있지 않거나 제1 차동신호 구동기(12,16)가 하이 임피던스 상태인 경우에, 임피던스 종단저항(R1)에 인가되는 전압치가 제1 차동신호 수신기(31)의 민감 양전압치보다 크도록하여 제1 차동신호 수신기(31)에서 출력되는 디지털 클럭신호(SCLK0)가 하이가 되도록 보장한다.
마찬가지로, 실시간 모니터링 장비(30)의 제2 차동신호 수신기(32) 입력단에서 공급전압(Vcc2)에 연결된 풀업저항(R5)과 로직 그라운드(Vss2)에 연결된 풀다운 저항(R8)은 제2 차동신호 수신기(32)의 입력선 개방 안전보증용 저항세트로 작용함으로써, 타겟 임베디드 시스템(10)이 연결되어 있지 않거나 제2 차동신호 구동기(14,17)가 하이 임피던스 상태인 경우에, 임피던스 종단저항(R2)에 인가되는 전압치가 제2 차동신호 수신기(32)의 민감 양전압치보다 크도록하여 제2 차동신호 수신기(32)에서 출력되는 디지털 데이타신호(MOSI0)가 하이가 되도록 보장한다.
또한, 타겟 임베디드 시스템(10)의 제3 차동신호 수신기(15) 입력단에서 공급전압(Vcc1)에 연결된 풀업저항(R6)과 로직 그라운드(Vss1)에 연결된 풀다운 저항(R9)은 제3 차동신호 수신기(15)의 입력선 개방 안전보증용 저항세트로 작용함으로써, 실시간 모니터링 장비(30)가 연결되어 있지 않거나 제3 차동신호 구동기(33)가 하이 임피던스 상태인 경우에, 임피던스 종단저항(R3)에 인가되는 전 압치가 제3 차동신호 수신기(15)의 민감 양전압치보다 크도록하여 제3 차동신호 수신기(15)에서 출력되는 실시간 모니터링 데이타 패킷 전송 시작신호(24)가 하이가 되도록 보장한다.
한편, 본 발명에 있어서, 한 개의 피복전선쌍 양끝에서 차동신호 구동기의 출력단과 차동신호 수신기의 입력단 및 입력선 개방 안전보증용 저항세트를 접속하는 방법으로는 반드시 도 1,2에 나타낸 구성만 가능한 것은 아니며, 도 3에서와 같이 4 종류의 구성 (A),(B),(C),(D)가 가능한데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
구성 (A)에서는, 차동신호 구동기(71)의 정신호 출력핀과 부신호 출력핀이 각각 차동신호 수신기(81)의 정신호 입력핀과 부신호 입력핀에 똑바로 연결되어지며, 차동신호 수신기(81)의 정신호 입력핀에는 풀업저항(Rb)이, 부신호 입력핀에는 풀다운 저항(Rb)이 설치되어 있음으로 인하여, 입력선 개방 시에 차동신호 수신기(81)의 출력신호(91)는 하이가 된다. 따라서 차동신호 구동기(71)의 입력신호(61)는, 긍정이 아닌 부정 데이타 전송 시에 하이 로직상태로 설정되어 있어야 한다.
구성 (B)에서는, 차동신호 구동기(72)의 부신호 출력핀과 정신호 출력핀이 각각 차동신호 수신기(82)의 정신호 입력핀과 부신호 입력핀에 엇갈리게 연결되어지며, 차동신호 수신기(82)의 정신호 입력핀에는 풀업저항(Rb)이, 부신호 입력핀에는 풀다운 저항(Rb)이 설치되어 있음으로 인하여, 입력선 개방 시에 차동신호 수신기(82)의 출력신호(92)는 하이가 된다. 따라서 차동신호 구동기(72)의 입력신호(62)는 부정 데이타 전송 시에 하이 로직상태로 설정되어 있어야 한다.
구성 (C)에서는, 차동신호 구동기(73)의 부신호 출력핀과 정신호 출력핀이 각각 차동신호 수신기(83)의 부신호 입력핀과 정신호 입력핀에 똑바로 연결되어지며, 차동신호 수신기(83)의 부신호 입력핀에는 풀업저항(Rb)이, 정신호 입력핀에는 풀다운 저항(Rb)이 설치되어 있음으로 인하여, 입력선 개방 시에 차동신호 수신기(83)의 출력신호(93)는 로우가 된다. 따라서 차동신호 구동기(73)의 입력신호(63)는 부정 데이타 전송 시에 로우 로직상태로 설정되어 있어야 한다.
끝으로 구성 (D)에서는, 차동신호 구동기(74)의 정신호 출력핀과 부신호 출력핀이 각각 차동신호 수신기(84)의 부신호 입력핀과 정신호 입력핀에 엇갈리게 연결되어지며, 차동신호 수신기(84)의 부신호 입력핀에는 풀업저항(Rb)이, 정신호 입력핀에는 풀다운 저항(Rb)이 설치되어 있음으로 인하여, 입력선 개방 시에 차동신호 수신기(84)의 출력신호(94)는 로우가 된다. 따라서 차동신호 구동기(74)의 입력신호(64)는 부정 데이타 전송 시에 로우 로직상태로 설정되어 있어야 한다.
이제, 상세회로도 1과 도 3의 관게를 살펴보면, 도 1에서 제1 피복전선쌍(51,52)에 접속되어진 제1 차동신호 구동기(12)와 수신기(31), 제2 피복전선쌍(53,54)에 접속되어진 제2 차동신호 구동기(14)와 수신기(32) 및 제3 피복전선쌍(55,56)에 접속되어진 제3 차동신호 구동기(33)와 수신기(15)는 각각 도 3에서 나타낸 구성 (A)로 상호 연결되어져 있으며, 타겟 임베디드 시스템(10)과 실시간 모니터링 장비(30)가 서로 연결되어 있지 않은 경우에, 실시간 모니터링 장비(30)에서 디지털 클럭신호(SCLK0)와 디지털 데이타 신호(MOSI0)의 로직상태는 하이가 되며, 타겟 임베디드 시스템(10)에서 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(24)의 로직상태도 하이가 된다. 그러므로 타겟 임베디드 시스템(10)과 실시간 모니터링 장비(30)가 서로 연결되어져서 동기 데이타 통신을 비실행 중인 경우에, MCU/DSP(20)는 디지털 클럭신호(21)를 하이로 설정하고, 실시간 모니터링 장비(30)는 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(INIT-TRGT0)를 하이로 설정한다.
만약, 도 1에서 제1 차동신호 구동기와 수신기 또는 제2 차동신호 구동기와 수신기 또는 제3 차동신호 구동기와 수신기가 도 3에서 나타낸 구성 (B) 또는 (C) 또는 (D)의 방법으로 상호 접속되어진다면, 타겟 임베디드 시스템(10)과 실시간 모니터링 장비(30)가 서로 연결되어져서 동기 데이타 통신을 비실행 중인 경우에는 상기에서 설명된 바와 같이, 입력선 개방 시에 차동신호 수신기의 출력신호가 하이 또는 로우 로직상태로 되는지를 고려하여 차동신호 수신기와 짝을 이루는 차동신호 구동기의 입력신호를 하이 또는 로우 로직상태로 설정하여야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 모니터링 장비가 타겟 임베디드 시스템과 고속 동기 디지털 데이타 통신방식을 통하여 모니터링 데이타 패킷을 수신함으로써, 개발 중인 타겟 임베디드 시스템의 전자회로와 CPU 펌웨어를 실시간으로 디버깅할 수 있을 뿐만 아니라, 이미 설치되어 고유의 임무를 수행 중인 타겟 임베디드 시스템의 성능 및 고속 동작상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
또한, 모니터링 장비가 임피던스 종단저항으로 종단된 피복전선쌍을 이용한 차동신호 전송방식을 통해서 타겟 임베디드 시스템의 모니터링 데이타 패킷을 수신 함으로써, 작업환경적인 상황으로 인하여 타겟 임베디드 시스템과 모니터링 장비가 서로 인접해 있지 않고 일백 미터 이상 멀리 떨어져 있는 경우에도, 실시간으로 타겟 임베디드 시스템을 디버깅하거나 타겟 임베디드 시스템의 성능 및 고속 동작상태를 모니터링할 수 있다.
그리고 타겟 임베디드 시스템의 MCU/DSP는 동기 데이타 통신방식 디지털 클럭신호(21)를 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장비가 제1 차동신호 구동기(12)와 제1 차동신호 수신기(31)의 연결 구성방식에 따라서 상호 내정한 극성으로 설정한 연후에, 제1,2 차동신호 구동기(12,14 또는 16,17)를 활성화시킬 뿐만 아니라, 실시간 모니터링 장비가 모니터링 데이타 패킷 전송 시작신호(INIT-TRGT0)를 제3 차동신호 구동기(33)와 제3 차동신호 수신기(15)의 연결 구성방식에 따라서 로우 또는 하이로 설정한 연후에, 타겟 임베디드 시스템이 모니터링 데이타 패킷을 생성하고 이를 실시간 모니터링 장비로 전송함으로써 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장비 간에 발생할 수 있는 고속 동기 디지털 데이타 통신 상의 오류를 방지하는 효과가 있다.
또한, 타겟 임베디드 시스템의 차동신호 수신기(15)와 실시간 모니터링 장비의 차동신호 수신기(31,32) 입력단에 각각 입력선 개방 안전보증용 풀업/풀다운 저항세트를 설치함으로써 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장비가 서로 전기적으로 연결되어 있지 않더라도, 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장비가 오작동하지 않는 효과가 있다.
한편, 동기 데이타 통신방식으로 MCU/DSP의 외부접속 통신모듈인 SPI(Serial Peripheral Interface) 모듈을 이용하면 최대 20 MBPS의 전송속도로 통신할 수 있고, 그런 경우에 차동신호 전송방식으로는 LVDS(TIA/EIA-644 규격) 전송방식을 사용하는 것보다 RS-422(TIA/EIA-422-B 규격) 전송방식을 사용함이 전송선로에 미치는 노이즈 영향과 전송거리면에서 더 유리하며, 피복전선쌍으로는 꼬이지 않은 피복전선쌍보다 꼬인 피복전선쌍을 이용함이 전송선로의 설치 환경에 따른 노이즈 영향과 EMI 및 전송거리면에서 훨씬 더 유리하다.
꼬인 피복전선쌍으로는 일반적으로 가장 많이 쓰이는 랜 규격인 이더넷의 통신선로에 사용되는 CAT5 4쌍 UTP 또는 STP 케이블을 이용할 수 있는데, 크로스 형식이 아닌 다이렉트 형식을 사용하여, 4쌍 중에 3쌍은 각각 디지털 클럭 신호선쌍(51,52), 디지털 데이타 신호선쌍(53,54)과 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호선쌍(55,56)으로 이용하고 나머지 1쌍은 로직 그라운드선(57)으로 이용할 수 있으며, 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장비의 접속 커넥터로는 이더넷 통신에 사용되는 RJ-45 8핀 커넥터를 이용할 수 있는데, 다이렉트 형식 CAT5 4쌍 UTP/STP 케이블의 양쪽 끝에 설치된 RJ-45 8핀 커넥터의 3번 핀과 6번 핀에 접속되어 있는 꼬인 피복전선쌍을 로직 그라운드선(57)으로 이용할 수 있다.

Claims (2)

  1. 타겟 임베디드 시스템과 실시간 모니터링 장비가 고속 동기 디지털 데이타 통신방식으로 상호 통신하면서, 타겟 임베디드 시스템은 주형식으로 동작하고, 실시간 모니터링 장비는 종형식으로 동작하며, 상호간에 연결된 피복전선쌍을 통하여 디지털 데이타를 차동신호 전송방식으로 송수신하는 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치에 있어서,
    동기 데이타 통신방식의 디지털 클럭신호(21)와 디지털 데이타 신호(23) 및 차동신호 구동기 작동신호(22)를 발생시키는 한편, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(24)를 입력받는 MCU/DSP(20)와, 이 차동신호 구동기 작동신호(22)에 접속된 작동신호(11)가 로우 또는 하이인 경우에만 활성화되어서 입력된 이 디지털 클럭신호(21)를 차동신호로 치환하여 제1 피복전선쌍(51,52)으로 출력하는 제1 차동신호 구동기(12 혹은 16)와, 이 차동신호 구동기 작동신호(22)에 접속된 작동신호(13)가 로우 또는 하이인 경우에만 활성화되어서 입력된 이 디지털 데이타 신호(23)를 차동신호로 치환하여 제2 피복전선쌍(53,54)으로 출력하는 제2 차동신호 구동기(14 혹은 17)와, 제3 피복전선쌍(55,56)으로부터 실시간 모니터링 장비(30)에서 발생된 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(INIT-TRGR0)의 차동신호를 입력받아서 이 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(24)로 역치환하여 이 MCU/DSP(20)로 출력하며, 입력단에 입력선 개방 안전보증용 저항세트(R6,R9)가 설치되어 있는 제3 차동신호 수신기(15)로 이루어지고, 이 제1,2 차동신호 구동기(12,14 혹은 16,17)의 활성화 작동신호(11)(13)가 로우 또는 하이임에 따라서 이 차동신호 구동기 작동신호(22)에 풀업저항(R10) 또는 풀다운 저항(R20)이 설치되어지는 타겟 임베디드 시스템(10)과;
    제1 피복전선쌍(51,52)으로부터 이 타겟 임베디드 시스템(10)에서 발생된 디지털 클럭신호(21)의 차동신호를 전송받아서 동기 데이타 통신방식의 디지털 클럭신호(SCLK0)로 역치환하여 출력하며, 입력단에 입력선 개방 안전보증용 저항세트(R4,R7)가 설치되어 있는 제1 차동신호 수신기(31)와, 제2 피복전선쌍(53,54)으로부터 이 타겟 임베디드 시스템(10)에서 발생된 디지털 데이타 신호(23)의 차동신호를 전송받아서 동기 데이타 통신방식의 디지털 데이타 신호(MOSI0)로 역치환하여 출력하며, 입력단에 입력선 개방 안전보증용 저항세트(R5,R8)가 설치되어 있는 제2 차동신호 수신기(32)와, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(INIT-TRGR0)를 입력받아서 차동신호로 치환하여 제3 피복전선쌍(55,56)으로 출력하는 제3 차동신호 구동기(33)로 이루어지는 실시간 모니터링 장비(30);
    이 타겟 임베디드 시스템(10)의 제1 차동신호 구동기(12 혹은 16)의 출력단과 이 실시간 모니터링 장비(30)의 제1 차동신호 수신기(31)의 입력단을 상호 연결하는 한편, 이 제1 차동신호 수신기(31)의 입력단에서 임피던스 종단저항(R1)을 통하여 병렬로 종단되어, 동기 데이타 통신방식에서 동기 신호로 작용하는 디지털 클럭신호의 전송선로가 되는 이 제1 피복전선쌍(51,52);
    이 타겟 임베디드 시스템(10)의 제2 차동신호 구동기(14 혹은 17)의 출력단과 이 실시간 모니터링 장비(30)의 제2 차동신호 수신기(32)의 입력단을 상호 연결 하는 한편, 이 제2 차동신호 수신기(32)의 입력단에서 임피던스 종단저항(R2)을 통하여 병렬로 종단되어, 동기 데이타 통신방식 디지털 데이타 신호의 전송선로가 되는 이 제2 피복전선쌍(53,54);
    이 실시간 모니터링 장비(30)의 제3 차동신호 구동기(33)의 출력단과 이 타겟 임베디드 시스템(10)의 제3 차동신호 수신기(15)의 입력단을 상호 연결하는 한편, 이 제3 차동신호 수신기(15)의 입력단에서 임피던스 종단저항(R3)을 통하여 병렬로 종단되어, 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호의 전송선로가 되는 이 제3 피복전선쌍(55,56);
    이 타겟 임베디드 시스템(10)쪽에서는 저항(R11)을 통하여 로직 그라운드(Vss1)에 접속되어지고, 이 실시간 모니터링 장비(30)쪽에서는 저항(R12)을 통하여 로직 그라운드(Vss2)에 접속되어지는 로직 그라운드선(57)을 포함하여 구성되어짐을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 로우의 작동신호(11)(13)에 의하여 활성화되어지는 이 제1,2 차동신호 구동기(12)(14)는, 이 MCU/DSP(20)의 범용 입출력핀(EN-DRV)이 하이 임피던스 상태인 경우에 이 차동신호 구동기 작동신호(22)에 설치되어진 풀업저항(R10)의 작용에 의해 하이 임피던스 상태로 되거나, 이 MCU/DSP(20)가 범용 출력핀(EN-DRV)으로 하이 로직을 출력하는 경우에 비활성화되어 하이 임피던스 상태로 되는 한편, 하이의 작동신호(11)(13)에 의하여 활성화되어지는 이 제1,2 차동신호 구동기(16)(17)는, 이 MCU/DSP(20)의 범용 입출력핀(EN-DRV)이 하이 임피던스 상태인 경우에 이 차동신호 구동기 작동신호(22)에 설치되어진 풀다운 저항(R20)의 작용에 의해 하이 임피던스 상태로 되거나, 이 MCU/DSP(20)가 범용 출력핀(EN-DRV)으로 로우 로직을 출력하는 경우에 비활성화되어 하이 임피던스 상태로 되고;
    이 타겟 임베디드 시스템(10)의 MCU/DSP(20)는, 동기 데이타 통신방식 디지털 클럭신호(21)를 이 타겟 임베디드 시스템(10)과 이 실시간 모니터링 장비(30)가 이 제1 차동신호 구동기(12 혹은 16)와 제1 차동신호 수신기(31)의 연결 구성방식에 따라서 상호 내정한 극성으로 설정한 연후에, 이 제1 차동신호 구동기(12 혹은 16)와 제2 차동신호 구동기(14 혹은 17)를 활성화시키는 한편, 이 실시간 모니터링 장비(30)가 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호(INIT-TRGT0)를 이 제3 차동신호 구동기(33)와 제3 차동신호 수신기(15)의 구성방식에 따라서 로우 또는 하이로 설정한 연후에, 동기 데이타 통신방식 디지털 클럭신호(21)와 디지털 데이타 신호(23)를 발생시키고;
    동기 데이타 통신방식으로 SPI 통신을 사용하고, 차동신호 전송방식으로는 LVDS 또는 RS-422 전송방식을 사용하며; 피복전선쌍으로는 이더넷의 통신선로로 사용되는 다이렉트 형식의 CAT5 4쌍 UTP 또는 STP 케이블을 사용하여, 4쌍 중에 3쌍은 각각 디지털 클럭 신호선쌍(51,52), 디지털 데이타 신호선쌍(53,54)과 모니터링 데이타 패킷 전송시작 신호선쌍(55,56)으로 이용하고 나머지 1쌍은 로직 그라운드선(57)으로 이용하며; 이 타겟 임베디드 시스템(10)과 실시간 모니터링 장비(30)의 접속 커넥터로는 이더넷 통신에 쓰이는 RJ-45 8핀 커넥터를 사용하는데, 다이렉트 형식 CAT5 4쌍 UTP/STP 케이블의 양쪽 끝에 설치된 RJ-45 8핀 커넥터의 3번 핀과 6 번 핀에 접속되어 있는 꼬인 피복전선쌍을 로직 그라운드선(57)으로 이용함을 특징으로 하는 임베디드 시스템의 고속 실시간 모니터링 장치.
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