KR102265400B1 - Uart communication appartus and method - Google Patents

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    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
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Abstract

프로세서와 복수의 산업용 장치를 연결하는 UART 통신 장치가 제공된다. 채널 설정기는 복수의 산업용 장치로부터 복수의 채널을 통해 데이터를 각각 수신하고, 데이터를 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 해석한다. 데이터 부호기는 복수의 채널 중 적어도 두 개의 채널이 전달하는 복수의 수신 데이터를 하나의 데이터로 만든다. 인터페이스는 하나의 데이터를 프로세서로 전달한다.A UART communication device for connecting a processor and a plurality of industrial devices is provided. The channel setter receives data from a plurality of industrial devices through a plurality of channels, respectively, and interprets the data according to a standard set in the corresponding channel. The data encoder converts a plurality of received data transmitted by at least two channels among a plurality of channels into one data. The interface passes one data to the processor.

Figure R1020180042381
Figure R1020180042381

Description

UART 통신 장치 및 방법{UART COMMUNICATION APPARTUS AND METHOD} UART COMMUNICATION APPARTUS AND METHOD

본 발명은 UART 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a UART communication device and method.

범용 비동기화 송수신기(universal asynchronous receiver/transmitter, UART)는 병렬 데이터를 직렬 방식으로 전환하여 데이터를 전송하는 컴퓨터 하드웨어의 일종이다. UART는 일반적으로 EIA RS-232, RS-422, RS-485와 같은 통신 표준과 함께 사용한다. 이러한 표준에서는 전기 신호 수준 및 방식을 정의하며 주고받는 자료 형태나 전송 속도를 규정하지는 않는다. 일반적으로 임베디드 시스템은 마이크로 제어 장치(micro controller unit, MCU)로부터의 TTL(transistor-transistor logic) 레벨의 신호를 UART에서 사용하는 신호 레벨로 변환하기 위해 드라이버 회로를 내장한 칩(chip)을 사용한다. 통신 데이터는 메모리 또는 레지스터에 들어 있어 이것을 한 비트씩 차례대로 읽어 직렬화 하여 통신하며, 최대 8비트가 기본 단위이다.A universal asynchronous receiver/transmitter (UART) is a type of computer hardware that transmits data by converting parallel data into a serial method. UART is commonly used with communication standards such as EIA RS-232, RS-422, and RS-485. These standards define electrical signal levels and methods, but do not prescribe data types or transmission rates. In general, an embedded system uses a chip with a built-in driver circuit to convert a TTL (transistor-transistor logic) level signal from a micro controller unit (MCU) to a signal level used by the UART. . Communication data is stored in a memory or register, and it is read bit by bit and serialized for communication. A maximum of 8 bits is the basic unit.

UART 통신 방식은 건물에 부착된 전력량계, 수도 미터, 태양광과 같은 신재생 에너지 장치 제어 및 상태 모니터링 등에 범용적으로 사용되고 있으며, 최근에는 RS-485와 같은 통신 방식으로 데이터를 획득하거나 인터넷을 통해 원격으로 데이터를 획득하는 방법을 많이 사용하고 있다.The UART communication method is widely used for controlling and monitoring the status of new and renewable energy devices such as watt-hour meters, water meters, and solar light attached to buildings. Recently, it is possible to acquire data using a communication method such as RS-485 or remotely through the Internet. There are many methods used to acquire data.

더불어, 최근 인터넷을 통해 원격지로부터 얻어지는 데이터가 기하급수적으로 증가함에 따라 빅데이터 기반의 인공 지능(artificial intelligence, AI) 분석을 통해 고장 예지와 같은 유의미한 서비스를 제공하고자 하는 시도가 증가하고 있다. 그러나 기존의 UART 통신 장치에서는 MCU가 N개의 산업용 장치로부터 데이터를 획득하기 위해서 N개의 산업용 장치에 차례로 액세스, 즉 N번의 액세스를 해야 하므로, 복수의 산업용 장치들로부터 특정 시간에 동시에 발생되는 이벤트 및 데이터를 획득하는 데 한계가 있다.In addition, recent attempts to provide meaningful services such as failure prediction through big data-based artificial intelligence (AI) analysis are increasing as data obtained from remote locations through the Internet increases exponentially. However, in the existing UART communication device, since the MCU must sequentially access N industrial devices, that is, access N times in order to acquire data from N industrial devices, events and data simultaneously generated at a specific time from a plurality of industrial devices There is a limit to obtaining

본 발명이 이루고자 하는 과제는 UART 통신 방식으로 연결된 산업용 장치와의 멀티캐스트 통신을 지원할 수 있는 UART 통신 장치 및 UART 통신 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a UART communication device and a UART communication method capable of supporting multicast communication with an industrial device connected by a UART communication method.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 복수의 UART 드라이버, 채널 설정기, 데이터 부호기 및 인터페이스를 포함하는 UART 통신 장치가 제공된다. 상기 복수의 UART 드라이버는 복수의 산업용 장치에 각각 연결되며, 상기 채널 설정기는 복수의 산업용 장치로부터 복수의 채널을 통해 데이터를 각각 수신하고, 상기 데이터를 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 해석한다. 상기 데이터 부호기는 상기 복수의 채널 중 적어도 두 개의 채널을 통해 수신한 복수의 수신 데이터를 하나의 데이터로 만들고, 상기 인터페이스는 프로세서와 통신하며, 상기 하나의 데이터를 상기 프로세서로 전달한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a UART communication device including a plurality of UART drivers, a channel setter, a data encoder and an interface. The plurality of UART drivers are respectively connected to a plurality of industrial devices, and the channel setter receives data from a plurality of industrial devices through a plurality of channels, respectively, and interprets the data according to a standard set in the corresponding channel. The data encoder converts a plurality of received data received through at least two of the plurality of channels into one data, the interface communicates with the processor, and transmits the single data to the processor.

상기 UART 통신 장치는, 상기 복수의 수신 데이터를 내부 버퍼에 저장하며 소정 시간이 경과하면 상기 복수의 수신 데이터를 상기 데이터 부호기로 전달하는 수신 데이터 관리기를 더 포함할 수 있다.The UART communication device may further include a reception data manager that stores the plurality of received data in an internal buffer and transfers the plurality of received data to the data encoder when a predetermined time elapses.

이 경우, 상기 소정 시간은 상기 프로세서에 의해 설정될 수 있다.In this case, the predetermined time may be set by the processor.

상기 데이터 부호기는 상기 복수의 수신 데이터와 상기 복수의 수신 데이터에 각각 대응하는 산업용 장치를 지시하는 식별 정보의 조합으로 상기 하나의 데이터를 만들 수 있다.The data encoder may create the one data by combining the plurality of received data and identification information indicating industrial devices respectively corresponding to the plurality of received data.

상기 UART 통신 장치는, 상기 인터페이스를 통해 상기 프로세서로부터 수신한 명령으로부터 송신 데이터와 상기 복수의 산업용 장치 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치를 지시하는 채널 정보를 생성하는 명령 복호기, 그리고 상기 복수의 채널 중 상기 채널 정보가 지시하는 산업용 장치에 대응하는 채널로 상기 송신 데이터를 전달하는 송신 경로 선택기를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 채널 설정기는 상기 송신 경로 선택기가 전달하는 상기 송신 데이터를 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 대응하는 산업용 장치로 송신할 수 있다.The UART communication device includes a command decoder for generating transmission data from a command received from the processor through the interface and channel information indicating an industrial device to receive the transmission data among the plurality of industrial devices, and the plurality of channels Among them, it may further include a transmission path selector for transmitting the transmission data to a channel corresponding to the industrial device indicated by the channel information. In this case, the channel setter may transmit the transmission data transmitted by the transmission path selector to a corresponding industrial device according to a standard set in a corresponding channel.

이 경우, 상기 명령은 상기 채널 정보에 대응하는 비트맵과 상기 송신 데이터에 대응하는 비트열의 조합이고, 상기 비트맵은 상기 복수의 산업용 장치에 각각 대응하는 복수의 비트를 포함할 수 있다.In this case, the command is a combination of a bitmap corresponding to the channel information and a bit string corresponding to the transmission data, and the bitmap may include a plurality of bits respectively corresponding to the plurality of industrial devices.

상기 수신 데이터는 상기 송신 데이터에 응답하여 상기 송신 데이터를 수신한 산업용 장치에서 획득된 이벤트 또는 측정된 데이터를 포함할 수 있다.The received data may include an event or measured data acquired by an industrial device that has received the transmission data in response to the transmission data.

상기 채널 설정기는 상기 송신 데이터를 대응하는 산업용 장치로 동시에 송신할 수 있다.The channel setter may simultaneously transmit the transmission data to a corresponding industrial device.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, UART 통신 장치의 통신 방법이 제공된다. 상기 통신 방법은, 프로세서로부터 명령을 수신하는 단계, 상기 명령으로부터 송신 데이터와 복수의 산업용 장치 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치를 지시하는 채널 정보를 생성하는 단계, 그리고 상기 채널 정보가 지시하는 채널에 설정된 규격에 따라 상기 송신 데이터를 대응하는 산업용 장치로 송신하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a communication method of a UART communication device is provided. The communication method includes the steps of receiving a command from a processor, generating transmission data from the command and channel information indicating an industrial device to receive the transmission data among a plurality of industrial devices, and a channel indicated by the channel information and transmitting the transmission data to a corresponding industrial device according to a standard set in .

이 경우, 상기 명령은 상기 채널 정보에 대응하는 비트맵과 상기 송신 데이터에 대응하는 비트열의 조합이고, 상기 비트맵은 상기 복수의 산업용 장치에 각각 대응하는 복수의 비트를 포함할 수 있다.In this case, the command is a combination of a bitmap corresponding to the channel information and a bit string corresponding to the transmission data, and the bitmap may include a plurality of bits respectively corresponding to the plurality of industrial devices.

상기 송신 데이터를 대응하는 산업용 장치로 송신하는 단계는, 상기 채널 정보가 지시하는 산업용 장치로 상기 송신 데이터를 동시에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.The transmitting of the transmission data to a corresponding industrial device may include simultaneously transmitting the transmission data to an industrial device indicated by the channel information.

상기 송신 데이터는 대응하는 산업용 장치로부터 이벤트나 측정값을 얻어오는 명령을 포함할 수 있다.The transmission data may include a command to obtain an event or measurement value from a corresponding industrial device.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, UART 통신 장치의 통신 방법이 제공된다. 상기 통신 방법은, 복수의 산업용 장치로부터 복수의 수신 데이터를 각각 수신하는 단계, 상기 복수의 수신 데이터를 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 해석하는 단계, 상기 복수의 수신 데이터를 하나의 데이터로 만드는 단계, 그리고 상기 하나의 데이터를 프로세서로 전달하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a communication method of a UART communication device is provided. The communication method may include receiving a plurality of received data from a plurality of industrial devices, respectively, interpreting the plurality of received data according to a standard set in a corresponding channel, and making the plurality of received data into one data , and transmitting the single data to the processor.

상기 하나의 데이터로 만드는 단계는, 소정 시간이 경과하면 상기 복수의 수신 데이터를 상기 하나의 데이터로 만드는 단계를 포함할 수 있다.The step of creating the single data may include converting the plurality of received data into the single data when a predetermined time has elapsed.

이 경우, 상기 소정 시간은 상기 프로세서에 의해 설정될 수 있다.In this case, the predetermined time may be set by the processor.

상기 하나의 데이터는 상기 복수의 수신 데이터와 상기 복수의 수신 데이터에 각각 대응하는 산업용 장치를 지시하는 식별 정보의 조합으로 생성될 수 있다.The one data may be generated by a combination of the plurality of received data and identification information indicating industrial devices respectively corresponding to the plurality of received data.

상기 수신 데이터는 대응하는 산업용 장치에서 획득된 이벤트 또는 측정된 데이터를 포함할 수 있다.The received data may include an event or measured data obtained from a corresponding industrial device.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 복수의 산업용 장치와 멀티캐스트 UART 통신을 지원할 수 있는 UART 통신 장치가 제공될 수 있다. 또한 산업용 장치의 개수만큼 산업용 장치에 액세스할 필요 없이 복수의 산업용 장치로 데이터를 송신할 수 있으며, 또한 복수의 산업용 장치에서 동시에 발생한 이벤트 또는 측정 데이터를 프로세서로 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a UART communication device capable of supporting multicast UART communication with a plurality of industrial devices may be provided. In addition, data can be transmitted to a plurality of industrial devices without having to access as many industrial devices as the number of industrial devices, and event or measurement data simultaneously occurring in the plurality of industrial devices can be provided to the processor.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치의 개략적인 블록도다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치의 데이터 송신 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치의 데이터 수신 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트웨이 장치의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a UART communication device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart schematically illustrating a data transmission method of a UART communication device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a data receiving method of a UART communication device according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic block diagram of a gateway device according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시한 UART 통신 장치(100)는 예를 들면 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA) 또는 주문형 반도체(application-specific integration circuit, ASIC) 등으로 구현될 수 있으며, 프로세서에 연결될 수 있다.1 is a schematic block diagram of a UART communication device according to an embodiment of the present invention. The UART communication device 100 shown in FIG. 1 may be implemented as, for example, a field programmable gate array (FPGA) or an application-specific integration circuit (ASIC), and may be connected to a processor. have.

도 1을 참고하면, UART 통신 장치(100)는 인터페이스(110), 명령 복호기(120), 송신 경로 선택기(130), 수신 데이터 관리기(140), 데이터 부호기(150) 및 채널 설정기(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the UART communication device 100 includes an interface 110 , a command decoder 120 , a transmission path selector 130 , a reception data manager 140 , a data encoder 150 , and a channel setter 160 . includes

인터페이스(110)는 UART 통신 장치(100)를 프로세서(200), 예를 들면 MCU(200)와 연결한다. 인터페이스(110)는 예를 들면 벤더 특정(vendor specific) 인터페이스 또는 UART, I2C(inter-integrated circuit), USB(universal serial bus) 등의 범용 인터페이스일 수 있다.The interface 110 connects the UART communication device 100 with the processor 200 , for example, the MCU 200 . The interface 110 may be, for example, a vendor specific interface or a universal interface such as UART, inter-integrated circuit (I2C), or universal serial bus (USB).

UART 통신 장치(100)는 복수의 산업용 장치(300)와 UART 통신으로 연결되어 있다. 이 경우, 복수의 산업용 장치(300)는 복수의 채널(도시하지 않음)을 통해 각각 통신할 수 있다.The UART communication device 100 is connected to a plurality of industrial devices 300 through UART communication. In this case, the plurality of industrial devices 300 may communicate through a plurality of channels (not shown), respectively.

명령 복호기(120)는 인터페이스를 통해 MCU(200)로부터 수신한 명령으로부터 송신 데이터와 채널 정보를 복호한다. 멀티캐스트를 지원하기 위해서 채널 정보는 여러 개의 채널을 지시할 수 있다. 송신 경로 선택기(130)는 채널 정보를 기초로 송신 데이터를 복수의 채널 중 대응하는 채널을 통해 채널 설정기(160)로 동시에 전달한다. 복수의 채널은 각각 복수의 산업용 장치(300)에 대응한다. 채널 설정기(160)는 채널별 UART 신호의 규격에 따라 송신 데이터, 즉 비트열을 대응하는 산업용 장치(300)로 전달한다. 어떤 실시예에서, UART 통신 장치(100)는 채널별 UART 신호의 규격을 설정하기 위한 설정 레지스터(configuration register)(170)를 더 포함할 수 있다. 채널별 UART 신호의 규격은 예를 들면 변조 속도(baud rate), 시작 비트(start bit), 종료 비트(stop bit) 등일 수 있다. 한 실시예에서, MCU(200)가 설정 레지스터(170)를 통해 채널별 UART 신호의 규격을 설정할 수 있다.The command decoder 120 decodes transmission data and channel information from a command received from the MCU 200 through the interface. In order to support multicast, channel information may indicate multiple channels. The transmission path selector 130 simultaneously transmits the transmission data to the channel setter 160 through a corresponding channel among a plurality of channels based on the channel information. Each of the plurality of channels corresponds to a plurality of industrial devices 300 . The channel setter 160 transmits transmission data, ie, a bit string, to the corresponding industrial device 300 according to the standard of the UART signal for each channel. In some embodiments, the UART communication device 100 may further include a configuration register 170 for setting the standard of the UART signal for each channel. The specification of the UART signal for each channel may be, for example, a baud rate, a start bit, a stop bit, and the like. In one embodiment, the MCU 200 may set the standard of the UART signal for each channel through the setting register 170 .

채널 설정기(160)는 산업용 장치(300)로부터 대응하는 채널을 통해 수신된 UART 신호를 수신 데이터, 즉 비트열로 변환한다. 어떤 실시예에서, 수신된 UART 신호는 설정 레지스터에 의해 채널별로 설정된 규격(예를 들면, 변조 속도, 시작 비트, 종료 비트 등)에 의해 비트열로 해석될 수 있다. 수신 데이터 관리기(140)는 복수의 채널을 통해 동시에 수신된 데이터를 내부 버퍼에 정렬한다. 데이터 부호기(150)는 수신 데이터 관리기(140)가 동시에 전달한 복수의 데이터를 하나의 데이터 형태로 만들고, 이를 인터페이스(110)를 통해 MCU(200)로 전달한다. 따라서 MCU(200)는 수신한 데이터로부터 특정 시간에 동시에 발생한 이벤트 또는 측정 데이터를 얻을 수 있다.The channel setter 160 converts the UART signal received from the industrial device 300 through a corresponding channel into received data, that is, a bit string. In some embodiments, the received UART signal may be interpreted as a bit string according to a specification (eg, modulation rate, start bit, end bit, etc.) set for each channel by a setting register. The reception data manager 140 arranges data simultaneously received through a plurality of channels in an internal buffer. The data encoder 150 converts a plurality of data simultaneously transmitted by the reception data manager 140 into one data form, and transmits the data to the MCU 200 through the interface 110 . Accordingly, the MCU 200 may obtain event or measurement data simultaneously occurring at a specific time from the received data.

한편, 복수의 산업용 장치(300)로부터 수신되는 데이터의 도착 시간이 다를 수 있다. 또한, 특정 산업용 장치(300)의 동작 오류로 인해 해당 산업용 장치(300)로부터 UART 통신 장치(100)로 데이터가 도착하지 못할 수도 있다. 어떤 실시예에서, 이러한 문제를 해결하기 위해서, 수신 데이터 만료 시간이 설정될 수 있다. 이 경우, 수신 데이터 관리기(140)는 수신 데이터 만료 시간이 경과하면 내부 버퍼에 저장한 수신 데이터를 데이터 부호기(150)로 전달할 수 있다. 한 실시예에서, 도 1에 도시한 것처럼, 설정 레지스터(170)가 수신 데이터 만료 시간을 설정할 수 있다. 즉, 동시에 처리하기를 원하는 채널이 설정 레지스터(170)에 의해 설정될 수 있다. 이 경우, MCU(200)가 설정 레지스터(190)를 통해 수신 데이터 만료 시간을 설정할 수 있다.Meanwhile, arrival times of data received from the plurality of industrial devices 300 may be different. Also, data may not arrive from the corresponding industrial device 300 to the UART communication device 100 due to an operation error of the specific industrial device 300 . In some embodiments, to solve this problem, a received data expiration time may be set. In this case, the received data manager 140 may transfer the received data stored in the internal buffer to the data encoder 150 when the received data expiration time elapses. In one embodiment, as shown in FIG. 1 , the setting register 170 may set the received data expiration time. That is, channels desired to be simultaneously processed may be set by the setting register 170 . In this case, the MCU 200 may set the received data expiration time through the setting register 190 .

어떤 실시예에서, MCU(200)는 설정 레지스터(170)를 통해 명령 복호기(120), 송신 경로 선택기(130) 및/또는 데이터 부호기(150)의 설정을 제어할 수도 있다.In some embodiments, the MCU 200 may control the settings of the command decoder 120 , the transmission path selector 130 , and/or the data encoder 150 through the setting register 170 .

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 멀티캐스트 UART 통신을 지원할 수 있는 UART 통신 장치가 제공될 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, a UART communication device capable of supporting multicast UART communication may be provided.

다음 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치의 데이터 송수신 방법을 도 2 및 도 3을 참고로 하여 설명한다.Next, a data transmission/reception method of a UART communication device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 .

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치의 데이터 송신 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치의 데이터 수신 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart schematically illustrating a data transmission method of a UART communication device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart schematically illustrating a data reception method of a UART communication device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참고하면, UART 통신 장치의 명령 복호기(120)는 MCU(200)로부터 산업용 장치(300)로 전달될 명령을 인터페이스(110)를 통해 수신한다(S210). 어떤 실시예에서, 명령은 송신 데이터와 복수의 채널(즉, 복수의 산업용 장치(300)) 중 어느 채널로 송신할지에 대한 채널 정보를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, N개의 채널이 존재하는 경우, 명령은 N비트의 송신 비트맵(bitmap)과 송신 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 16개의 채널(산업용 장치)이 존재하고 송신 데이터를 8 비트로 가정하면, 첫 번째와 두 번째 산업용 장치(300)를 제외한 나머지 14개의 산업용 장치로 데이터를 송신하고자 하는 경우, 명령은 "1111111111111100" + 송신데이터(8 비트)로 이루어질 수 있다.1 and 2 , the command decoder 120 of the UART communication device receives a command to be transmitted from the MCU 200 to the industrial device 300 through the interface 110 ( S210 ). In some embodiments, the command may include transmission data and channel information on which channel to transmit through a plurality of channels (ie, a plurality of industrial devices 300 ). In one embodiment, if there are N channels, the command may include an N-bit transmit bitmap and transmit data. For example, if 16 channels (industrial devices) exist and transmission data is assumed to be 8 bits, if you want to transmit data to the remaining 14 industrial devices except for the first and second industrial devices 300, the command is " 11111111111111100" + transmission data (8 bits).

명령 복호기(120)는 명령을 N 비트의 송신 비트맵과 송신 데이터로 복호하고, N 비트의 송신 비트맵을 통해 송신 데이터를 복수의 채널 중 어느 채널로 전송할지를 확인한다(S220). 송신 경로 선택기(130)는 송신 데이터를 복수의 채널을 통해 채널 설정기(160)로 동시에 전달한다(S230). 앞서 설명한 예의 경우, 첫 번째와 두 번째 산업용 장치(300)를 제외한 나머지 14개의 산업용 장치(300)에 대응하는 채널로 송신 데이터가 동시에 전달될 수 있다. 다음, 채널 설정기(160)는 송신 데이터를 설정된 채널별 UART 신호의 규격에 따라 대응하는 산업용 장치(300)로 동시에 송신한다(S240).The command decoder 120 decodes the command into an N-bit transmission bitmap and transmission data, and checks which channel among the plurality of channels to transmit the transmission data through the N-bit transmission bitmap (S220). The transmission path selector 130 simultaneously transmits the transmission data to the channel setter 160 through a plurality of channels (S230). In the case of the above-described example, transmission data may be simultaneously transmitted through channels corresponding to the remaining 14 industrial devices 300 excluding the first and second industrial devices 300 . Next, the channel setter 160 simultaneously transmits the transmission data to the corresponding industrial device 300 according to the set standard of the UART signal for each channel ( S240 ).

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치는 MCU(200)로부터 전달 받은 송신 데이터를 복수의 산업용 장치(300)로 동시에 전송할 수 있으므로, MCU(200)가 산업용 장치(300)의 개수만큼 산업용 장치(300)에 액세스할 필요 없다. 따라서 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치는 멀티캐스트 UART 통신을 지원할 수 있다.As described above, since the UART communication device according to an embodiment of the present invention can simultaneously transmit the transmission data received from the MCU 200 to a plurality of industrial devices 300 , the MCU 200 can determine the number of industrial devices 300 . As much as there is no need to access the industrial device 300 . Therefore, the UART communication device according to an embodiment of the present invention may support multicast UART communication.

도 1 및 도 3을 참고하면, UART 통신 장치(100)는 각 산업용 장치(300)로부터 데이터, UART 신호를 수신한다(S310). 어떤 실시예에서, 도 2를 참고로 하여 설명한 송신 데이터가 산업용 장치(300)로부터 이벤트나 측정값을 얻어오는 명령이라면, 각 산업용 장치(300)는 이벤트 또는 측정 데이터를 UART 통신 장치(100)로 송신할 수 있다.1 and 3 , the UART communication device 100 receives data and a UART signal from each industrial device 300 ( S310 ). In some embodiments, if the transmission data described with reference to FIG. 2 is a command for obtaining an event or measurement value from the industrial device 300 , each industrial device 300 transmits the event or measurement data to the UART communication device 100 . can send

UART 통신 장치(100)의 채널 설정기(160)는 산업용 장치(300)로부터 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 수신한 데이터로부터 비트열을 해석하여 수신 데이터 관리기(140)로 전달한다(S320). 수신 데이터 관리기(140)는 복수의 채널로부터 동시에 전달되는 수신 데이터를 내부 버퍼에 저장하고, 복수의 수신 데이터를 데이터 부호기(150)로 전달한다(S330). 앞서 설명한 것처럼, 복수의 산업용 장치(300)로부터 수신되는 데이터의 도착 시간이 다를 수 있다. 또한, 특정 산업용 장치(300)의 동작 오류로 인해 해당 산업용 장치(300)로부터 UART 통신 장치(100)로 데이터가 도착하지 못할 수도 있다. 따라서, 어떤 실시예에서, 수신 데이터 관리기(140)는 수신 데이터 만료 시간이 경과하면 내부 버퍼에 저장한 복수의 수신 데이터를 동시에 데이터 부호기(150)로 전달할 수 있다(S330). 한 실시예에서, 수신 데이터 만료 시간은 설정 레지스터(170)를 통해 설정될 수 있다.The channel setter 160 of the UART communication device 100 interprets the bit string from the data received according to the standard set for the corresponding channel from the industrial device 300 and transmits it to the received data manager 140 (S320). The reception data manager 140 stores reception data simultaneously transmitted from a plurality of channels in an internal buffer, and transfers the plurality of reception data to the data encoder 150 ( S330 ). As described above, arrival times of data received from the plurality of industrial devices 300 may be different. Also, data may not arrive from the corresponding industrial device 300 to the UART communication device 100 due to an operation error of the specific industrial device 300 . Accordingly, in some embodiments, the received data manager 140 may simultaneously transmit the plurality of received data stored in the internal buffer to the data encoder 150 when the received data expiration time has elapsed ( S330 ). In one embodiment, the receive data expiration time may be set through the setting register 170 .

데이터 부호기(150)는 수신 데이터 관리기(140)가 전달한 수신 데이터, 즉 복수의 산업용 장치(300)로부터 수신한 복수의 데이터를 하나의 데이터 형태로 만들어 인터페이스(110)를 통해 MCU(100)로 전달한다(S340). 예를 들면, 데이터 부호기(150)는 복수의 데이터를 "ID1+데이터1+ ……+IDn+데이터n" 형태로 전달할 수 있다. 여기서, IDi는 i번째 산업용 장치 또는 채널의 식별자(identifier, ID)를 지시하고, 데이터i는 i번째 산업용 장치로부터 수신한 데이터이다.The data encoder 150 converts the received data transmitted by the reception data manager 140 , that is, the plurality of data received from the plurality of industrial devices 300 into one data form and transmits it to the MCU 100 through the interface 110 . do (S340). For example, the data encoder 150 may transmit a plurality of data in the form of "ID1+data1+...+IDn+datan". Here, IDi indicates an identifier (ID) of the ith industrial device or channel, and data i is data received from the ith industrial device.

산업용 장치(300)와 MCU(200) 사이의 데이터 포맷은 사용자에 의해 정의되거나 잘 알려진 프로토콜 기반으로 정의되므로, MCU(200)는 산업용 장치(300)에서 전달한 데이터를 해석하여 특정 시간에 동시에 발생한 이벤트 또는 측정 데이터를 취득할 수 있다.Since the data format between the industrial device 300 and the MCU 200 is defined by a user or based on a well-known protocol, the MCU 200 interprets the data transmitted from the industrial device 300 and simultaneously occurs at a specific time. Alternatively, measurement data may be acquired.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치는 복수의 산업용 장치(300)에서 동시에 발생한 이벤트 또는 측정 데이터를 MCU(200)로 제공할 수 있으므로, MCU(200)가 산업용 장치(300)의 개수만큼 산업용 장치(300)에 액세스할 필요 없다. 따라서 본 발명의 한 실시예에 따른 UART 통신 장치는 멀티캐스트 UART 통신을 지원할 수 있다.As described above, since the UART communication device according to an embodiment of the present invention can provide an event or measurement data simultaneously occurring in a plurality of industrial devices 300 to the MCU 200 , the MCU 200 is the industrial device 300 . It is not necessary to access the industrial device 300 by the number of . Therefore, the UART communication device according to an embodiment of the present invention may support multicast UART communication.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트웨이 장치의 개략적인 블록도이다.4 is a schematic block diagram of a gateway device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 게이트웨이 장치(400)는 UART 통신 장치(410), 프로세서(420), 게이트웨이(430) 및 통신 인터페이스(440)를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the gateway device 400 includes a UART communication device 410 , a processor 420 , a gateway 430 , and a communication interface 440 .

UART 통신 장치(410)는 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 설명한 멀티캐스트 UART 통신을 지원하는 UART 통신 장치(100)일 수 있으며, 통신 칩의 형태로 제공될 수 있다. 게이트웨이 장치(400)는 UART 통신 장치(410)를 통해 복수의 산업용 장치(300)에 연결된다.The UART communication device 410 may be the UART communication device 100 supporting the multicast UART communication described with reference to FIGS. 1 to 3 , and may be provided in the form of a communication chip. The gateway device 400 is connected to the plurality of industrial devices 300 through the UART communication device 410 .

프로세서(420)는 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 설명한 프로세서(200)로서, 예를 들면 MCU일 수 있다.The processor 420 is the processor 200 described with reference to FIGS. 1 to 3 , and may be, for example, an MCU.

게이트웨이(430)는 UART 통신 장치(410)가 산업용 장치(300)로부터 특정 시간에 획득한 데이터를 통신 인터페이스(440)를 통해 원격지에 있는 다른 통신 장치(500), 예를 들면 서버로 전달한다. 어떤 실시예에서, 게이트웨이(430)는 시민감 네트워킹(time-sensitive networking, TSN) 게이트웨이일 수 있다. TSN은 이더넷을 이용하여 시민감(time-sensitive) 데이터 전송을 하기 위한 표준 기술로 산업용 장치로부터 획득한 데이터를 전송하는 데 적합한 방식이다.The gateway 430 transmits data obtained by the UART communication device 410 from the industrial device 300 at a specific time to another communication device 500 at a remote location, for example, a server through the communication interface 440 . In some embodiments, gateway 430 may be a time-sensitive networking (TSN) gateway. TSN is a standard technology for transmitting time-sensitive data using Ethernet, and is a suitable method for transmitting data obtained from industrial devices.

따라서, UART 통신 장치(410)가 UART 통신으로 산업용 장치(300)로부터 데이터를 획득하고, TSN 게이트웨이(430)가 획득한 데이터를 시민감 데이터로 분류하여서 원격지 장치(500)로 전달할 수 있다.Accordingly, the UART communication device 410 may acquire data from the industrial device 300 through UART communication, classify the data acquired by the TSN gateway 430 as citizenship data, and transmit the data to the remote device 500 .

특히, 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트웨이 장치는 최근 활발히 연구되고 있는 사물 인터넷(internet of things, IoT) 장치, 특히 산업용 IoT 장치와의 멀티캐스트 UART 통신에 활용될 수 있다. 즉, 게이트웨이 장치는 IoT 장치로부터 획득한 데이터를 원격지 서버로 제공할 수 있다In particular, the gateway device according to an embodiment of the present invention may be utilized for multicast UART communication with an Internet of things (IoT) device, which is being actively studied recently, in particular, an industrial IoT device. That is, the gateway device may provide data obtained from the IoT device to a remote server.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improved forms of the present invention are also provided by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims. is within the scope of the right.

Claims (17)

복수의 산업용 장치에 각각 연결되는 복수의 범용 비동기화 송수신기(universal asynchronous receiver/transmitter, UART) 드라이버,
상기 복수의 산업용 장치로부터 복수의 채널을 통해 데이터를 각각 수신하고, 상기 데이터를 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 해석하는 채널 설정기,
상기 복수의 채널 중 적어도 두 개의 채널을 통해 수신한 복수의 수신 데이터를 하나의 데이터로 만드는 데이터 부호기,
상기 복수의 수신 데이터를 내부 버퍼에 저장하며, 소정 시간이 경과하면 상기 복수의 수신 데이터를 상기 데이터 부호기로 전달하는 수신 데이터 관리기,
프로세서와 통신하며, 상기 하나의 데이터를 상기 프로세서로 전달하는 인터페이스, 그리고
상기 인터페이스를 통해 상기 프로세서로부터 수신한 명령으로부터 송신 데이터와 상기 복수의 산업용 장치 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치를 지시하는 채널 정보를 생성하는 명령 복호기를 포함하며,
상기 명령은 상기 채널 정보에 대응하는 비트맵과 상기 송신 데이터에 대응하는 비트열의 조합으로 이루어진 N 비트를 포함하며(N은 자연수),
상기 비트맵은 상기 복수의 산업용 장치에 각각 대응하는 복수의 비트를 포함하고,
상기 복수의 비트 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치에 대응하는 비트가 소정 값으로 설정되어 있는
UART 통신 장치.a plurality of universal asynchronous receiver/transmitter (UART) drivers, each connected to a plurality of industrial devices;
A channel setter that receives data from the plurality of industrial devices through a plurality of channels, respectively, and interprets the data according to a standard set in a corresponding channel;
a data encoder that converts a plurality of received data received through at least two channels among the plurality of channels into one data;
a reception data manager that stores the plurality of received data in an internal buffer and transfers the plurality of received data to the data encoder when a predetermined time elapses;
an interface communicating with the processor and passing the one data to the processor; and
and a command decoder for generating transmission data from a command received from the processor through the interface and channel information indicating an industrial device to receive the transmission data among the plurality of industrial devices,
The command includes N bits consisting of a combination of a bitmap corresponding to the channel information and a bit string corresponding to the transmission data (N is a natural number),
The bitmap includes a plurality of bits respectively corresponding to the plurality of industrial devices,
Among the plurality of bits, a bit corresponding to an industrial device to receive the transmission data is set to a predetermined value.
UART communication device. 삭제delete 제1항에서,
상기 소정 시간은 상기 프로세서에 의해 설정되는 UART 통신 장치. In claim 1,
The predetermined time is a UART communication device set by the processor. 제1항에서,
상기 데이터 부호기는 상기 복수의 수신 데이터와 상기 복수의 수신 데이터에 각각 대응하는 산업용 장치를 지시하는 식별 정보의 조합으로 상기 하나의 데이터를 만드는, UART 통신 장치.In claim 1,
The data encoder creates the single data by a combination of the plurality of received data and identification information indicating industrial devices respectively corresponding to the plurality of received data. 제1항에서,
상기 복수의 채널 중 상기 채널 정보가 지시하는 산업용 장치에 대응하는 채널로 상기 송신 데이터를 전달하는 송신 경로 선택기를 더 포함하며,
상기 채널 설정기는 상기 송신 경로 선택기가 전달하는 상기 송신 데이터를 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 대응하는 산업용 장치로 송신하는
UART 통신 장치.In claim 1,
Further comprising a transmission path selector for transferring the transmission data to a channel corresponding to the industrial device indicated by the channel information among the plurality of channels,
The channel setter transmits the transmission data transmitted by the transmission path selector to a corresponding industrial device according to a standard set in a corresponding channel.
UART communication device. 삭제delete 제5항에서,
상기 수신 데이터는 상기 송신 데이터에 응답하여 상기 송신 데이터를 수신한 산업용 장치에서 획득된 이벤트 또는 측정된 데이터를 포함하는 UART 통신 장치.In claim 5,
The received data is a UART communication device including an event or measured data acquired by an industrial device that has received the transmission data in response to the transmission data. 제5항에서,
상기 채널 설정기는 상기 송신 데이터를 대응하는 산업용 장치로 동시에 송신하는 UART 통신 장치.In claim 5,
The channel setter is a UART communication device for simultaneously transmitting the transmission data to a corresponding industrial device. 범용 비동기화 송수신기(universal asynchronous receiver/transmitter, UART) 통신 장치의 통신 방법으로서,
프로세서로부터 명령을 수신하는 단계,
상기 명령으로부터 송신 데이터와 복수의 산업용 장치 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치를 지시하는 채널 정보를 생성하는 단계, 그리고
상기 채널 정보가 지시하는 채널에 설정된 규격에 따라 상기 송신 데이터를 대응하는 산업용 장치로 송신하는 단계
를 포함하며,
상기 명령은 상기 채널 정보에 대응하는 비트맵과 상기 송신 데이터에 대응하는 비트열의 조합으로 이루어진 N 비트를 포함하며(N은 자연수),
상기 비트맵은 상기 복수의 산업용 장치에 각각 대응하는 복수의 비트를 포함하고,
상기 복수의 비트 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치에 대응하는 비트가 소정 값으로 설정되어 있는
UART 통신 방법. As a communication method of a universal asynchronous receiver/transmitter (UART) communication device,
receiving instructions from the processor;
generating transmission data from the command and channel information indicating an industrial device to receive the transmission data among a plurality of industrial devices; and
Transmitting the transmission data to a corresponding industrial device according to a standard set for a channel indicated by the channel information
includes,
The command includes N bits consisting of a combination of a bitmap corresponding to the channel information and a bit string corresponding to the transmission data (N is a natural number),
The bitmap includes a plurality of bits respectively corresponding to the plurality of industrial devices,
Among the plurality of bits, a bit corresponding to an industrial device to receive the transmission data is set to a predetermined value.
UART communication method. 삭제delete 제9항에서,
상기 송신 데이터를 대응하는 산업용 장치로 송신하는 단계는, 상기 채널 정보가 지시하는 산업용 장치로 상기 송신 데이터를 동시에 송신하는 단계를 포함하는 UART 통신 방법.In claim 9,
The transmitting of the transmission data to a corresponding industrial device includes simultaneously transmitting the transmission data to an industrial device indicated by the channel information. 제9항에서,
상기 송신 데이터는 대응하는 산업용 장치로부터 이벤트나 측정값을 얻어오는 명령을 포함하는 UART 통신 방법.In claim 9,
The transmission data includes a command for obtaining an event or measurement value from a corresponding industrial device. 범용 비동기화 송수신기(universal asynchronous receiver/transmitter, UART) 통신 장치의 통신 방법으로서,
복수의 산업용 장치로부터 복수의 수신 데이터를 각각 수신하는 단계,
상기 복수의 수신 데이터를 대응하는 채널에 설정된 규격에 따라 해석하는 단계,
상기 복수의 수신 데이터를 하나의 데이터로 만드는 단계,
상기 하나의 데이터를 프로세서로 전달하는 단계, 그리고
상기 프로세서로부터 수신한 명령으로부터 송신 데이터와 상기 복수의 산업용 장치 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치를 지시하는 채널 정보를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 하나의 데이터로 만드는 단계는, 소정 시간이 경과하면 상기 복수의 수신 데이터를 상기 하나의 데이터로 만드는 단계를 포함하고,
상기 명령은 상기 채널 정보에 대응하는 비트맵과 상기 송신 데이터에 대응하는 비트열의 조합으로 이루어진 N 비트를 포함하며(N은 자연수),
상기 비트맵은 상기 복수의 산업용 장치에 각각 대응하는 복수의 비트를 포함하고,
상기 복수의 비트 중 상기 송신 데이터를 수신할 산업용 장치에 대응하는 비트가 소정 값으로 설정되어 있는
UART 통신 방법.As a communication method of a universal asynchronous receiver/transmitter (UART) communication device,
receiving a plurality of received data from a plurality of industrial devices, respectively;
interpreting the plurality of received data according to a standard set for a corresponding channel;
converting the plurality of received data into one data;
passing the one data to a processor; and
Generating transmission data from the command received from the processor and channel information indicating an industrial device to receive the transmission data among the plurality of industrial devices,
The step of making the single data includes converting the plurality of received data into the single data when a predetermined time elapses,
The command includes N bits consisting of a combination of a bitmap corresponding to the channel information and a bit string corresponding to the transmission data (N is a natural number),
The bitmap includes a plurality of bits respectively corresponding to the plurality of industrial devices,
Among the plurality of bits, a bit corresponding to an industrial device to receive the transmission data is set to a predetermined value.
UART communication method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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