KR101573908B1 - 로터리 엔코더의 디코딩 회로 - Google Patents

로터리 엔코더의 디코딩 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로터리 엔코더의 디코딩 회로를 개시한다. 상기와 같은 로터리 엔코더는 회전체의 회전방향에 따라 턴-온 순서가 변경되는 제1 및 제2스위치를 구비하며 상기 제1 및 제2 스위치의 스위칭 상태에 각각 대응하는 제1 및 제2신호를 제공하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로에 있어서, 상기 제1신호 또는 상기 제2신호가 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화될 때 활성화되는 제1내부신호, 상기 제1신호 및 상기 제2신호가 모두 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화될 때 활성화되는 제2내부신호, 상기 턴-온 순서에 따른 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 레벨 변화에 대응하여 정방향 또는 역방향에 대응되는 회전방향신호를 생성하여 출력하는 회전방향 판단부; 상기 제1신호 또는 상기 제2신호가 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화된 후 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 레벨이 턴-오프에 대응하는 레벨을 일정시간 유지할 때 활성화되는 제3내부신호를 생성하여 출력하는 로직레벨 감시부; 상기 제2내부신호가 활성화된 상태에서 상기 제3내부신호가 활성화되면 상기 제1,제2신호를 정상신호로 판단하고, 인에이블신호를 활성화시켜 출력하는 신호 판단부; 및 상기 인에이블신호가 활성화되면 상기 회전방향신호에 따라 미리 정해진 초기값으로부터 증가 또는 감소시킨 카운팅 신호를 출력하는 카운터;를 포함한다.

Description

로터리 엔코더의 디코딩 회로{DECODING CIRCUIT FOR ROTARY ENCODER}
본 발명은 로터리 엔코더의 디코딩 회로에 관한 것으로, 더 상세하게는 로터리 엔코더의 회전 방향과 회전 정도를 디코딩하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 로터리 엔코더의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 일반적으로 로터리 엔코더(100)는 전자기기의 사용자 입력수단으로 사용된다. 이러한 로터리 엔코더(100)는 회전체(도시되지 않음)의 회전에 따라 단자의 기계적 접촉에 의해 스위칭 동작을 수행하는 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)를 포함한다. 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)는 일단이 외부저항을 통해 전원전압(VDC)과 연결되고 타단이 접지전압과 연결된다.
이와 같이 구성된 로터리 엔코더(100)는 회전체가 정방향 또는 역방향으로 회전시 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)가 시간 차를 두고 턴-온 되어 서로 다른 위상을 갖는 제1신호(A) 및 제2신호(B)를 출력한다. 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)의 시간 차는 회전체의 회전 방향 및 회전 속도에 따라 다를 수 있다. 일례로, 회전체가 정방향으로 회전시 제1스위치(SW1)가 먼저 턴-온 된 후 제2스위치(SW2)가 턴-온 되며, 역방향으로 회전시 제2스위치(SW2)가 먼저 턴-온 된 후 제1스위치(SW1)가 턴-온 된다.
도 2는 도 1의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2를 참고하면, 로터리 엔코더(100)는 회전체의 회전에 따라 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)의 턴-온에 의해 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨이 변화되어 출력된다. 일례로, 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)의 턴-온에 의해 제1신호(A) 및 제2신호(B)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변화되고 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)의 턴-오프에 의해 초기 로직 레벨 하이로 돌아온다.
여기서, 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)의 기계적 스위칭 동작에 의해 제1신호(A) 및 제2신호(B)에는 스위칭 노이즈가 포함될 수 있다. 스위칭 노이즈로는 스위칭 순간에 발생되는 채터링(chattering) 노이즈, 스위치의 턴-온 상태에서 발생되는 바운스(bounce) 노이즈 등이 포함될 수 있다. 이러한 채터링 노이즈 및 바운스 노이즈는 발생 빈도와 발생량이 비정형적인 랜덤 노이즈이다. 그리고, 회전체가 정방향으로 미세 회전되는 경우 제1신호(A)의 로직 레벨에만 변화가 발생되고 제2신호(B)는 초기 로직 레벨로 유지되는 스위치 오동작이 발생될 수 있다.
상기와 같은 스위칭 노이즈가 제1신호(A) 및 제2신호(B)에 포함되거나 스위치 오동작이 발생될 경우 디코딩되는 회전 방향과 회전 정도가 왜곡될 수 있고, 로터리 엔코더를 사용자 입력수단으로 활용하고 있는 전자기기들은 왜곡된 회전 방향 및 회전 정도에 의해 오동작할 수 있다.
본 발명은 로터리 엔코더의 회전 방향과 회전 정도를 디코딩하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 로터리 엔코더 동작시 포함될 수 있는 스위칭 노이즈와 스위치 오동작의 영향을 회피할 수 있는 로터리 엔코더의 디코딩 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 로터리 엔코더의 디코딩 회로는 회전체의 회전방향에 따라 턴-온 순서가 변경되는 제1 및 제2스위치를 구비하며 상기 제1 및 제2 스위치의 스위칭 상태에 각각 대응하는 제1 및 제2신호를 제공하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로에 있어서, 상기 제1신호 또는 상기 제2신호가 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화될 때 활성화되는 제1내부신호, 상기 제1신호 및 상기 제2신호가 모두 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화될 때 활성화되는 제2내부신호, 상기 턴-온 순서에 따른 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 레벨 변화에 대응하여 정방향 또는 역방향에 대응되는 회전방향신호를 생성하여 출력하는 회전방향 판단부; 상기 제1신호 또는 상기 제2신호가 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화된 후 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 레벨이 턴-오프에 대응하는 레벨을 일정시간 유지할 때 활성화되는 제3내부신호를 생성하여 출력하는 로직레벨 감시부; 상기 제2내부신호가 활성화된 상태에서 상기 제3내부신호가 활성화되면 상기 제1,제2신호를 정상신호로 판단하고, 인에이블신호를 활성화시켜 출력하는 신호 판단부; 및 상기 인에이블신호가 활성화되면 상기 회전방향신호에 따라 미리 정해진 초기값으로부터 증가 또는 감소시킨 카운팅 신호를 출력하는 카운터;를 포함한다.
본 발명에 의한 로터리 엔코더의 디코딩 회로는 로터리 엔코더로부터 제1신호 및 제2신호를 수신하고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 로직 레벨 변화에 대응하여 제1내부신호, 제2내부신호 및 회전방향신호를 생성하여 출력하는 회전방향 판단부; 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 샘플링하여 로직 레벨을 비교하고, 그 비교결과에 대응되는 제3내부신호를 생성하여 출력하는 로직레벨 감시부; 상기 제2내부신호 및 상기 제3내부신호의 활성화 여부에 따라 상기 제1,제2신호를 정상신호로 판단하고, 인에이블신호를 활성화시켜 출력하는 신호 판단부; 상기 인에이블신호가 활성화되면 상기 회전방향신호에 따라 미리 정해진 초기값으로부터 증가 또는 감소시킨 카운팅 신호를 출력하는 카운터; 및 상기 제3내부신호가 활성화되면 상기 회전방향 판단부를 초기화하는 리셋신호를 출력하는 초기화부;를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 로터리 엔코더의 동작시 발생되는 스위칭 노이즈의 영향 및 로터리 엔코더의 스위치 오동작의 영향을 회피함으로써 로터리 엔코더의 회전 방향과 회전 정도를 정확하게 판별해 낼 수 있다.
또한, 본 발명은 카운터를 이용하여 현재 보유값으로부터 로터리 엔코더의 회전 방향과 회전 정도에 따라 증감된 값을 출력함으로써 다양한 출력 위상을 갖는 로터리 엔코더에 적용이 가능하다.
도 1은 일반적인 로터리 엔코더의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 로터리 엔코더의 디코딩 회로의 일 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 4 내지 도 8은 도 3의 회전방향 판단부의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 도 3의 로직레벨 감시부의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 10 내지 도 13은 도 3의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 실시예는 로터리 엔코더(100)의 회전체(도시되지 않음) 회전시 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)의 턴-온에 의해 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨이 초기 로직 레벨 하이에서 로우로 변화된 후 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)가 턴-오프될 때 초기 로직 레벨 하이로 리턴되는 것을 예시로 설명한다.
본 실시예는 로터리 엔코더(100)의 회전체가 정방향으로 회전시 제1신호(A)의 로직 레벨이 변화된 후 제2신호(B)의 로직 레벨이 변화되고, 역방향으로 회전시 제2신호(B)의 로직 레벨이 변화된 후 제1신호(A)의 로직 레벨이 변화되는 것을 예시로 설명한다.
도 3은 본 발명의 로터리 엔코더의 디코딩 회로의 일 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예는 회전방향 판단부(10), 로직레벨 감시부(20), 클럭 발생부(30), 신호 판단부(40), 초기화부(50), 및 카운터(60)를 포함한다.
회전방향 판단부(10)는 로터리 엔코더(100)로부터 제1신호(A) 및 제2신호(B)를 수신하고, 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨의 변화에 대응하여 제1내부신호(AB_INT1), 제2내부신호(AB_INT2), 및 회전방향신호(UP/DOWN)를 생성한다. 여기서, 제1내부신호(AB_INT1)는 제1신호(A) 또는 제2신호(B)의 로직 레벨이 변화될 때 활성화되고, 제2내부신호(AB_INT2)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨이 모두 변화될 때 활성화된다. 회전방향신호(UP/DOWN)는 정방향 또는 역방향에 대응되는 로직 레벨을 갖는다.
일례로, 회전방향 판단부(10)는 제1신호(A) 또는 제2신호(B)에 폴링 에지가 발생하면 제1내부신호(AB_INT1)를 활성화시켜 출력하고, 제1신호(A) 및 제2신호(B) 모두에서 폴링 에지가 발생하면 제2내부신호(AB_INT2)를 활성화시켜 출력하며, 제1신호(A)에서 폴링 에지가 발생하면 회전방향신호(UP/DOWN)를 로우로 출력하고 제2신호(A)에서 폴링 에지가 발생하면 회전방향신호(UP/DOWN)를 하이로 출력하도록 구성할 수 있다.
로직레벨 감시부(20)는 로터리 엔코더(100)로부터 제1신호(A) 및 제2신호(B)를 수신하고, 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨 변화에 대응하여 제3내부신호(AB_INT3)를 생성한다. 여기서, 제3내부신호(AB_INT3)는 제1신호(A) 또는 상기 제2신호(B)의 로직 레벨이 변화된 후 제1신호(A) 및 상기 제2신호(B)의 로직 레벨이 모두 초기 로직 레벨로 일정시간 유지될 때 활성화된다. 초기 로직 레벨은 로터리 엔코더(100, 도 1)의 스위칭 동작 전 제1신호(A)와 제2신호(B)의 로직 레벨을 의미한다.
일례로, 로직 레벨 감시부(20)는 제1신호(A) 또는 상기 제2신호(B)에서 폴링 에지가 발생한 후 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨이 모두 '하이'로 일정시간 유지될 때 제3내부신호(AB_INT3)를 활성화시켜 출력하도록 구성할 수 있다.
신호 판단부(40)는 회전방향 판단부(10)와 로직레벨 감시부(20)로부터 각각 제2내부신호(AB_INT2) 및 제3내부신호(AB_INT3)를 수신하고, 제2내부신호(AB_INT2)가 활성화된 상태에서 제3내부신호(AB_INT3)가 활성화되면 로터리 엔코더(100)로부터 입력되는 제1,제2신호(A,B)를 정상신호로 판단하고, 인에이블신호(EN)를 활성화시켜 출력한다.
카운터(60)는 회전방향 판단부(10)와 신호 판단부(40)로부터 회전방향신호(UP/DOWN)와 인에이블신호(EN)를 수신하고, 인에이블신호(EN)가 활성화되면 회전방향신호(UP/DOWN)에 따라 미리 정해진 초기값으로부터 증가 또는 감소시킨 카운팅 신호(DOUT<7:0>)를 출력한다. 일례로, 카운터(60)는 인에이블신호(EN) 활성화시 회전방향신호(UP/DOWN)가 로우 레벨이면 정방향으로 판단하여 카운팅을 증가하고 하이 레벨이면 역방향으로 판단하여 카운팅을 감소시킨다.
초기화부(50)는 회전방향 판단부(10)와 로직레벨 감시부(20)로부터 제2내부신호(AB_INT2) 및 제3내부신호(AB_INT3)를 수신하고, 제3내부신호(AB_INT3)가 활성화되면 리셋신호(RESET)를 활성화시켜 회전방향 판단부(10)로 출력한다.
클럭 발생부(30)는 클럭신호를 생성하고 이를 로직레벨 감시부(20)로 제공한다.
여기서, 회전방향 판단부(10), 로직레벨 감시부(20), 클럭 발생부(30), 신호 판단부(40), 초기화부(50), 및 카운터(60)는 시스템 리셋신호(SYS_RESET)에 의해 초기화되도록 구성할 수 있다.
도 4 내지 도 8은 도 3의 회전방향 판단부의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3, 도 4를 참고하면, 회전방향 판단부(10)는 제1검출부(11), 제2검출부(12), 및 내부신호 생성부(13)를 포함한다. 제1검출부(11)는 제1신호(A)의 로직 레벨 변화에 대응되는 제1펄스신호(A_PUL)를 출력하고, 제2검출부(12)는 제2신호(B)의 로직 레벨 변화에 대응되는 제2펄스신호(B_PUL)를 출력한다. 일례로, 제1,제2검출부(11,12)는 각각 래치회로(latch)와 지연기(Delay)를 포함하도록 구성하여, 제1,제2신호(A,B)에서 폴링 에지 발생시 지연기(Delay)의 지연시간만큼의 펄스폭을 갖는 제1,제2펄스신호(A_PUL,B_PUL)를 생성하여 출력하도록 구성할 수 있다. 즉, 제1검출부(11)는 제1신호(A)에서 폴링 에지 발생시 제1펄스신호(A_PUL)를 출력하고, 제2검출부(12)는 제2신호(A)에서 폴링 에지 발생시 제2펄스신호(B_PUL)를 출력한다.
도 3, 도 5 내지 도 8을 참고하면, 내부신호 생성부(13)는 제1,제2펄스신호(A_PUL,B_PUL)에 대응하여 제1내부신호(AB_INT1), 제2내부신호(AB_INT2), 및 회전방향신호(UP/DOWN)를 출력한다.
이러한 내부신호 생성부(13)는 제1,제2펄스신호(A_PUL,B_PUL) 활성화시 대응되는 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)를 일정 로직 레벨로 유지시켜 출력하는 제1,제2내부회로(131,132)를 포함한다. 또한, 내부신호 생성부(13)는 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling) 중 어느 하나가 일정 로직 레벨로 유지되면 제1내부신호(AB_INT1)를 활성화시켜 출력하고 제1내부신호(AB_INT1) 활성화시 폴링발생신호(Falling_Occur)를 일정 로직 레벨로 유지시켜 출력하는 제3내부회로(133)를 포함한다. 또한, 내부신호 생성부(13)는 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)가 모두 일정 로직 레벨로 유지되면 제2내부신호(AB_INT2)를 활성화시켜 출력하는 제4내부회로(134)를 포함한다. 또한, 내부신호 생성부(13)는 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling) 중 어느 하나가 일정 로직 레벨로 유지되고 폴링발생신호(Falling_Occur)가 활성화되면 정방향 또는 역방향에 대응되는 상기 회전방향신호(UP/DOWN)를 출력하는 제5내부회로(135)를 포함한다.
도 5를 참고하면, 제1내부회로(131)는 제1검출부(11)로부터 출력되는 제1펄스신호(A_PUL)에 대응하여 제1폴링신호(A_falling)를 일정 로직 레벨로 유지시켜 출력하고, 제2내부회로(132)는 제2검출부(12)로부터 출력되는 제2펄스신호(B_PUL)에 대응하여 제2폴링신호(B_falling)를 일정 로직 레벨로 유지시켜 출력한다. 일례로, 제1,제2내부회로(131,132)는 전원전압(VDD)을 입력받아 제1,제2펄스신호(A_PUL,B_PUL)에 대응하여 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)을 출력하는 D플립플롭으로 구성할 수 있다. 이러한 제1,제2내부회로(131,132)는 제1,제2펄스신호(A_PUL,B_PUL) 활성화시 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)를 전원전압(VDD) 레벨로 유지시켜 출력한다. 또한, 제1,제2내부회로(131,132)는 초기화부(50)로부터 리셋신호(RESET)를 수신하고, 리셋신호(RESET)가 활성화되면 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)를 로우 레벨로 유지시킨다.
즉, 제1,제2내부회로(131,132)는 로터리 엔코더(100)의 스위칭 동작시 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)를 전원전압(VDD) 레벨로 유지시켜 출력하므로, 스위칭 순간에 발생되는 채터링(chattering) 노이즈, 스위치의 턴-온 상태에서 발생되는 바운스(bounce) 노이즈 등이 제1신호(A), 제2신호(B)에 포함되도 그 영향으로부터 회피할 수 있다.
도 6을 참고하면, 제3내부회로(133)는 제1,제2폴링신호(A_falling, B_falling) 중 어느 하나가 전원전압(VDD) 레벨로 유지되면 제1내부신호(AB_INT1)를 활성화시켜 출력하고 제1내부신호(AB_INT1) 활성화시 폴링발생신호(Falling_Occur)를 전원전압(VDD) 레벨로 유지시켜 출력한다. 일례로, 제3내부회로(133)는 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)에 대응하여 논리 연산하는 노어(NOR) 논리소자, 지연기(Delay)를 포함하여 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling) 중 어느 하나가 전압전압(VDD) 레벨로 유지되면 제1내부신호(AB_INT1)를 하이로 활성화시켜 출력한다. 그리고, 제3내부회로(133)는 전원전압(VDD)을 입력받아 제1내부신호(AB_INT1)에 대응하여 폴링발생신호(Falling_Occur)를 출력하는 D플립플롭을 포함하여, 제1내부신호(AB_INT1)가 하이로 활성화시 폴링발생신호(Falling_Occur)를 전원전압(VDD) 레벨로 유지시켜 출력한다. 또한, 제3내부회로(133)는 초기화부(50)로부터 리셋신호(RESET)를 수신하고, 리셋신호(RESET)가 활성화되면 폴링발생신호(Falling_Occur)를 로우 레벨로 유지시킨다.
즉, 제3내부회로(133)는 첫번째로 발생되는 폴링신호에 대응하여 폴링발생신호(Falling_Occur)를 전원전압(VDD) 레벨로 유지하고, 그 이후에는 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)의 영향을 받지 않으므로, 채터링 및 바운스 노이즈로 인한 오류를 회피할 수 있게 한다. 이러한 제3내부회로(133)는 리셋신호(RESET)가 활성화될 때까지 폴링발생신호(Falling_Occur)를 전원전압(VDD) 레벨로 유지시킨다.
도 7을 참고하면, 제4내부회로(134)는 제1,제2폴링신호(A_falling, B_falling)가 모두 전원전압(VDD) 레벨로 유지되면 제2내부신호(AB_INT2)를 활성화시켜 출력한다. 일례로, 제4내부회로(134)는 제1,제2폴링신호(A_falling, B_falling)에 대응하여 논리 연산하는 낸드(NAND) 논리소자를 포함한다. 이러한 제4내부회로(134)는 제1,제2폴링신호(A_falling,B_falling)가 모두 전원전압(VDD) 레벨로 유지되면 제2내부신호(AB_INT2)를 하이로 활성화시켜 출력한다.
도 8을 참고하면, 제5내부회로(135)는 제1,제2폴링신호(A_falling, B_falling) 중 어느 하나가 전원전압(VDD) 레벨로 유지되고 폴링발생신호(Falling_Occur)가 활성화되면 정방향 또는 역방향에 대응되는 회전방향신호(UP/DOWN)를 출력한다. 일례로, 제5내부회로(135)는 제1폴링신호(A_falling)와 폴링발생신호(Falling_Occur)를 논리 연산하는 낸드 논리소자와 제2폴링신호(B_falling)와 폴링발생신호(Falling_Occur)를 논리 연산하는 낸드 논리소자를 각각 포함하고, 낸드 논리소자들의 출력신호를 입력으로 하는 래치회로를 포함한다. 이러한 제5내부회로(135)는 로터리 엔코더(100)의 회전체가 정방향으로 회전시 제1폴링신호(A_falling)가 먼저 전원전압(VDD) 레벨로 유지되고 폴링발생신호(Falling_Occur)가 하이로 활성화되면 제2폴링신호(B_falling)의 로직 레벨에 상관없이 회전방향신호(UP/DOWN)를 로우로 출력한다. 반대로 제2폴링신호(B_falling)가 먼저 전원전압(VDD) 레벨로 유지되고 폴링발생신호(Falling_Occur)가 하이로 활성화되면 제1폴링신호(B_falling)의 로직 레벨에 상관없이 회전방향신호(UP/DOWN)를 하이로 출력한다.
도 9는 도 3의 로직레벨 감시부의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 9를 참고하면, 로직레벨 감시부(20)는 제1샘플링부(21), 제2샘플링부(22), 및 로직레벨 비교부(23)를 포함한다.
제1샘플링부(21)는 제1신호(A)의 로직 레벨을 클럭신호(CLOCK)에 동기하여 샘플링하고 제1샘플링신호(A0<1:6>)를 출력하며, 제2샘플링부(22)는 제2신호(B)의 로직 레벨을 클럭신호(CLOCK)에 동기하여 샘플링하고 제2샘플링신호(B0<1:6>)를 출력한다. 이러한 제1,제2샘플링부(21,22)는 초기 상태(t=0)에서 모든 메모리 소자(A1~A6, B1~B6)의 저장값이 0으로 설정되고, 제1내부신호(AB_INT1) 활성화시 인에이블되며, 클럭신호(CLOCK)에 동기하여 로터리 엔코더(100)의 제1신호(A) 및 제2신호(B) 각각에 대하여 샘플링 동작을 수행한다. 초기화 상태가 유지되는 조건은 시스템 리셋신호(SYS_RESET)가 활성화되는 경우와 제1신호(A) 및 제2신호(B) 모두에서 폴링 에지가 발생되지 않는 경우에 초기화 상태를 유지한다.
로직 레벨 비교부(23)는 제1,제2샘플링신호(A0<1:6>, B0<1:6>)의 로직 레벨을 비교하고 상기 제1,제2샘플링신호(A0<1:6>, B0<1:6>)의 로직 레벨이 모두 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)의 턴-오프에 대응되는 초기 로직 레벨로 일정시간 유지될 때 제3내부신호(AB_INT3)를 활성화시켜 출력한다. 일례로, 로직 레벨 비교부(23)는 모든 메모리 소자(A1~A6, B1~B6)의 모든 저장값이 하이인 경우 제3내부신호(AB_INT3)를 로우로 활성화시켜 출력한다. 예를 들어 클럭신호 주기가 1ms인 경우, 6ms 동안 모두 메모리 소자(A1~A6, B1~B6)의 모든 저장값이 하이인 경우 제3내부신호(AB_INT3)를 로우로 활성화시킨다.
초기화부(50)는 제3내부신호(AB_INT3)가 활성화되면 리셋신호(RESET)를 활성화시켜 회전방향 판단부(10)의 내부신호 생성부(13) 내의 내부회로들을 초기화한다. 이러한 초기화부(50)는 시스템 리셋신호(SYS_RESET) 또는 카운터 인에이블신호(EN) 활성화시 리셋신호(RESET)가 활성화되도록 구성할 수 있다.
신호 판단부(40)는 제2내부신호(AB_INT2)가 하이로 활성화된 상태에서 제3내부신호(AB_INT3)가 로우로 활성화되면 로터리 엔코더(100)로부터 입력되는 제1,제2신호(A,B)를 정상신호로 판단하고, 인에이블신호(EN)를 활성화시켜 카운터(60)로 출력한다.
카운터(60)는 인에이블신호(EN)가 활성화되면 회전방향신호(UP/DOWN)의 로직 레벨에 따라 증가 또는 감소시킨 카운팅 신호(DOUT<7:0>)를 출력한다. 일례로, 카운터(60)는 인에이블신호(EN) 활성화시 회전방향신호(UP/DOWN)가 로우 레벨이면 정방향으로 판단하여 카운팅을 증가하고 하이 레벨이면 역방향으로 판단하여 카운팅을 감소시킨다. 그리고, 카운터(60)는 카운팅 신호(DOUT<7:0>)의 출력이 변화할 때 인터럽트 신호(INT#)를 병행 출력하여 외부회로 및 장치들과 연계된 동작을 수행할 수 있게 한다.
도 10 내지 도 13은 도 3의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 구체적으로 설명하면, 도 11은 비정상 스위칭 동작에 의해 제1신호(A)에 스위치 오류가 발생했을 때의 타이밍도이고, 도 12는 로터리 엔코더의 회전체가 정방향으로 회전했을 때의 타이밍도이며, 도 13은 로터리 엔코더의 회전체가 역방향으로 회전했을 때의 타이밍도이다. 또한, 도 10 내지 도 13의 타이밍도는 제1신호(A) 및 제2신호(B)에 채터링 노이즈와 바운스 노이즈가 포함된 경우를 예시한다.
먼저, 비정상 스위칭 동작에 의해 제1신호(A)에 스위치 오류가 발생했을 때의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 11을 참고하면, 비정상 스위칭 동작에 의해 제1신호(A)에 폴링 에지가 발생되면 제1내부신호(AB_INT1)는 초기 로직 상태인 로우에서 하이로 활성화된다(S1).
제1내부신호(AB_INT1)가 하이로 활성화되면 제1,제2샘플링부(21,22)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)에 대해 샘플링을 시작하고(S2), 로직레벨 비교부(23)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨을 비교하기 시작하며 제1신호(A), 제2신호(B)의 로직 레벨이 모두 하이인 경우 제3내부신호(AB_INT3)를 로우로 활성화하여 출력한다(S3).
초기화부(50)는 제3내부신호(AB_INT3)의 활성화로 리셋신호(RESET)를 로우로 활성화시키고(S4), 회전방향 판단부(10)의 내부신호 생성부(13)로 리셋신호(RESET)를 출력하여 제1내부신호(AB_INT1)를 초기화한다(S5). 그리고, 제1내부신호(AB_INT1)의 초기화에 의해 제3내부신호(AB_INT3)도 초기화된다(S6).
따라서, 비정상 스위칭 동작에 의한 제1신호(A)의 로직 레벨 변화는 로터리 엔코더의 회전 방향과 회전 정도에 관한 정보를 제공하는 카운터(60)의 출력에 영향을 주지 않는다.
다음으로, 로터리 엔코더 회전체가 정방향으로 회전하는 경우의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 12를 참고하면, 제1신호(A)에 폴링 에지가 발생되면 제1내부신호(AB_INT1)는 초기 로직 상태인 로우에서 하이로 활성화된다(S1).
제5내부회로(135)는 제1폴링신호(A_falling)가 먼저 전원전압(VDD) 레벨로 유지되고 폴링발생신호(Falling_Occur)가 하이로 활성화되므로 제2폴링신호(B_falling)의 로직 레벨에 상관없이 회전방향신호(UP/DOWN)를 로우로 출력한다. 즉, 회전방향신호(UP/DOWN)는 정방향에 대응되는 로우 상태가 된다(S2).
제1내부신호(AB_INT1)가 하이로 활성화되면 제1,제2샘플링부(21,22)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)에 대해 샘플링을 시작하고 로직레벨 비교부(23)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨을 비교하기 시작한다(S3).
이어서, 제2신호(B)에도 폴링 에지가 발생되면 제2내부신호(AB_INT2)가 로우에서 하이로 활성화된다(S4).
제2내부신호(AB_INT2)가 하이로 활성화됨에 따라 신호(AB_INT2")가 활성화되고(S5), 신호(AB_INT2")에 의해 제1,제2샘플링부(21,22)는 샘플링 동작을 초기화하고(S6), 다시 제1신호(A) 및 제2신호(B)에 대해 샘플링 동작을 수행한다(S7).
로직레벨 비교부(23)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨을 비교하기 시작하며 제1신호(A), 제2신호(B)의 로직 레벨이 모두 하이인 경우 제3내부신호(AB_INT3)를 로우로 활성화하여 출력한다(S8).
신호 판단부(40)는 제2내부신호(AB_INT2)가 하이로 활성화되고, 제3내부신호(AB_INT3)가 로우로 활성화되면 제1신호(A), 제2신호(B)의 로직 레벨 변화가 정상적인 스위칭 동작에 의해 발생한 것으로 판단하여 인에이블신호(EN)를 카운터(60)로 출력한다(S9).
카운터(60)는 로우 상태인 회전방향신호(UP/DOWN)에 대응하여 미리 설정된 값으로부터 카운팅을 증가시킨 카운팅 신호(DOUT<7:0>)를 출력한다(S10). 이때, 카운터(60)는 인터럽트 신호(INT#)를 병행 출력하여 외부회로 및 장치들과 연계된 동작을 수행할 수 있게 한다.
그리고, 초기화부(50)는 제3내부신호(AB_INT3)의 활성화로 리셋신호(RESET)를 로우로 활성화시키고(S11), 회전방향 판단부(10)의 내부신호 생성부(13)로 리셋신호(RESET)를 출력하여 제1내부신호(AB_INT1)를 초기화한다(S12). 그리고, 제1내부신호(AB_INT1)의 초기화에 의해 제2내부신호(AB_INT2) 및 제3내부신호(AB_INT3)도 초기화된다(S13,S14).
다음으로, 로터리 엔코더 회전체가 역방향으로 회전한 경우의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 13을 참고하면, 제1신호(B)에 폴링 에지가 발생되면 제1내부신호(AB_INT1)는 초기 로직 상태인 로우에서 하이로 활성화된다(S1).
제5내부회로(135)는 제2폴링신호(B_falling)가 먼저 전원전압(VDD) 레벨로 유지되고 폴링발생신호(Falling_Occur)가 하이로 활성화되므로 제1폴링신호(B_falling)의 로직 레벨에 상관없이 회전방향신호(UP/DOWN)를 하이로 출력한다. 즉, 회전방향신호(UP/DOWN)는 역방향에 대응되는 하이 상태가 된다(S2).
제1내부신호(AB_INT1)가 하이로 활성화되면 제1,제2샘플링부(21,22)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)에 대해 샘플링을 시작하고 로직레벨 비교부(23)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨을 비교하기 시작한다(S3).
이어서, 제1신호(A)에도 폴링 에지가 발생되면 제2내부신호(AB_INT2)가 로우에서 하이로 활성화된다(S4).
제2내부신호(AB_INT2)가 하이로 활성화됨에 따라 신호(AB_INT2")가 활성화되고(S5), 신호(AB_INT2")에 의해 제1,제2샘플링부(21,22)는 샘플링 동작을 초기화하고(S6), 다시 제1신호(A) 및 제2신호(B)에 대해 샘플링 동작을 수행한다(S7).
로직레벨 비교부(23)는 제1신호(A) 및 제2신호(B)의 로직 레벨을 비교하고 제1신호(A), 제2신호(B)의 로직 레벨이 모두 하이인 경우 제3내부신호(AB_INT3)를 로우로 활성화하여 출력한다(S8).
신호 판단부(40)는 제2내부신호(AB_INT2)가 하이로 활성화되고 제3내부신호(AB_INT3)가 로우로 활성화되면 제1신호(A), 제2신호(B)의 로직 레벨 변화가 정상적인 스위칭 동작에 의해 발생한 것으로 판단하여 인에이블신호(EN)를 카운터(60)로 출력한다(S9).
카운터(60)는 하이 상태인 회전방향신호(UP/DOWN)에 대응하여 미리 설정된 값으로부터 카운팅을 감소시킨 카운팅 신호(DOUT<7:0>)를 출력한다(S10). 이때, 카운터(60)는 인터럽트 신호(INT#)를 병행 출력하여 외부회로 및 장치들과 연계된 동작을 수행할 수 있게 한다.
그리고, 초기화부(50)는 제3내부신호(AB_INT3)의 활성화로 리셋신호(RESET)를 로우로 활성화시키고(S11), 회전방향 판단부(10)의 내부신호 생성부(13)로 리셋신호(RESET)를 출력하여 제1내부신호(AB_INT1)를 초기화한다(S12). 그리고, 제1내부신호(AB_INT1)의 초기화에 의해 제2내부신호(AB_INT2) 및 제3내부신호(AB_INT3)도 초기화된다(S13,S14).
10 : 회전방향 판단부 20 : 로직레벨 감시부
30 : 클럭발생부 40 : 신호 판단부
50 : 초기화부 60 : 카운터
100 : 로터리 엔코더 131 : 제1내부회로
132 : 제2내부회로 133 : 제3내부회로
134 : 제4내부회로 135 : 제5내부회로

Claims (10)

  1. 회전체의 회전방향에 따라 턴-온 순서가 변경되는 제1 및 제2스위치를 구비하며 상기 제1 및 제2 스위치의 스위칭 상태에 각각 대응하는 제1 및 제2신호를 제공하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로에 있어서,
    상기 제1신호 또는 상기 제2신호가 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화될 때 활성화되는 제1내부신호, 상기 제1신호 및 상기 제2신호가 모두 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화될 때 활성화되는 제2내부신호, 상기 턴-온 순서에 따른 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 레벨 변화에 대응하여 정방향 또는 역방향에 대응되는 회전방향신호를 생성하여 출력하는 회전방향 판단부;
    상기 제1신호 또는 상기 제2신호가 상기 턴-온에 대응하는 레벨로 변화된 후 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 레벨이 턴-오프에 대응하는 레벨을 일정시간 유지할 때 활성화되는 제3내부신호를 생성하여 출력하는 로직레벨 감시부;
    상기 제2내부신호가 활성화된 상태에서 상기 제3내부신호가 활성화되면 상기 제1,제2신호를 정상신호로 판단하고, 인에이블신호를 활성화시켜 출력하는 신호 판단부; 및
    상기 인에이블신호가 활성화되면 상기 회전방향신호에 따라 미리 정해진 초기값으로부터 증가 또는 감소시킨 카운팅 신호를 출력하는 카운터;
    를 포함하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3내부신호가 활성화되면 리셋신호를 활성화시켜 상기 회전방향 판단부를 초기화하는 초기화부;
    를 더 포함하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전방향 판단부는
    상기 제1신호 및 상기 제2신호의 레벨 변화에 대응하여 제1,제2펄스신호를 출력하는 제1,제2검출부; 및
    상기 제1펄스신호 및 상기 제2펄스신호에 대응하여 상기 제1내부신호, 상기 제2내부신호, 및 상기 회전방향신호를 출력하는 내부신호 생성부;
    를 포함하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 내부신호 생성부는
    상기 제1,제2펄스신호 활성화시 대응되는 제1,제2폴링신호를 일정 로직 레벨로 유지시켜 출력하는 제1,제2내부회로;
    상기 제1,제2폴링신호 중 어느 하나가 일정 로직 레벨로 유지되면 상기 제1내부신호를 활성화시켜 출력하고, 상기 제1내부신호 활성화시 폴링발생신호를 일정 로직 레벨로 유지시켜 출력하는 제3내부회로;
    상기 제1,제2폴링신호가 모두 일정 로직 레벨로 유지되면 상기 제2내부신호를 활성화시켜 출력하는 제4내부회로; 및
    상기 제1,제2폴링신호 중 어느 하나가 일정 로직 레벨로 유지되고 상기 폴링발생신호가 활성화되면 상기 제1,제2폴링신호 발생순서에 따라 정방향 또는 역방향에 대응되는 상기 회전방향신호를 출력하는 제5내부회로;
    를 포함하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 로직레벨 감시부는
    상기 제1신호와 상기 제2신호의 로직 레벨을 클럭신호에 동기하여 샘플링하고 제1,제2샘플링신호를 출력하는 제1,제2샘플링부; 및
    상기 제1,제2샘플링신호의 로직 레벨을 비교하고 상기 제1,제2샘플링신호의 로직 레벨이 모두 초기 로직 레벨로 일정시간 유지될 때 상기 제3내부신호를 활성화시켜 출력하는 로직레벨 비교부;
    를 포함하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1,제2샘플링부는
    상기 제1내부신호 활성화시 인에이블되는 것을 특징으로 하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 클럭신호를 상기 제1,제2샘플링부로 제공하는 클럭 발생부;를 더 포함하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  8. 로터리 엔코더로부터 제1신호 및 제2신호를 수신하고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 로직 레벨 변화에 대응하여 제1내부신호, 제2내부신호 및 회전방향신호를 생성하여 출력하는 회전방향 판단부;
    상기 제1신호 및 상기 제2신호를 샘플링하여 로직 레벨을 비교하고, 그 비교결과에 대응되는 제3내부신호를 생성하여 출력하는 로직레벨 감시부;
    상기 제2내부신호 및 상기 제3내부신호의 활성화 여부에 따라 상기 제1,제2신호를 정상신호로 판단하고, 인에이블신호를 활성화시켜 출력하는 신호 판단부;
    상기 인에이블신호가 활성화되면 상기 회전방향신호에 따라 미리 정해진 초기값으로부터 증가 또는 감소시킨 카운팅 신호를 출력하는 카운터; 및
    상기 제3내부신호가 활성화되면 상기 회전방향 판단부를 초기화하는 리셋신호를 출력하는 초기화부;
    를 포함하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 회전방향 판단부는
    상기 제1신호 또는 상기 제2신호가 로직 레벨이 변화될 때 상기 제1내부신호를 활성화시키고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 로직 레벨이 모두 변화될 때 상기 제2내부신호를 활성화시키며, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 로직 레벨 변화 순서에 대응하여 정방향 또는 역방향에 대응되는 상기 회전방향신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 로직레벨 감시부는
    상기 제1내부신호 활성화시 인에이블되고, 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 샘플링하여 로직 레벨을 비교하며, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 로직 레벨이 초기 로직 레벨로 일정시간 유지할 때 제3내부신호를 활성화시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 로터리 엔코더의 디코딩 회로.
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