KR101248034B1 - 진동 센서용 다채널 ｓｐｉ 동기화 장치 및 구현 방법 - Google Patents

진동 센서용 다채널 ｓｐｉ 동기화 장치 및 구현 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101248034B1
KR101248034B1 KR1020100108205A KR20100108205A KR101248034B1 KR 101248034 B1 KR101248034 B1 KR 101248034B1 KR 1020100108205 A KR1020100108205 A KR 1020100108205A KR 20100108205 A KR20100108205 A KR 20100108205A KR 101248034 B1 KR101248034 B1 KR 101248034B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spi
channel
vibration
sensing information
master module
Prior art date
Application number
KR1020100108205A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120046513A (ko
Inventor
정완섭
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020100108205A priority Critical patent/KR101248034B1/ko
Publication of KR20120046513A publication Critical patent/KR20120046513A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101248034B1 publication Critical patent/KR101248034B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25472—Synchronise controllers, sensors, measurement with data bus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

본 발명은 진동센서용 다채널 SPI 동기화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조적 진동 해석 또는 진동 제어를 하기 위해 다수의 진동 센서를 통해 동시에 감지된 다수 위치의 진동 측정 정보를 전송받을 수 있는 진동 센서용 다채널 SPI(Serial Peripheral Interface) 동기화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 진동센서용 SPI 동기화 장치는 마스터 슬레이브 관계를 기본으로 하는 SPI 통신에 의해 다수의 진동 센서로부터의 동시에 측정된 센싱 정보를 얻기 위해, 다수의 진동 센서와 상기 다수의 센서 각각에 연결되며 단일의 SPI 마스터 모듈과 연결되는 다수의 SPI 슬레이브 채널 및 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널 에 연결되어 각각의 SPI 슬레이브 채널에 정보를 송수신하는 SPI 마스터 모듈을 포함한다. 상기 SPI 슬레이브 채널은 상기 SPI 마스터 모듈과 신호를 송수신하며 상기 센서와 제어신호를 송수신하는 로직 블록과, 상기 로직 블록의 제어에 따라 상기 센서로부터의 센싱 정보가 수신되어 저장되며 상기 SPI 마스터 모듈로 센싱 정보를 송신하는 쉬프트 레지스터와 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 이중으로 저장하는 래치형 버퍼를 포함한다. 상기 SPI 마스터 모듈은 단일의 클럭 모듈을 가지며, 여기서 발생하는 클럭 신호는 다수의 SPI 슬레이브 채널로 동시에 송신되어, 이 동일한 클럭 신호에 기초하여 다수 진동 센서로부터 동기화된 진동 측정치를 얻게 된다. 이 센싱 정보를 쉬프트 레지스터와 래치형 버퍼에 저장한 다음 다시 SPI 마스터 모듈이 읽음으로써 구조물의 다수 위치에서의 동기화된 진동 센싱 정보를 얻어 효과적으로 구조적 진동해석을 할 수 있게 된다.

Description

진동 센서용 다채널 ＳＰＩ 동기화 장치 및 구현 방법{Synchronized multichannel SPI communication system for vibration sensors and its implementation method}
본 발명은 진동 센서용 다채널 SPI(Serial Peripheral Interface) 동기화 장치 및 구현 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 센서로부터 동기화된 센싱 정보를 동시에 수신할 수 있는 SPI 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.
가속도계를 이용한 진동 센싱 기술은 3축 선형 가속도계(3-Axis Linear Accelerometer) 등을 이용하여 진동 가속도 정보를 센싱한 다음 SPI 통신을 이용하여 제어 장치나 저장 메모리에 정보를 송수신하는 방식이다. SPI 통신은 시리얼(Serial) 통신방식의 하나로 그 기본 구성은 마스터 모듈(Master Module)과 슬레이브 모듈(Slave Module)로 이루어 진다. 여러 슬레이브를 버스(Bus)에 접속하는 경우에는 슬레이브가 SPI 마스터 모듈에 병렬로 연결되고 칩 선택(Chip Select, CS) 신호에 따라 마스터 모듈로부터 개개 슬레이브 모듈이 임의적으로 선택되게 되어 선택된 슬레이브 모듈만이 주장치-입력/종속장치-출력(Master-in Slave-Out, MISO 이하 'MISO'라 함)신호를 구동하게 된다.
현재 상용화된 대표적인 모델인 TI(Texas Instrument)의 2000 및 5000 DSP 시리즈와 다른 ARM 코어 모델들도 마찬가지로 멀티 칩 선택 핀을 제공하지만 이러한 멀티 칩 선택 핀에 의해서도 특정 순간에는 단 하나의 채널만이 선택될 수 있다. 따라서 진동 해석 시 한 채널과 연결된 센서의 센싱 정보만이 SPI 마스터에 전달되며, 나머지 다수 센서의 센싱 정보는 순차적으로 SPI를 통해 SPI 마스터에 전송되는 방식이었다. 따라서, 다수의 진동센서로부터 마스터에 전달되는 진동측정 정보는 각기 다른 측정시간에서의 측정 정보인 것이다. 즉, 종래의 SPI 통신에 의해서는 다수의 진동 센서에서 동기화된 즉 동일 샘플 시간에서의 진동 측정 정보를 저장매체나 처리장치가 전송받아 해석하거나 제어할 수 없는 문제가 있었다.
시간에 따라 다수의 측정 위치에서 동시에 발생하는 진동을 센싱할 필요가 있는 모드해석(Modal Analysis)에서는 다수 센서로부터 동기화된 진동 측정 정보를 전송받아 처리하는 것이 구조적 해석에 반드시 필요하다. 그러나 종래의 멀티 칩 선택에 의한 SPI 장치 및 방법으로는 다수 센서와 각기 연결된 SPI 슬레이브 채널 로부터 순차적으로 센싱 정보를 받아들일 수 밖에 없어 각 채널 간의 진동 측정치들 사이에 시간 지연이 있을 수 밖에 없었고, 다수 진동 센서로부터 동기적인 센싱 정보를 읽을 수 없어 구조물 해석에 한계가 있을 수 밖에 없는 문제가 있었다. 따라서 진동 모드 해석이나 구조물 진동 측정 영역에서는 동시에 다수 센서로부터 동기적 센싱 정보를 읽을 수 있는 SPI 통신 장치가 필요하다.
이러한 다수 센서로부터의 동기화된 진동 측정 정보의 동시 전송의 필요성은 진동 뿐 아니라, 음향 등 타 분야에서도 그 필요성이 인정되나 현재까지의 SPI 통신에서는 해결되지 않은 문제이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 센서용 SPI 통신의 문제점을 해결하여, 다수의 센서로부터 동기화된 측정 정보를 동시에 전송받을 수 있는 센서용 다채널 SPI 동기화 장치를 제공하고자 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 필요한 센서의 수에 따라, 채널 수를 임의로 선택하여 다수 센서로부터 동기적 센싱 정보를 얻을 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적 중 하나는 진동 센서로부터 동기적 센싱 정보를 전송받아 저장 매체에 저장하거나 마이크로프로세서 등의 연산처리장치에서 처리할 수 있는 다채널 SPI 동기화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수 진동센서로부터 동시에 동기화된 진동 측정 정보를 전송받아 구조체의 적절한 진동해석이나 진동 제어를 가능하게 하는 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 센서용 다채널 SPI 동기화 장치는 다수의 센서, 상기 센서에 각기 연결되며 단일의 SPI 마스터 모듈과 연결되는 복수의 SPI 슬레이브 채널 및 상기 복수의 SPI 슬레이브 채널에 연결되어 각각의 SPI 슬레이브 채널 과 정보를 송수신하는 SPI 마스터 모듈을 포함한다.
상기 SPI 슬레이브 채널 은 각기 상기 SPI 마스터 모듈과 신호를 송수신하며 상기 센서에 제어신호를 송신하는 로직 블록과, 상기 로직 블록의 제어에 따라 상기 센서로부터의 센싱 정보가 수신되어 저장되며 상기 SPI 마스터 모듈로 센싱정보를 송신하는 쉬프트 레지스터와 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 임시로 저장하는 래치형 버퍼(Latched Buffer)를 포함한다.
상기 SPI 마스터 모듈은 SPI 통신의 로직을 수행하고 상기 SPI 슬레이브 채널 에 제어 신호를 송수신하는 SPI 마스터 스테이트 머신(State Machine)과, 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널 로부터 병렬 회선을 통해 수신한 센싱 정보를 저장하는 데이터 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면, 상기 SPI 마스터 모듈은 클럭(Clock) 신호를 발신하는 클럭 모듈을 포함하며, 상기 SPI 마스터 모듈은 상기 클럭 모듈로부터의 클럭 신호를 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널로 동시에 송신하고, 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널은 상기 클럭 신호에 기초하여 동기적으로 상기 다수 센서를 구동하여 센싱 정보를 읽고, 상기 쉬프트 레지스터에 쓴다. 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보가 상기 쉬프트 레지스터에 쓰기가 완료되면, 상기 SPI 슬레이브 채널에 포함된 래치형 버퍼(Latched Buffer)에 이중으로 저장된다.
나아가, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면, 상기 SPI 마스터 모듈과 연결되어 상기 센싱 정보를 수신하여 저장하는 저장 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 센서는 진동 센서일 수 있으며, 음향 센서도 적용이 가능하다.
상기 SPI 마스터 스테이트 머신(State Machine)은 외부 트리거 장치로부터 트리거링 신호를 받아 시동될 수 있다.
상기 SPI 마스터 모듈과 연결되어, 상기 SPI 마스터 모듈과 외부 장치 사이에 신호를 송수신하기 위한 USB 인터페이스 모듈을 더 포함할 수 있으며, 상기 SPI 마스터 모듈은 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널 중 일부 또는 전부를 선택하여 신호를 송수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 다수의 진동센서와 연결된 다채널 SPI 통신 방법은 SPI 마스터 모듈의 상태를 판단하는 단계; 상기 SPI 마스터 모듈에서 다수의 채널 중 일부 또는 전부를 선택하는 단계; 상기 SPI 마스터 모듈이 클럭 신호와 칩 선택 신호 및 송신 신호를 다수의 선택된 SPI 슬레이브 채널로 동시에 전송하는 단계; 상기 SPI 슬레이브 채널이 상기 신호들을 수신하고 각 SPI 슬레이브 채널에 연결된 진동 센서로 송신하는 단계; 상기 진동 센서가 상기 신호들에 따라 작동하여 센싱 정보를 각 진동 센서와 연결된 SPI 슬레이브 채널의 쉬프트 레지스터에 전송하여 저장하는 단계; 및 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 상기 SPI 마스터 모듈로 전송하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면, 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 상기 SPI 슬레이브 채널에 포함된 래치형 버퍼에 이중으로 저장(Douuble Buffering)하는 단계가 포함된다.
상기 구성에 의한 본 발명의 센서용 다채널 SPI 동기화 장치는 다수의 센서에서 동시에 감지한 센싱 정보를 동시에 전송받을 수 있는 것이다. 또한, 사용자가 원하는 센서의 수에 따라, 채널 수를 임의로 선택하여 다수 센서로부터 동기화된 센싱 정보를 동시에 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 센서용 다채널 SPI 동기화 장치를 진동 센서에 결합할 경우 진동 센서로부터 동기화된 진동 측정 정보를 전송받아 저장 매체에 저장하거나 마이크로프로세서 등의 연산처리장치에서 처리할 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라 구조체의 적절한 진동해석이나 진동 제어가 가능한 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 동기화를 위한 다채널 SPI 통신을 간단하면서도 쉬운 장치 구성에 의해 신뢰성 있게 구현할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 SPI 마스터 모듈의 구성과 신호의 송/수신을 방향을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서용 다채널 SPI 동기화 장치의 SPI 슬레이브 채널 부에 포함되는 개별 SPI 슬레이브 채널 의 구성를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 센서용 다채널 SPI 동기화 장치를 상세히 설명하도록 하겠다.
종래의 다채널 SPI 장치는 동시에 다수의 슬레이브 채널들에 엑세스(access)할 수 없고 다채널 진동센서의 센싱 정보들을 순차적으로 하나씩 읽을 수 밖에 없다. 이것은 종래의 다채널 SPI 마스터 모듈이 다중 SPI 진동 센서의 센싱 정보를 동시에 읽는 것을 지원하지 않고 차례로 읽어 들일 수 밖에 없기 때문이고, 이에 따라 각 채널의 진동 측정을 트리거링(triggering)하고 읽는데 시간 차는 피할 수 없게 된다. 이러한 시간차의 원인은 SPI 마스터 모듈이 한 쌍의 송신(MOSI :Master-Out Slave-in)및 수신(MISO : Master-in Slave-Out) 쉬프트 레지스터(shift register)만 구비하여 읽고 쓸 수 있기 때문이다.
이러한 SPI 통신의 다채널 동기화 문제를 해결하기 위해 2가지의 접근이 가능하다. 하나는 단일 SPI 클럭(clock)에 의해 동기적으로 구동되는 다수의 SPI 마스터 모듈 및 슬레이브 모듈을 적층하여 사용하는 방법이다. 그러나 이 방법은 하드웨어 면에서나 소프트웨어 측면에서 많은 자원을 필요로 한다는 단점이 있으며, 다수 마스터의 제어 소프트웨어 설계가 어려운 문제가 있다.
또 다른 방법은 단일의 송신 모듈과 다중 수신 모듈을 결합하는 방식인데, 이 때 단일 송신 모듈은 단일 마스터 모듈이고, 다중 수신 모듈은 슬레이브 모듈이 된다. 이 방법은 단일 마스터 모듈의 SPI 클럭(clock)을 이용하므로, 여러 슬레이브 모듈에 동시에 신호를 송신할 수 있으며. 다수의 수신 모듈은 단일 SPI 클럭(clock)의 신호에 따라 마스터 모듈로부터 동시에 센싱 명령을 받고 동시에 다수의 센서가 진동 정보를 측정하게 된다. 본 발명의 센서용 다채널 SPI 동기화 장치는 이 두 번째 방법을 이용한 것으로, 이 방법에 의하면 하드웨어를 간단하면서도 쉽게 구성하면서도 신뢰성 있는 SPI 통신을 구현할 수 있어 다수의 진동, 음향 센서로부터의 동기화된 측정 정보를 동시에 전송 받아 처리하거나 저장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치는 다수의 진동 센서를 포함하는 진동센서부(300), 상기 진동 센서부(300)와 SPI 마스터 모듈(200) 사이를 연결하는 SPI 슬레이브 채널 부(100) 및 상기 SPI 슬레이브 채널 부(100)에 포함되는 각각의 SPI 슬레이브 채널과 연결되어 신호를 송수신하는 SPI 마스터 모듈(200)을 포함한다.
상기 SPI 슬레이브 채널 부에 포함되는 각각의 SPI 슬레이브 채널 은 상기 진동 센서부(300)에 포함되는 진동 센서 중 하나와 연결되는데, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 SPI 1 채널은 진동 센서 1과 연결되고 SPI 2 채널은 진동 센서 2 와 연결되는 식이다. 그러나 모든 SPI 슬레이브 채널은 단일의 SPI 마스터 모듈(200)과 연결된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치의 구성을 나타낸 도면이며, 이하 각 구성을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치는 동기화된 다수 위치에서의 진동 측정을 위해 독립적인 SPI 포트를 구성하는데, 이는 4, 8, 12, 또는 16 개의 SPI 슬레이브 채널로 구현할 수 있다. SPI 슬레이브 채널의 수는 위의 수에 한정되지 않으며 필요에 따라 적절한 수로 구현가능하다. 도 2의 SPI 슬레이브 채널부(100)는 N 개의 SPI 슬레이브 채널을 포함하나, 실재로 모든 채널을 다 사용할 필요는 없으며, 필요에 따라 N 개의 채널 중 일부의 채널만을 선택하여 사용할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 SPI 마스터 모듈의 구성과 신호의 송/수신이 개념이 도시되어 있는데, 상기 SPI 마스터 모듈(200)은 SPI 통신의 로직을 수행하고 상기 SPI 슬레이브 채널 과 제어 신호를 송수신하는 SPI 마스터 스테이트 머신(210)과, 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널로부터 병렬 회선을 통해 수신한 센싱 정보를 저장하는 데이터 모듈을 포함한다. 상기 SPI 마스터 모듈은 또한, 클럭 신호를 발생하는 클럭(Clock) 모듈(230)을 포함하며, 상기 SPI 마스터 모듈은 상기 클럭 모듈(230)로부터의 클럭 신호를 다수의 SPI 슬레이브 채널로 동시에 송신하고, 다수의 SPI 슬레이브 채널 은 상기 클럭 신호에 기초하여 상기 진동 센서를 제어하여 동기적으로 구동된다. SPI 레지스터(220)는 클럭 모듈(Clock Module), 컨피규레이션 모듈(Configuration Module), 스테이터스 모듈(Status Module), 데이터 모듈(Data module)을 포함한다.
도 4는 SPI 슬레이브 채널부에 포함되는 개별 SPI 슬레이브 채널의 구성 및 신호의 송/수신 개념이 도시되어 있다. 개별 SPI 슬레이브 채널은 상기 SPI 마스터 모듈(200)과 신호를 송수신하며 상기 센서(300)와 신호를 송수신하는 로직 블록(Logic Block)(110)과, 8 비트(bit) 쉬프트 레지스터(shift Register) 및 래치형 버퍼(Latch Buffer)(120)를 포함한다.
상기 로직 블록(110)은 마스터 모듈로부터 신호를 수신 받고 상기 진동 센서에 신호를 송신하며 상기 진동 센서는 로직 블록의 신호에 따라 진동을 감지하여 센싱 정보를 SPI 통신에 의해 쉬프트 레지스터 및 래치형 버퍼(120)로 보내게 된다. 쉬프트 레지스터는 진동 센서와 직렬(Serial) 통신 회선에 의해 연결되어 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의하면 8 bit 쉬프트 레지스터를 이용하고 있다. 상기 쉬프트 레지스터에 센싱 정보가 모두 저장되면 래치형 버퍼가 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 다음 클럭 신호까지 안전하게 저장 보관하게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치의 작동을 설명하겠다.
도 3내지 4에서, M_CLK 는 SPI 클럭 신호(Clock Signal)이고, M_CS는 SPI 칩 선택(Chip Select) 신호를 나타내고, M_TX는 송신 신호(Transmit signal)로 MOSI에 해당하는 것이다. Ext_Trigger는 외부 트리거 신호(external trigger signal)를 나타내며 필요에 따라 임의로 부가 가능한 신호이므로 없어도 무방하다.
n은 SPI 슬레이브 채널 의 수를 나타낸다. M_ICn는 SPI 슬레이브 채널 선택 신호(Channel selelct Signal)이고, M_INTn은 외부 인터럽트 신호(External Interrupt Signal)이다.
다중 병렬 데이터 버스(Multi-parallel Data bus) 신호는 M_Qn[7:0]로 여기서 n은 SPI 슬레이브 채널의 수를 나타낸다. 즉, 실시예에서는 8 bit 크기의 n개의 채널을 구성한 경우이다. 상기 다중 병렬 데이터 버스는 8 bit의 n 개의 회선이 병렬 연결되는 것으로 n 개의 SPI 슬레이브 채널 의 쉬프트 레지스터 및 래치형 버퍼(120)로부터 저장된 센싱 정보가 동시에 SPI 마스터 모듈의 데이터 모듈로 전송하는 예이다.
도 3에서, SPI 마스터 모듈의 클럭 모듈(230)이 단일의 클럭 신호를 보내면 이에 따라 SPI 마스터 스테이트 머신(210)이 각 SPI 슬레이브 채널로 동시에 M_CLK(SPI 클럭) 신호를 전송한다. 동일한 클럭 신호에 따라 각각의 SPI 슬레이브 채널은 동일한 시간 대에서 구동되며, 상기 SPI 슬레이브 채널 에 연결된 진동 센서도 동시에 신호를 받고 제어되므로 다수의 진동 센서가 동시에 진동 정보를 센싱할 수 있게 된다. 즉, 동일한 클럭 모듈(230)에서 전송된 SPI 클럭 신호에 따라 각 SPI 슬레이브 채널이 동기화되어 구동되고 이에 따라 진동 센서가 제어되므로 동기화된 센싱 정보의 감지가 가능한 것이다. SPI 마스터 스테이트 머신은 M_TX(송신 신호)를 각 채널의 로직 블록(110)으로 보내어 제어하며, 외부 트리거 신호(Ext_Trigger)를 받아, 작동을 개시할 수도 있다.
이하, 상기와 같은 마스터 모듈의 제어에 의해 각 진동 센서에서 동기적으로 감지한 센싱 정보를 동시에 수신하는 과정을 설명한다.
각 진동 센서의 센싱 정보는 도 5에서 수신 신호 SPI_RXn로 신호로 나타내고 있다. 여기서 n은 진동 센서와 SPI 슬레이브 채널 의 수를 내타낸다. 각 진동 센서의 센싱 정보는 그 진동 센서와 연결된 SPI 슬레이브 채널 의 쉬프트 레지스터(Shift Register) 및 래치형 버퍼(120)로 동시에 보내지게 된다. 상기 쉬프트 레지스터는 진동 센서와 직렬 통신 회선에 의해 연결되어 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의하면 8 bit 쉬프트 레지스터를 이용하고 있다. 상기 쉬프트 레지스터에 센싱 정보 8 bit가 모두 저장되면 이때 래치형 버퍼가 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 이중으로 안전하게 저장 보관(Double Buffering)하게 된다. 상기 쉬프트 레지스터 및 래치형 버퍼에 각기 저장된 진동 센서의 센싱 정보는 다중 병렬 데이터 버스에 의해 SPI 마스터 모듈의 SPI 레지스터(220)로 전송되어 저장된다. 이 때 각 SPI 슬레이브 채널로부터 마스터 모듈(200)의 SPI 레지스터(220)의 데이터 모듈에 다중 병렬 데이터 버스 회선이 연결된다. 따라서, 동기적으로 각각의 진동 센서에서 감지된 센싱 정보가 개별 SPI 슬레이브 채널의 쉬프트 레지스터 및 래치형 버퍼에 저장되었다가 동시에 다중 병렬 데이터 버스에 의해 마스터 모듈의 SPI 레지스터(220)에 전송되는 것이고, 이에 따라 다수 센싱 정보가 동시에 하나의 마스터 모듈의 데이터 모듈에 저장되는 것이다. 상기 데이터 모듈에 저장된 다수 센서의 동기화된 센싱 정보는 USB 회선을 통해 PC(personal computer)와 같은 외부 기기로 정보를 전달하여 처리하거나 메모리 카드 등의 저장 매체에 저장된다.
단일의 SPI 마스터 모듈의 클럭 모듈로부터 SPI 마스터 스테이트 머신(State Machine)을 통해 M_CLK 신호를 각각의 SPI 슬레이브 채널 로 전송하고 다시 진동 센서로 보내어 동기화된 SPI 클럭에 의해 동기적으로 진동 변위를 센싱하게 된다. 동기화된 측정을 시작하는 명령도 단일 마스터 모듈로부터 다수의 채널로 동시에 전송된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치는 SD 카드와 같은 기억장치와 연결되어 다수 센서로부터 감지한 동기적 센싱 정보를 동시에 받아 저장할 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치는 스마트폰, 태블렛 PC, 위치 파악 장치(global positioning system, GPS), 구조물 진동측정 및 해석, 자동차의 위치 제어 및 무진동차와 같은 운송 시스템 등에 적용될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시 예에서는 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치가 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 진동 센서가 아닌 음향 센서, 가속도 센서 등 다양한 센서용 다채널 SPI 동기화 장치로 구현될 수 있다.
100 : SPI 슬레이브 채널부 110 : 로직 블록
120 : 쉬프트 레지스터 및 래치형 버퍼 200 : SPI 마스터 모듈
210 : SPI 마스터 스테이트 머신 220 : SPI 레지스터
230 : 클럭 모듈 300 : 진동 센서부
500 : USB 인터페이스 모듈 510 : USB 칩
600 : 외부 기기

Claims (10)

  1. 다수의 센서;
    상기 센서에 각기 연결되며 단일의 SPI 마스터 모듈과 연결되는 복수의 SPI 슬레이브 채널; 및
    상기 복수의 SPI 슬레이브 채널에 연결되어 각각의 SPI 슬레이브 채널과 정보를 송수신하는 SPI 마스터 모듈; 을 포함하며,
    상기 다수의 SPI 슬레이브 채널은 각기 상기 SPI 마스터 모듈과 신호를 송수신하며 상기 센서에 제어신호를 송신하는 로직 블록과, 상기 로직 블록의 제어에 따라 상기 센서로부터의 센싱 정보가 수신되어 저장되며 상기 SPI 마스터 모듈로 센싱 정보를 송신하는 쉬프트 레지스터와 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 이중으로 안전하게 저장하는 래치형 버퍼를 포함하며,
    상기 SPI 마스터 모듈은 클럭 신호를 발신하는 클럭 모듈을 포함하며, 상기 SPI 마스터 모듈은 상기 클럭 모듈로부터의 클럭 신호를 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널로 동시에 송신하고, 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널은 상기 클럭 신호에 기초하여 동기적으로 상기 다수 센서를 구동하여 센싱 정보를 읽고, 상기 쉬프트 레지스터에 쓰는 것을 특징으로 하는 센서용 다채널 SPI 동기화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 SPI 마스터 모듈은 SPI 통신의 로직을 수행하고 상기 SPI 슬레이브 채널에 제어 신호를 송수신하는 SPI 마스터 스테이트 머신(State Machine)과, 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널 로부터 병렬 회선을 통해 수신한 센싱 정보를 저장하는 데이터 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서용 다채널 SPI 동기화 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 SPI 마스터 모듈과 연결되어 상기 센싱 정보를 수신하여 저장하는 저장 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서용 다채널 SPI 동기화 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 센서는 진동 센서인 것을 특징으로 하는 센서용 다채널 SPI 동기화 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 SPI 마스터 스테이트 머신은 외부 트리거 장치로부터 트리거링 신호를 받아, 시동되는 것을 특징으로 하는 센서용 다채널 SPI 동기화 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 SPI 마스터 모듈과 연결되어, 상기 SPI 마스터 모듈과 외부 장치 사이에 신호를 송수신하기 위한 USB 인터페이스 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 SPI 마스터 모듈은 상기 다수의 SPI 슬레이브 채널 중 일부 또는 전부를 선택하여 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 장치.
  9. 다수의 진동센서와 연결된 다채널 SPI 통신에 있어서,
    SPI 마스터 모듈에서 다수의 SPI 슬레이브 채널 중 일부 또는 전부를 선택하는 단계;
    상기 SPI 마스터 모듈이 클럭 신호를 생성하여 선택된 SPI 슬레이브 채널로 각각 전송하는 단계;
    선택된 SPI 슬레이브 채널이 상기 클럭 신호를 수신하고 선택된 SPI 슬레이브 채널에 각각 연결된 진동 센서로 송신하는 단계;
    상기 진동 센서가 상기 클럭 신호에 따라 작동하여 센싱 정보를 각 진동 센서와 연결된 SPI 슬레이브 채널의 쉬프트 레지스터에 전송하여 저장하는 단계; 및
    상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 상기 SPI 마스터 모듈로 전송하는 단계; 를 포함하는 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 쉬프트 레지스터에 저장된 센싱 정보를 상기 SPI 슬레이브 채널 에 포함된 래치형 버퍼에 이중으로 저장(Douuble Buffering)하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 진동 센서용 다채널 SPI 동기화 방법.

KR1020100108205A 2010-11-02 2010-11-02 진동 센서용 다채널 ｓｐｉ 동기화 장치 및 구현 방법 KR101248034B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100108205A KR101248034B1 (ko) 2010-11-02 2010-11-02 진동 센서용 다채널 ｓｐｉ 동기화 장치 및 구현 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100108205A KR101248034B1 (ko) 2010-11-02 2010-11-02 진동 센서용 다채널 ｓｐｉ 동기화 장치 및 구현 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120046513A KR20120046513A (ko) 2012-05-10
KR101248034B1 true KR101248034B1 (ko) 2013-03-27

Family

ID=46265588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100108205A KR101248034B1 (ko) 2010-11-02 2010-11-02 진동 센서용 다채널 ｓｐｉ 동기화 장치 및 구현 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101248034B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080013548A (ko) * 2006-08-09 2008-02-13 엠텍비젼 주식회사 클럭을 동기화하여 데이터를 송수신하는 인터페이스 모듈및 방법
KR20090059491A (ko) * 2007-12-06 2009-06-11 한국전자통신연구원 센서 네트워크에서의 멀티채널 제공을 위한 게이트웨이장치 및 그 게이트웨이 장치 내에서의 ｓｐｉ 정합 장치 및방법
KR20100077708A (ko) * 2008-12-29 2010-07-08 강릉원주대학교산학협력단 마스터와 슬레이브 간의 데이터 전송방법 및 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080013548A (ko) * 2006-08-09 2008-02-13 엠텍비젼 주식회사 클럭을 동기화하여 데이터를 송수신하는 인터페이스 모듈및 방법
KR20090059491A (ko) * 2007-12-06 2009-06-11 한국전자통신연구원 센서 네트워크에서의 멀티채널 제공을 위한 게이트웨이장치 및 그 게이트웨이 장치 내에서의 ｓｐｉ 정합 장치 및방법
KR20100077708A (ko) * 2008-12-29 2010-07-08 강릉원주대학교산학협력단 마스터와 슬레이브 간의 데이터 전송방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120046513A (ko) 2012-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10445285B2 (en) Integrated data concentrator for multi-sensor MEMS systems
US8151134B2 (en) SPI devices and method for transferring data between the SPI devices
JP5570619B2 (ja) 異なるメモリ種類にアクセスする異なる速度での時分割多重化
US6968472B2 (en) Serial data interface
US8719476B2 (en) Communication system, master device and slave device, and communication method, configured to handle plural concurrent requests
JP5467891B2 (ja) 情報処理装置、デバッグ装置、デバッグ方法
CN103778090A (zh) 串行通信电路以及方法、集成电路装置、物理量测定装置
JP2000076186A (ja) 内部ル―プ同期部
KR102101840B1 (ko) 범용 직렬 인터페이스 및 이를 포함하는 반도체 장치
JP2011227834A (ja) 信号制御装置及び信号制御方法
KR101630599B1 (ko) 시스템 성능 향상을 위한 제어 로직을 구비한 직렬 주변기기 인터페이스 및 그 구동 방법
US11368331B2 (en) Communication apparatus and communication system
KR101248034B1 (ko) 진동 센서용 다채널 ｓｐｉ 동기화 장치 및 구현 방법
JP2000293485A (ja) 通信インターフェース
KR101260313B1 (ko) 전자장치 및 그 데이터 송수신방법과, 슬레이브 장치 및복수의 장치 간의 통신방법
KR20180003743A (ko) 터치 표시 장치, 터치 시스템, 터치 마스터, 터치 슬레이브 및 터치 센싱 방법
KR100779927B1 (ko) 정보 처리 장치 및 그 제어 방법
KR100295683B1 (ko) 인터아이씨의 제너럴콜 어크날리지장치및 방법
KR100955122B1 (ko) 집적 회로 장치 및 오디오 처리 장치
JP5977614B2 (ja) 測定装置
WO2019140680A1 (zh) 测试卡以及测试系统
KR20180003742A (ko) 터치 표시 장치, 터치 시스템, 터치 마스터, 터치 슬레이브 및 통신 방법
KR101031641B1 (ko) 디버깅 칩, 이를 이용한 디버깅 시스템 및 외부 칩 신호의 데이터화 방법
CN117493230A (zh) 基于DSP的Mcbsp实现SPI接口的数据存储方法
CN100547522C (zh) 数据输入处理电路

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160219

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170206

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180226

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee