KR100851656B1

KR100851656B1 - 센서 장치 및 이 장치의 동작 방법

Info

Publication number: KR100851656B1
Application number: KR1020060123952A
Authority: KR
Inventors: 이제혁; 이방원; 신영호; 홍재석
Original assignee: 주식회사 애트랩
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-08-13
Also published as: CN101553774B; TWI360069B; KR20070007226A; US20100006349A1; CN101553774A; TW200834396A; WO2008069411A2; JP2010512041A

Abstract

본 발명은 반도체 장치 간에 직렬로 연결된 적어도 한 개 이상의 반도체 장치를 구비하고, 반도체 장치는 센싱을 감지하지 않은 경우에 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 후단의 반도체 장치로 출력하고, 센싱을 감지한 경우에 제2센싱 데이터를 생성하고, 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 제2센싱 데이터를 추가하여 후단의 반도체 장치로 출력하고, 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되지 않으면 제2센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 센서 장치를 공개한다. 또한 센싱 감지신호를 발생하는 반도체 장치는 최초 전원 인가 후 식별정보를 생성하여 저장하고 후단의 반도체 장치에 출력하는 식별정보 생성 단계, 센싱을 감지하지 않은 경우에 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 제1센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하는 단계, 및 센싱이 감지된 경우에 제2센싱 데이터를 생성하고 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 제2센싱 데이터를 추가하여 출력하고 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되지 않으면 제2센싱 데이터를 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 장치의 동작 방법을 공개한다.

Description

센서 장치 및 이 장치의 동작 방법 {sensor device and operating method therefore}

도1은 종래의 접촉 감지신호 발생기들을 연결할 때 사용되는 통신 방식을 설명하기 위한 블록도이다.

도2는 본 발명에 의한 센서 장치 내의 반도체 장치의 구성도이다.

도3은 도2의 센서 장치들의 통신방법의 실시예이다.

도4는 본 발명에 의한 반도체 장치의 통신 방식을 설명하기 위한 블록도이다.

도5a는 본 발명에 의한 반도체 장치의 통신을 위한 식별정보 프로토콜의 실시예이다.

도5b는 본 발명에 의한 반도체 장치의 통신을 위한 장치 제어정보 프로토콜의 실시예이다.

도5c는 본 발명에 의한 반도체 장치의 통신을 위한 접촉 정보 프로토콜의 실시예이다.

도6은 본 발명에 의한 반도체 장치의 접촉 패드의 감도를 설정하는 실시예이다.

도7은 본 발명에 의한 반도체 장치의 식별정보를 부여하는 방법에 대한 흐름 도이다.

본 발명은 센서 장치 및 이의 동작방법에 관한 것으로서, 특히 적어도 한 개 이상의 반도체 장치의 통신 시 필요한 데이터 크기를 감소시킨 것에 관한 것이다.

다수의 입력 채널들을 구비한 센서 시스템의 예를 들면, 내부에는 전자제품의 버튼 및 기타 접촉부들이 일정한 거리를 두고 다수개가 배치되고, 접촉 감지신호 발생기들 각각은 적어도 한 개 이상의 입력 채널을 구비한다. 해당 접촉부들 각각에 구비된 접촉 감지신호 발생기는 적어도 한 개 이상의 입력채널인 접촉 패드를 구비하여, 이에 인가된 접촉 신호 등의 관련 정보를 해당 장치의 호스트 컴퓨터에 전달하여 외부로부터 입력된 접촉 정보를 인식시킨다. 이때, 적어도 한 개 이상의 접촉 감지신호 발생기 사이의 연결은 접촉 신호 및 기타 정보의 효과적인 통신을 위해 직렬 연결 방식인 데이지 체인 방식 등을 사용한다.

적어도 한 개 이상의 감지신호 발생기(100-1 ~ 100-N)는 적어도 한 개 이상의 입출력 단자(1-2, 1-3 ~ N-1, N-2), 접촉 패드와 연결되는 단자(110-1 ~ 110-N), 전원전압(VDD)과 연결되는 단자(1-4 ~ N-4), 접지전압(VSS)과 연결되는 단자(1-5 ~ N-5)를 포함한다.

접촉 감지신호 발생기들(100-1 ~ 100-N) 각각에 구비된 소정개수의 접촉 패드들(110-1 ~ 110-N) 각각은 전도성이 있는 저항체인 사람의 손가락과 같은 접촉 물체가 접촉되면 전기적인 상태 변화를 접촉 신호로 발생시키고, 접촉 감지신호 발생기로 출력한다.

도1은 적어도 한 개 이상의 감지신호 발생기(100-1 ~100-N)를 서로 인접한 접촉 감지신호 발생기와 연결하는 직렬 연결 방법이다. 이때, 모든 접촉 감지신호를 수신하는 호스트 컴퓨터(120)는 직렬 방식으로 자연수 N개가 연결된 적어도 한 개 이상의 감지신호 발생기에서 발생한 접촉 신호를 확인하기 위해서, 접촉이 발생한 해당 감지신호 발생기의 식별정보와 접촉신호 정보뿐 아니라, 실제 접촉이 발생하지 않은 감지신호 발생기의 관련 정보까지 수신한다.

접촉이 발생한 경우에는 접촉 패드로부터 수신한 접촉 신호를 해당 식별정보와 함께 전달하므로, 접지전압과 연결된 제1감지신호 발생기로부터, 제N번째 감지신호 발생기에는 이전에 연결된 N-1개의 감지신호 발생기로부터 누적된 식별정보 정보 및 시작 비트와 종료 비트를 포함하고 N-1개의 감지신호 발생기로부터 발생한 접촉 신호들을 함께 누적하여 전달한다.

예를 들어, 1개의 접촉 패드를 각각 구비한 N개의 감지신호 발생기들과 호스트 컴퓨터가 직렬연결 방식으로 연결되고, 전송하는 접촉 정보는 항상 1비트이며 총 2비트의 시작 및 종료 비트가 포함되어 총 3비트의 데이터가 감지신호 발생기 사이에 전송된다고 가정하자.

이때, 도1의 제1접촉 감지신호 발생기(100-1)에서 외부 접촉이 발생했다고 가정하면, 제1접촉 감지신호 발생기(100-1)는 시작 비트, 종료 비트, 및 접촉 정보를 포함한 3비트의 데이터를 제2접촉 감지신호 발생기(100-2)로 출력한다. 이를 수신한 제2접촉 감지신호 발생기(100-2)는 접촉이 발생하지 않음을 나타내는 감지 데이터를 포함하여, 총 4비트의 데이터를 인접한 제3접촉 감지신호 발생기(100-3)로 출력한다. 따라서 5개의 접촉 감지신호 발생기들이 연결된 경우에는 호스트 컴퓨터(120)로 1개의 접촉 감지신호 발생기로부터 접촉이 발생한 경우, 및 5개의 접촉 감지신호 발생기들 모두에서 접촉이 발생한 경우에서 항상 17비트의 데이터가 전달된다.

이와 같은 규칙성을 고려하면, 제N번째 접촉 감지신호 발생기가 수신하는 데이터는 2+{N(N+1)/2} 비트가 된다. 따라서 N개의 접촉 감지신호 발생기의 개수가 증가함에 따라, 호스트 컴퓨터(30)까지 전달되는 데이터의 크기는 자연수 N개의 제곱개 이상으로 증가한다. 이와 같이 접촉여부에 관계없이 전달되는 데이터로 인해 적어도 한 개 이상의 감지신호 발생기의 통신에서 송수신되는 데이터의 크기가 크게 증가한다.

이와 같은 종래의 접촉 감지신호 발생기들(100-1 ~ 100-N)의 실제 접촉신호 출력 여부에 관계없이, 모든 접촉 감지신호 발생기의 위치 정보를 호스트 컴퓨터(120)로 전송해야 하는 문제를 가지고 있었다. 이러한 불필요한 데이터의 송수신 문제를 해결하기 위한 반도체 장치와 이의 동작방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 외부 입력에 응답하는 적어도 한 개 이상의 반도체 장치 사이의 통신 시 송수신되는 데이터 크기를 감소시킨 센서 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 외부 입력에 응답하는 적어도 한 개 이상의 반도체 장치의 통신 시 송수신되는 데이터 크기를 감소시킨 센서장치의 동작 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 센서 장치는 반도체 장치간에 직렬로 연결된 적어도 한 개 이상의 반도체 장치를 구비하고, 반도체 장치는 센싱을 감지하지 않은 경우에 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 제1센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하고, 센싱을 감지한 경우에 제2센싱 데이터를 생성하고, 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 제2센싱 데이터에 제1센싱 데이터를 추가하여 후단의 반도체 장치로 출력하고, 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되지 않으면 제2센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 센서 장치는 반도체 장치에 입력된 접촉 또는 압력을 감지하고 반도체 장치간의 연결을 데이지 체인 방식으로 연결한 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 반도체 장치는 최초 전원 인가 후 식별정보를 생성하여 저장하고 후단의 반도체 장치에 출력하고 전단의 반도체 장치가 출력한 제어신호에 응답하여 내부에 저장된 제3데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 제1센싱 데이터 또는 제2센싱 데이터는 센싱 감 지신호를 포함한 센싱 정보 프로토콜인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 센싱 정보 프로토콜은 센싱 정보 프로토콜의 시작을 나타내는 시작 비트, 식별정보, 적어도 한 비트 이상의 센싱 감지신호, 및 센싱 정보 프로토콜의 끝을 나타내는 종료 비트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 제3데이터는 시작을 나타내는 시작 비트, 식별정보, 및 끝을 나타내는 종료 비트를 포함하는 식별정보 프로토콜 또는 시작을 나타내는 시작 비트, 식별 정보, 적어도 한 비트 이상의 장치 설정 정보, 및 끝을 나타내는 종료 비트를 포함하는 장치 설정 정보 프로토콜인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 장치 설정 정보는 반도체 장치가 구비한 접촉 패드의 감도 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 반도체 장치는 적어도 한 개 이상의 입출력단자, 적어도 한 개 이상의 접촉 패드, 인접한 반도체 장치와의 통신을 수행하는 입출력 제어부, 접촉에 응답하여 입출력 제어부를 제어하는 제어부, 및 입출력 제어부의 턴 온 여부를 결정하는 스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 제어부는 클럭 신호를 기준 신호로서 발생하는 기준 신호 발생부, 기준 신호를 인가받아 접촉 물체의 접촉 여부에 상관없이 항상 제1시간 지연하여 제1신호를 발생하는 제1신호 발생부, 기준 신호를 인가받아 접촉 물체의 접촉이 감지되지 않으면 기준 신호를 지연하지 않고, 접촉 물체의 접촉이 감지되면 기준 신호를 제1시간 보다 더 많이 지연하여 제2신호를 발생하는 제2신호 발생부, 제1신호에 동기되어 제2신호를 샘플링 및 래치하여 감지 신호를 발생하는 감지 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 입출력 제어부는 반도체 장치와 통신을 수행하는 입출력 송수신부, 입출력 송수신부에 인가된 제1센싱 데이터 및 상기 제3데이터를 해석하여 제어부로 출력하는 입력정보 해석부, 및 제어부가 출력한 데이터에 응답하여 제2센싱 데이터를 생성하여 입출력 송수신부로 출력하는 출력정보 발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 센서 장치의 동작 방법은 센싱 감지신호를 발생하는 적어도 한 개 이상의 반도체 장치는 최초 전원 인가 후 식별정보를 생성하여 저장하고 후단의 반도체 장치에 출력하는 식별정보 생성 단계, 센싱을 감지하지 않은 경우에 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 제1센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하는 단계, 센싱이 감지된 경우에 제2센싱 데이터를 생성하고 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 제2센싱 데이터를 추가하여 후단의 반도체 장치로 출력하고 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되지 않으면 제2센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 센서의 동작방법은 반도체 장치에 인가된 접촉 또는 압력을 감지하여 처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 식별정보 생성 단계는 최초 전원 인가 후 센싱 감지신호의 출력을 중지시키는 단계, 반도체 장치에 소정의 전압을 인가 후 실제 인가된 전압을 비교하여 상이한 반도체 장치를 시작위치의 반도체 장치로 인식하는 단계, 시작위치의 반도체 장치에서 생성한 식별정보를 후단의 반도체 장치로 출력하는 단계, 자연수 N일 때 전단의 제N-1번째 반도체 장치에서 출력한 식별정보를 수신한 제N번째 반도체 장치는 생성한 식별정보만을 출력하는 식별정보 출력 단계를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 식별정보 출력 단계는 최초 전원 인가 후 적어도 한 개 이상의 전단의 반도체 장치가 출력한 식별정보에 생성한 식별정보를 추가하여 후단의 반도체 장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 센서 장치의 동작 방법은 전단의 반도체 장치가 출력한 준비 신호를 후단의 반도체 장치로 출력하고 준비신호에 응답하여 접촉이 발생한 경우에 적어도 한 개 이상의 반도체 장치는 센싱 감지 신호를 생성하는 것을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 센서 장치의 동작방법은 전단의 반도체 장치가 출력한 제어신호에 응답하여 반도체 장치 내부에 저장된 감도 데이터를 포함한 제1데이터를 출력하는 것을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 센서 장치 및 이 장치의 동작방법을 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 의한 센서 내의 반도체 장치의 구성도이다.

본 발명에 의한 반도체 장치(210)는 도1과 같이 외부 단자인 정보 입력 및 출력 단자인 입출력 단자들(200-1, 200-2), 전원전압(VDD)과 연결되는 전원전압 단 자(200-4), 및 접지전압(VSS)과 연결되는 접지전압 단자(200-5)를 구비한다. 반도체 장치(210)는 접촉 패드(215), 제어부(220), 입력 정보 해석부(230), 출력 정보 발생부(240), 입출력 송수신부(250), 및 스위치(260)를 구비한다.

도2에 나타낸 블록들 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.

제어부(220)는 적어도 한 개 이상의 반도체 장치의 고유한 식별 정보, 접촉 패드의 감도 정보와 같은 설정 정보를 포함한 장치 제어정보, 및 반도체 장치에 내장된 접촉 패드(215)의 접촉을 감지하여 접촉 감지 신호를 생성하고 별도의 내부 저장공간(미도시)에 저장한다.

외부 반도체 장치와의 통신을 실행하는 입출력 제어부는 입력 정보 해석부(230), 출력 정보 발생부(240), 및 입출력 송수신부(250)를 포함한다. 최초 전원 인가 후, 스위치(260)는 입출력 단자들(200-1, 200-2)를 단락시키기 위해 오프로 설정된다. 인접한 반도체 장치로부터 수신한 식별정보에 응답하여 사전에 결정된 식별정보의 종류에 따라 해당 반도체 장치 고유의 식별정보를 생성한다. 이와 관련된 자세한 식별정보 생성 방법은 도7에서 자세히 설명한다.

입출력 송수신부(250)는 제1입출력 단자(200-1) 및 제2입출력 단자(200-2)로부터 입력된 접촉 정보 데이터를 제어부(220) 및 입력 정보 해석부(230)로 전송한다. 입력 정보 해석부(230)는 이를 해석한 후 제어부(220)로 출력하고, 외부와의 통신을 위해 제어부(220)는 관련 정보를 출력한다. 이후 출력 정보 발생부(240)는 소정의 프로토콜을 갖는 데이터를 생성하여 입출력 송수신부(250)로 출력한다.

이후, 스위치(260)는 식별 정보를 복수회 외부로 출력한 이후 턴 온된다. 적 어도 하나 이상의 반도체 장치내에 구비된 스위치(260)가 턴 온되면 외부로부터 인가된 데이터 또는 출력한 데이터를 직렬 연결된 반도체 장치 각각에 출력할 수 있다.

이후, 호스트 컴퓨터로부터 수신된 준비 신호가 도착할 때까지 반도체 장치는 대기상태를 유지한다. 여기서, 접촉패드(215)는 반도체 장치에 내장된 것으로 설명하였으나, 반도체 장치 외부에도 배치할 수 있음은 당연하다.

도3은 도2의 반도체 장치의 실시예로서, 접촉 패드인 최상위 금속막(315)과 전기적 접촉센서(350)로 구성되고, 전기적 접촉센서(350)는 감지 신호 발생기(340)와 중재기(345)를 구비하며, 감지 신호 발생기(340)는 기준 신호 발생부(320), 제 1 및 제2 신호 발생부(325, 330), 감지 신호 발생부(335)를 구비한다.

도3의 반도체 장치의 동작은 다음과 같다.

기준 신호 발생부(320)와 감지 신호 발생부(335)의 동작은 제1신호 발생부(330)가 다이 내에 접촉 물체가 접촉되는 최상위 금속막(315)을 구비하고, 최상위 금속막(315)에 접촉 물체가 접촉되지 않으면 기준 신호(ref_sig)를 지연하지 않고, 접촉 물체가 접촉되면 기준 신호(ref_sig)를 제1시간 보다 더 많이 지연된 제2시간만큼 더 지연하여 제2신호(sig2)를 발생한다.

따라서, 감지 신호 발생부(335)는 제1신호(sig1)에 동기되어 제2신호(sig2)를 샘플링 및 래치하여 감지 신호(con_sig)를 발생한 후에 중재기(345)로 출력하고 중재기(345)는 이전 단계의 반도체 장치에서의 접촉 정보를 저장한 후에 입력된 신호에 응답하여 생성한 접촉 감지신호들을 다음 단계의 반도체 장치로 전달한다.

도4는 본 발명에 의한 반도체 장치의 통신 방식을 설명하기 위한 블록도이다. 실제 동작을 위한 상세 설명은 도2의 반도체 장치가 연결되어 통신방식을 구성하므로, 도2의 내부 구조와 연관된다. 따라서 도2 및 도4의 요소들을 함께 이용하여 설명한다. 또한 도1과 중복되는 부분의 설명은 생략한다.

도4에서 나타난 바와 같이, 적어도 한 개 이상의 N개의 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)이 직렬 방식인 데이지 체인 방식으로 연결되어 구성된다. 즉, 제1반도체 장치(400-1)는 제2반도체 장치(410-2)에 이웃하여 인접하게 배치되고, 제 N-1 번째 반도체 장치(미도시)는 제 N-2 번째 반도체 장치(미도시)와 제 N 번째 반도체 장치(400-N) 사이에 배치된다. 또한 제N번째 반도체 장치(400-N)는 제 N-1 번째 반도체 장치(미도시)와 호스트 컴퓨터(420) 사이에 인접하여 배치된다.

반도체 장치(400-1 ~ 400-N)는 호스트 컴퓨터(420)를 기준으로 인접하여 배치된 반도체 장치를 통해 통신한다. 종래의 접촉 감지발생기들이 직렬로 연결되고 호스트 컴퓨터(420)로 접촉 정보의 생성여부에 관계없이 식별정보 정보를 수신한 접촉 정보에 누적하여 전송했던 것과는 달리, 실제 접촉이 입력된 반도체 장치의 접촉 정보 데이터 또는 식별정보 정보를 호스트 컴퓨터(420)쪽으로 인접하여 연결된 반도체 장치에 출력된다. 이를 통해 종래의 직렬연결 방식에서 발생하였던 불필요한 접촉 정보의 전송을 본 발명에 의해 접촉 정보 전송 방식이 개선되어, 최초 전원 인가 후 자동으로 식별정보를 구성하여 실제 접촉 신호가 발생한 반도체 장치의 접촉 정보만을 전송한다.

위와 같이 시작위치의 반도체 장치(400-1)를 확인한 이유는 이를 기준으로 순차적으로 변화하는 식별정보를 생성하여 적어도 한 개 이상의 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)에 부여하기 위해서이다. 적어도 한 개 이상의 반도체 장치를 구별하기 위해 부여되는 식별정보의 생성 규칙은 시작 주파수 값으로부터 반도체 장치 사이에 소정 크기만큼(예를 들어 1/2씩 감소) 변화하도록 하는 방법, 시작위치의 반도체 장치에서 출력한 기준신호로부터 일정한 시간 지연을 각각 삽입하는 방법, 및 자연수 1에서 자연수 N까지 순차적으로 증가하는 방법 등이 있다.

이와 같은 식별 정보의 종류들은 각각의 시스템의 특성에 맞게 필요에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어 소정 크기의 주파수를 가지는 신호의 입력에 대한 주파수 분주기의 출력 주파수 값으로 입력에 대해 일정한 주파수 크기의 차이를 가지는 주파수인 경우가 있다. 즉, 시작위치 반도체 장치인 제1반도체 장치(400-1)가 100Khz 주파수를 식별정보로 생성하여 인접한 제2반도체 장치(400-2)로 출력한 경우, 제어부(220)내에 구비된 주파수 분주기(미도시)는 입력된 주파수의 절반 크기로 감소한 50Khz 크기의 주파수를 해당 반도체 장치의 식별정보로 생성할 수 있다.

또한, 소정 크기의 주파수를 갖는 기준신호의 입력에 응답하여 일정한 시간 지연을 포함하도록 식별정보를 생성하는 방법이다. 시작위치의 제1반도체 장치(400-1)는 제어부(220)내에 구비된 카운팅 회로(미도시)를 통과한 기준신호는 일정한 시간만큼 지연되어 생성된다. 예를 들어 제1반도체 장치(400-1)가 1초간 10Hz의 크기로 반복되는 기준신호를 생성하여 출력한 경우에, 이를 수신한 제2반도체 장치(400-2)는 일정 시간의 지연의 추가하여 식별정보를 생성한다.

또다른 식별정보는 일정 크기의 자연수를 기준으로 소정의 규칙에 의해 변화 하는 자연수를 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)의 식별정보로 부여한다. 예를 들어, 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)가 직렬 통신 방식으로 연결되어 있을 경우에, 시작 위치의 제1반도체 장치(400-1)가 자연수 "1"을 고유의 식별정보로 생성한다. 이를 수신한 제2반도체 장치(400-2)는 입력 값으로부터 자연수 1만큼 증가시킨 자연수 "2"를 식별정보로 생성하고, 이와 같은 규칙성으로부터 제N번째 반도체 장치(400-N)는 자연수 "N"을 식별정보로 생성하여, 임의의 복수개가 연결된 반도체 장치들이 배치되어도 반도체 장치들 각각을 구별하는 것이 가능하다.

위와 같이 생성된 식별정보는 이후의 도5a의 식별정보 프로토콜에 포함되어 각각의 반도체 장치에 복수회 출력되고, 이후 스위치를 턴 온 시키며 호스트 컴퓨터(420)로부터 준비신호가 도착할 때까지 대기한다.

이때, 제N-1번째 반도체 장치는 처음위치의 반도체 장치(400-1)로부터, 제N-2번째 반도체 장치 사이의 식별정보를 누적하여 인접한 제N번째 반도체 장치로 출력할 수 있다. 이러한 방법을 통해 호스트 컴퓨터는 별도의 연산과정 없이 직렬로 연결된 모든 적어도 한 개 이상의 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)의 고유한 식별정보를 저장할 수 있다는 장점을 갖는다.

또다른 실시예로서, 제N번째 반도체 장치(400-N)의 식별정보만을 호스트 컴퓨터(420)에 출력하는 방법이 있다. 이로부터, 제N번째 식별정보로부터 호스트 컴퓨터(420)는 미리 정해진 식별정보 생성방법을 참조하여, 현재 연결된 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)의 개수 등과 같은 통신에 필요한 정보를 확인할 수 있다. 기타 다른 식별정보 종류가 부여되었을 때에도 일정한 규칙성에 의하여 순차적인 값을 가지게 되므로, 호스트 컴퓨터(420)에 인접한 N번째 반도체 장치의 식별정보로부터 현재 연결되어 있는 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)의 개수를 유추할 수 있다. 이 방법은 이전에 언급한 방법에 비해 통신에 필요한 총 데이터 개수를 줄일 수 있는 장점이 있으나, 실제 특정 반도체 장치에 접근에 필요한 식별 정보를 저장할 경우, 별도의 계산 과정을 통해 각각의 식별 정보를 추출한 후 저장해야 하는 추가 과정이 요구된다.

위와 같이 적어도 한 개 이상의 반도체 장치에 연결된 호스트 컴퓨터(420)는 식별정보를 확인한 후 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)에 접촉 신호의 처리 시작을 명령하는 준비신호를 출력한다. 이를 수신한 제N번째 반도체 장치(400-N)는 이에 응답하여 접촉 감지신호 처리 동작 및 출력동작을 시작하고, 인접한 제N-1번째 반도체 장치(미도시)에 해당 준비신호를 출력한다.

실제 외부 접촉이 발생한 경우, 적어도 한 개 이상의 반도체 장치(400-1 ~ 400-N) 사이의 자세한 통신 방법은 다음과 같다.

예를 들어, 도4에서 제2반도체 장치(400-2)에만 접촉이 발생한 경우에 내장된 접촉 패드(미도시)로부터 생성된 접촉 신호는 도2의 제어부(220)에 입력된다. 제어부(220)는 이때 입출력 단자들(2-2′, 2-3′)을 통해 외부로부터 인가된 접촉 정보 데이터가 있는지 확인한다. 만약, 외부 접촉 정보 데이터가 없을 경우에는 출력 정보 발생부(240)는 반도체 장치 고유의 식별정보와 생성된 접촉 신호가 함께 저장된 접촉 정보 데이터를 생성한다. 이후 생성한 접촉 정보 데이터를 입출력 송수신부(250)를 통해 호스트 방향으로 인접한 반도체 장치(400-3)에 출력한다.

이를 수신한 반도체 장치(400-3)의 입력정보 해석부(230)는 이를 해석하여, 수신된 식별정보를 제어부(220)로 출력한다. 제어부(220)에 연결된 접촉 패드(215)가 접촉 신호를 발생했는지 여부를 확인한다. 만약, 접촉 신호가 발생하지 않은 경우에, 인가된 접촉 정보 데이터를 기타 데이터의 추가없이 호스트 컴퓨터(420) 방향으로 인접한 반도체 장치(미도시)로 출력한다.

만약, 전단의 반도체 장치로부터 수신한 데이터가 있을 경우에는 이전의 데이터와 새로 생성한 데이터를 누적하여 후단의 반도체 장치로 출력한다. 실제 전송되는 데이터들의 종류는 접촉 정보를 포함한 접촉 정보 프로토콜 형식을 갖거나, 호스트 컴퓨터(420)로부터 입력된 소정의 제어신호에 응답하여 미리 저장하고 있던 장치 정보 데이터 등을 장치 정보 프로토콜 형식을 가지도록 출력하는 경우가 있다. 이와 같은 데이터들의 프로토콜은 이후의 도5a, 도5b, 및 도5c에서 상세히 설명하였다.

이와 같이, 실제 접촉이 발생한 반도체 장치의 접촉 정보 데이터가 호스트 컴퓨터(420)로 전달되므로, 종래의 직렬 통신 방법에 있어서 적어도 한 개 이상의 반도체 장치 중 하나의 반도체 장치로부터 접촉 신호가 발생한 경우, 이를 수신한 반도체 장치의 접촉 신호 발생 여부에 상관없이 누적하여 처리하였던 통신 방식에 비해 필요한 최소 데이터량이 감소한다.

도4의 전송 방법에 의해, 자동 생성한 식별정보를 각각 저장하여, 실제 접촉 신호가 발생한 반도체 장치의 해당 식별정보와 접촉 정보만이 전송되므로 최소 크기의 데이터 송신으로 호스트 컴퓨터(420)와 통신이 가능하다.

도4의 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)가 생성하여 저장한 식별 정보를 포함하여 인접한 반도체 장치와의 통신을 위한 반도체 장치의 식별정보 프로토콜 실시예(510)이다.

반도체 장치의 식별정보 프로토콜(510)은 식별정보의 시작을 나타내는 1비트 크기의 시작비트, 식별정보의 마지막을 나타내는 1비트의 종료비트, 적어도 한 개 이상의 반도체 장치를 구별하는 식별정보 비트로 구성된다. 최초 전원 인가 후 생성된 식별정보는 인접한 반도체 장치로 출력될 때, 도2의 출력정보 발생부(240)는 식별 정보 프로토콜(510)에 시작 비트, 종료 비트, 및 생성한 식별 정보를 포함하여 입출력 송수신부(250)에 출력한다. 또한 해당 식별 정보 프로토콜(510) 형식의 데이터를 수신한 반도체 장치는 입력 정보 해석부(230)는 이를 해석하여 식별 정보를 추출하여 제어부(220)로 출력하여, 식별정보의 일치 여부를 판단한다. 도5a는 접촉 패드가 1개인 경우에는 단지 식별정보비트가 있다는 것으로 접촉이 된 것으로 판단할 수 있다. 여기서는 설명의 편의상 시작비트와 종료비트가 1 비트로 하였으나, 여러 개 비트로 할 수 있음은 당연하다.

도4로부터 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)에 저장되어 있는 설정 정보의 읽기 및 쓰기와 외부 반도체 장치와의 통신을 위한 반도체 장치의 장치 설정 정보 프로 토콜(520) 실시예이다. 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)의 설정 정보는 접촉 패드의 감도의 설정을 위한 해당 데이터 등을 저장한 것으로서, 기타 반도체 장치(400-1 ~ 400-N) 각각의 설정을 위한 데이터를 포함할 수 있다.

실제 장치 설정 정보 프로토콜(520)은 시작 비트 및 종료 비트는 각각 1비트씩 포함되어 데이터의 시작 및 종료를 나타낸다. 설정 정보의 종류에 따라 결정되는 소정 크기의 장치 설정 정보를 포함한다. 또한 도4의 호스트 컴퓨터(420)는 모든 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)의 식별 정보를 제어부(220)에 저장하고 있으므로, 설정하고자 하는 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)의 식별정보를 이용하기 위한 소정 비트 크기의 식별 정보 비트를 포함한다.

이로부터, 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)에 연결된 접촉 패드(미도시)는 생산 시부터 소정의 고유한 크기의 정전용량을 가지며, 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)마다 각각 상이한 특정한 값을 가진다. 생산단계에서 소정의 테스트 과정을 거쳐 확인된 정전용량 데이터가 제어부(220)의 별도의 저장되고, 이를 장치 설정 정보 프로토콜 내부에 포함된 장치 설정 정보에 저장된 소정 크기의 감도로 조절한다. 이에 대해 도6에서 자세히 설명한다.

반도체 장치의 접촉정보 프로토콜(530)은 접촉 정보의 시작을 나타내는 1비트 크기의 시작비트, 접촉정보 데이터의 마지막을 나타내는 1비트의 종료비트, 감지신호 발생기에 구비된 접촉 패드의 개수에 따라 비트 크기가 결정되는 식별정보 비트, 및 접촉 패드로부터 발생한 접촉신호를 저장하는 소정 비트 크기의 구성되는 접촉 신호 비트로 구성된다.

예를 들어, 접촉 센서 시스템이 8개의 반도체 장치를 구비하고, 모든 반도체 장치마다 한 개의 접촉 패드가 연결된 경우에는 8개의 서로 다른 반도체 장치를 식별할 수 있는 3비트 크기의 식별정보 비트가 필요하다.

또한 접촉신호 비트는 한 개의 접촉 패드로부터, 소정 비트 크기의 접촉 신호 비트가 설정되며, 예를 들어, 3 비트 크기의 접촉 신호 비트가 설정될 경우에는 도5c와 같은 접촉 정보 프로토콜의 데이터 크기는 시작비트와 종료비트를 포함한 총 1바이트이다.

data_info는 접촉 패드의 감도 정보를, con-1 ~ conN은 지연 제어신호를, sig1′ ~ sigN′는 접촉 패드의 접촉 감지 신호를, touch_info는 적어도 한 개 이상의 접촉 감지신호를 나타낸다.

해당 반도체 장치의 일부(670)는 도2의 제어부(220)의 일부이다. 내장된 적어도 한 개 이상의 접촉 패드(610-1 ~ 610-N)는 접촉에 응답하여 적어도 한 개 이상의 접촉 감지 신호 발생부(620-1 ~ 620-N)를 통해 해당 접촉 신호를 적어도 한 개 이상의 가변 지연부(630-1 ~ 630-N)에 출력한다.

접촉 신호 제어부(650)는 데이터 저장부(660)에 저장된 데이터(data_info)를 참고하여 접촉 패드(610-1 ~ 610-N)의 감도를 참조하여 제어신호(con-1 ~ con-N)를 출력한다. 가변 지연부(630-1 ~ 630-N)는 제어신호(con-1 ~ con-N)를 각각 참고하여 접촉 패드(610-1 ~ 610-N) 각각의 감도에 따라 기준 신호로부터 지연되는 정도를 조절하여 접촉 감지신호(sig1′ ~ sigN′)를 생성하여 출력한다. 이를 수신한 접촉 신호 제어부(650)는 적어도 한 개 이상의 접촉 감지신호(touch_info)을 생성하여 출력한다.

이와 같이, 도4의 호스트 컴퓨터(420)가 출력한 도5b의 장치 설정 정보 프로토콜(520)을 가지는 데이터는 내부의 식별 정보 비트를 참고하여 적어도 한 개 이상의 반도체 장치 중 해당 반도체 장치에 적용된다. 도2의 입력정보 해석부(230)는 해당 데이터를 해석하여, 식별 정보 비트를 참고하여 내부에 저장된 식별 정보와 일치할 때, 장치 설정 정보 비트를 참조하여 접촉 패드의 감도를 결정한다.

도7은 본 발명에 의한 반도체 장치의 식별정보를 부여하는 방법에 대한 흐름도이다. 도7의 세부 동작은 도2, 도3, 및 도4의 반도체 장치의 구성 및 통신 방법을 기본으로 하여 구성되므로, 이를 참조한 설명은 다음과 같다.

도4의 적어도 하나 이상의 반도체 장치(400-1 ~ 400-N)는 최초 전원 인가 후, 스위치(260)는 오프로 설정되고, 도4의 적어도 하나 이상의 입출력 단자들(1-2′, 1-3′, ~ N-2′, N-3′)각각 단락되어 접촉 패드에 외부 접촉을 감지하여 생성한 접촉 감지신호는 출력되지 않는다(S715).

이후, 입출력 노드들(1-2′, 1-3′, ~ N-2′, N-3′) 각각 접지전압에 연결되어 있는지를 확인하기 위해, 반도체 장치에 구비된 두개의 입출력 단자들((1-2′, 1-3′) ~ (N-2′, N-3′)) 각각에"하이"레벨 전압을 인가한다(S720).

만약, 두개의 입출력 단자의 전압이 상이한 경우에 해당 반도체 장치는 시작위치에 있는 것으로 인식한다. 즉, 반도체 장치(400-1)와 같이 입출력 단자(1-2′)가 접지 전압과 연결된 경우를 구별하여, 시작 위치에 있는 소정의 반도체 장치(400-1)를 찾아낸다(S725).

이로부터, 찾아낸 시작 위치의 반도체 장치(400-1)의 제어부(220)는 사전에 정해진 식별 정보 생성 규칙에 따라 식별 정보를 생성하여 저장한 후 스위치(260)는 온 되며, 해당 식별정보를 입출력 단자 입출력 송수신부(250)에 출력한다. 이를 수신한 입출력 송수신부(250)는 인접한 반도체 장치(400-2)에 복수회 반복 출력하고, 이후 제어부(220)는 후단의 반도체 장치가 출력하는 준비 신호를 기다리는 대기 상태로 전환한다(S730).

시작 위치의 반도체 장치(400-1)와 인접한 후단의 반도체 장치(400-2)의 제어부(220)는 입출력 송수신부(250)로부터 수신한 식별 정보를 참고하여, 이미 정해진 소정의 식별정보 생성 규칙에 따라 반도체 장치 고유의 식별정보를 생성하여 저장한다. 이후, 이미 수신한 식별정보와 생성한 식별 정보를 추가하여 인접한 후단의 반도체 장치(400-3)에 출력한다.

이와 같은 동작은 직렬 통신 방식으로 연결된 N개의 적어도 한 개 이상의 반도체 장치에서 반복된다(S735, S740). 이때, 해당 식별정보를 출력하는 것이 제N번째 반도체 장치(400-N)인지 확인한다(S745). 제N번째 반도체 장치에 외부로부터 인가된 준비신호를 수신한다(S750). 이를 수신한 제N번째 반도체 장치는 수신한 준비신호를 제N-1번째 반도체 장치로 출력한다(S760). 이와 같은 동작은 시작 위치의 반도체 장치까지 반복된다(S765). 이와 같은 과정을 통해 반도체 장치들 각각에 식별정보가 생성되어 저장되고, 외부의 제어장치인 도4의 호스트 컴퓨터(420)에 이를 통보한다.

본 발명에 의한 센서는 적어도 한 개 이상의 반도체 장치가 직렬 연결되었을 때, 반도체 장치는 자동으로 식별 정보를 생성하고, 이를 호스트 컴퓨터에 전송하며 접촉이 발생한 반도체 장치의 식별정보와 접촉 감지신호만을 전송한다. 따라서, 종래의 접촉 감지신호 생성기의 통신방법과는 달리 접촉이 감지되지 않은 경우에는 해당 데이터를 전송하지 않으므로, 반도체 장치의 통신에 요구되는 데이터량을 감소시키는 효과가 있다. 설명의 편이상 감지센서를 접촉 센서로 하였으나, 압력 센서나 근접 센서 등의 일반적인 센서에도 적용할 수 있음은 당연하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 센서는 반도체 장치간에 연결하여 직렬 통신을 하여 연결선의 숫자를 감소시킬 수 있고 적어도 한 개 이상의 반도체 장치의 통신에 필요한 최소 데이터 용량을 감소시킨 센서를 제공한다.

Claims

반도체 장치간에 직렬로 연결된 적어도 한 개 이상의 반도체 장치를 구비하고,

상기 반도체 장치는

센싱을 감지하지 않은 경우에 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 상기 제1센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하고,

상기 센싱을 감지한 경우에 제2센싱 데이터를 생성하고, 상기 전단의 반도체 장치로부터 상기 제1센싱 데이터가 수신되면 상기 제2센싱 데이터에 상기 제1센싱 데이터를 추가하여 상기 후단의 반도체 장치로 출력하고, 상기 전단의 반도체 장치로부터 상기 제1센싱 데이터가 수신되지 않으면 상기 제2센싱 데이터를 상기 후단의 반도체 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제1항에 있어서, 상기 센서 장치는

상기 반도체 장치에 입력된 접촉을 감지하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제1항에 있어서, 상기 센서 장치는

상기 반도체 장치에 입력된 압력을 감지하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제1항에 있어서, 상기 센서 장치는

상기 반도체 장치간의 연결을 데이지 체인 방식으로 연결한 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제1항에 있어서 상기 반도체 장치는

최초 전원 인가 후 식별정보를 생성하여 저장하고 상기 후단의 반도체 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제5항에 있어서 상기 반도체 장치는

상기 전단의 반도체 장치가 출력한 제어신호에 응답하여 내부에 저장된 제3데이터를 상기 후단의 반도체 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제5항에 있어서 상기 제1센싱 데이터 또는 상기 제2센싱 데이터는

센싱 감지신호를 포함한 센싱 정보 프로토콜인 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제7항에 있어서 상기 센싱 정보 프로토콜은

상기 센싱 정보 프로토콜의 시작을 나타내는 시작 비트;

상기 식별정보;

적어도 한 비트 이상의 상기 센싱 감지신호; 및

상기 센싱 정보 프로토콜의 끝을 나타내는 종료 비트를 포함하는 것을 특징 으로 하는 센서 장치.
제6항에 있어서 상기 제3데이터는

시작을 나타내는 시작 비트;

상기 식별정보; 및

끝을 나타내는 종료 비트를 포함하는 식별정보 프로토콜인 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제6항에 있어서 상기 제3데이터는

시작을 나타내는 시작 비트;

상기 식별 정보;

적어도 한 비트 이상의 장치 설정 정보; 및

끝을 나타내는 종료 비트를 포함하는 장치 설정 정보 프로토콜인 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제10항에 있어서 상기 장치 설정 정보는

상기 반도체 장치가 구비한 접촉 패드의 감도 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제6항에 있어서 상기 반도체 장치는

적어도 한 개 이상의 입출력단자;

적어도 한 개 이상의 접촉 패드;

인접한 상기 반도체 장치와의 통신을 수행하는 입출력 제어부;

접촉에 응답하여 상기 입출력 제어부를 제어하는 제어부; 및

상기 입출력 제어부의 턴 온 여부를 결정하는 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제12항에 있어서 상기 제어부는

클럭 신호를 기준 신호로서 발생하는 기준 신호 발생부;

상기 기준 신호를 인가받아 접촉 물체의 접촉 여부에 상관없이 항상 제1시간 지연하여 제1신호를 발생하는 제1신호 발생부;

상기 기준 신호를 인가받아 접촉 물체의 접촉이 감지되지 않으면 상기 기준 신호를 지연하지 않고, 상기 접촉 물체의 접촉이 감지되면 상기 기준 신호를 상기 제1시간 보다 더 많이 지연하여 제2신호를 발생하는 제2신호 발생부;

상기 제1신호에 동기되어 상기 제2신호를 샘플링 및 래치하여 감지 신호를 발생하는 감지 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
제12항에 있어서 상기 입출력 제어부는

상기 반도체 장치와 통신을 수행하는 입출력 송수신부;

상기 입출력 송수신부에 인가된 상기 제1센싱 데이터 및 상기 제3데이터를 해석하여 상기 제어부로 출력하는 입력정보 해석부; 및

상기 제어부가 출력한 데이터에 응답하여 상기 제2센싱 데이터를 생성하여 상기 입출력 송수신부로 출력하는 출력정보 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
센싱 감지신호를 발생하는 적어도 한 개 이상의 반도체 장치는 최초 전원 인가 후 식별정보를 생성하여 저장하고 후단의 반도체 장치에 출력하는 식별정보 생성 단계;

센싱을 감지하지 않은 경우에 전단의 반도체 장치로부터 제1센싱 데이터가 수신되면 상기 제1센싱 데이터를 후단의 반도체 장치로 출력하는 단계;

센싱이 감지된 경우에 제2센싱 데이터를 생성하고 상기 전단의 반도체 장치로부터 상기 제1센싱 데이터가 수신되면 상기 제2센싱 데이터를 추가하여 상기 후단의 반도체 장치로 출력하고

상기 전단의 반도체 장치로부터 상기 제1센싱 데이터가 수신되지 않으면 상기 제2센싱 데이터를 상기 후단의 반도체 장치로 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 장치의 동작 방법.
제15항에 있어서 상기 센서의 동작방법은

상기 반도체 장치에 인가된 접촉을 감지하여 처리하는 것을 특징으로 하는 센서 장치의 동작방법.
제15항에 있어서 상기 센서의 동작방법은

상기 반도체 장치에 인가된 압력을 감지하여 처리하는 것을 특징으로 하는 센서 장치의 동작방법.
제15항에 있어서, 상기 식별정보 생성 단계는

최초 전원 인가 후 센싱 감지신호의 출력을 중지시키는 단계;

상기 반도체 장치에 소정의 전압을 인가 후 실제 인가된 전압을 비교하여 상이한 상기 반도체 장치를 시작위치의 반도체 장치로 인식하는 단계;

상기 시작위치의 반도체 장치에서 생성한 상기 식별정보를 상기 후단의 반도체 장치로 출력하는 단계;

자연수 N일 때 전단의 제N-1번째 반도체 장치에서 출력한 상기 식별정보를 수신한 제N번째 반도체 장치는 생성한 상기 식별정보만을 출력하는 식별정보 출력 단계를 추가적으로 구비하는 센서 장치의 동작방법.
제18항에 있어서 상기 식별정보 출력 단계는

최초 전원 인가 후 적어도 한 개 이상의 상기 전단의 반도체 장치가 출력한 상기 식별정보에 생성한 상기 식별정보를 추가하여 상기 후단의 반도체 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 센서 장치의 동작방법.
제15항에 있어서 상기 센서 장치의 동작 방법은

상기 전단의 상기 반도체 장치가 출력한 준비 신호를 상기 후단의 반도체 장치로 출력하고

상기 준비신호에 응답하여 접촉이 발생한 경우에 상기 적어도 한 개 이상의 반도체 장치는 상기 센싱 감지 신호를 생성하는 것을 추가적으로 구비하는 센서 장치의 동작방법.
제15항에 있어서 상기 센서 장치의 동작방법은

상기 전단의 반도체 장치가 출력한 제어신호에 응답하여 상기 반도체 장치 내부에 저장된 제1데이터를 출력하는 것을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 장치의 동작방법.
제21항에 있어서 상기 제1데이터는

상기 반도체 장치의 감도 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 장치의 동작 방법.