KR19990076193A - 싱글 라인을 이용한 마스터-슬레이브 통신 장치 - Google Patents

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마스터(master)로부터 출력되는 PWM신호의 "온/오프" 듀티비에 따라 하나의 공통 신호 라인에 접속된 다수의 슬레이브 유니트들중 특정 슬레이브 유니트를 선택하여 통신을 하도록한 마스터-슬레이브 통신 장치에 관한 것이다. 상기의 마스터-슬레이브 통신 장치는 제어 명령의 입력에 대응하는 다수의 부하중 하나를 선택적으로 활성화/비활성화 시키기 위한 펄스 폭 변조(Pulse width modulation: 이하 "PWM"이라 칭함) 신호를 출력하는 마스터 유니트와, 상기 마스터 유니트로부터 출력되는 PWM 신호를 필터링하여 온/오프 듀티에 따른 소정 레벨의 전압을 공통 신호 라인으로 출력하는 저역 통과 필터와, 상기 공통 신호 라인으로 입력되는 소정 레벨의 전압이 미리 설정된 식별 범위 전압내일 때 응답하여 출력 단자에 접속된 부하(load)를 각각 활성화 및 비활성화 시키는 제1 및 제2동작 제어기를 구비하는 적어도 하나 이상의 슬레이브 유니트들을 포함하여 구성한다.

Description

싱글 라인을 이용한 마스터-슬레이브 통신 장치
본 발명은 통신 장치에 관한 것으로, 특히 마스터(master)로부터 출력되는 PWM신호의 "온/오프" 듀티비에 따라 하나의 공통 신호 라인에 접속된 다수의 슬레이브 유니트들중 특정 슬레이브 유니트를 선택하여 통신을 하도록한 마스터-슬레이브 통신 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 마스터-슬레이브간의 통신 장치는 하나의 마스터 유니트에 적어도 둘이상의 슬레이브 유니트를 접속하고, 상호간에 데이타를 송수신하도록 되어 있다. 이때, 상기 마스터 유니트와 슬레이브 유니트들간의 접속은 데이타를 전송하기 위한 라인과 다수의 슬레이브 유니트들중 특정 유니트를 선택하기 위한 제어선(통상 어드레스 버스)이 필요로 하여 진다. 더욱이, 상호간에 송수신되는 데이타가 병렬 데이타인 경우에는 더 많은 와이어 하네스가 요구되어 차량과 같이 하나의 마스터 유니트와 적어도 4개의 슬레이브 유니트를 갖는 통신 장치에서는 적용이 매우 곤란하게 된다.
차량과 같은 수송 수단등에는 4개의 도어 각각에 파워 윈도우를 제어하기 위한 로칼 윈도우 유니트(local control unit : LCU)와 상기 LCU들중 하나를 선택하여 제어하는 바디 콘트롤 모들(body control module)(BCM)을 가지고 있다. 이때, 상기 BCM과 LCU들은 데이타 통신을 위한 원칩 마이크로프로세서(microprocessor)을 내장하고 있어 상호간의 와이어 하네스의 결선이 복합하고, 고가의 칩들을 BCM 및 LCU들 각각에 내장하고 있어 가격이 저렴하지 못한 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 하나의 공통 신호 라인과 PWM 발생기를 이용하여 마스터 유니트으로부터 다수의 슬레이브 유니트들중 특정 슬레이브 유니트로만 데이타를 전송할 수 있는 마스터-슬레이블 통신 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 미리 설정된 식별 범위 전압(identification voltage range: IVR)의 범위 내로 입력되는 아나로그의 신호만을 선택적으로 수신할 수 있는 마스터-슬레이브 통신 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 서로 다른 식별 범위 전압 IVR를 각각 가지는 다수의 슬레이브 유니트와 하나의 마스터 유니트간에 데이타를 PWM신호를 이용하여 통신할 수 있는 통신 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 와이어 하네스 없이 하나의 공통 신호 라인과 PWM신호를 이용하여 마이스 유니트와 다수의 슬레이브 유니트들간에 데이타 통신을 할 수 있는 마스터-슬레이브 통신 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로프로세서 없이 PWM신호를 이용하여 마스터 유니트와 다수의 슬레이브 유니트들 상호간에 데이타를 송수신할 수 있는 마스터-슬레이브 통신 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 마스터-슬레이브 통신 장치에 있어서, 제어 명령의 입력에 대응하는 다수의 부하중 하나를 선택적으로 활성화/비활성화시키기 위한 펄스 폭 변조(Pulse width modulation: 이하 "PWM"이라 칭함) 신호를 출력하는 마스터 유니트와, 상기 마스터 유니트로부터 출력되는 PWM 신호를 필터링하여 온/오프 듀티에 따른 소정 레벨의 전압을 공통 신호 라인으로 출력하는 저역 통과 필터와, 상기 공통 신호 라인으로 입력되는 소정 레벨의 전압이 미리 설정된 식별 범위 전압내일 때 응답하여 출력 단자에 접속된 부하(load)를 각각 활성화 및 비활성화시키는 제1 및 제2동작 제어기를 구비하는 적어도 하나 이상의 슬레이브 유니트들을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일시예에 따른 마스터-슬레이브 통신 장치로서, 펄스 폭 변조(Pulse Width modulation)에 따라 하나의 마스터 유니트와 다수의 슬레이브 유니트들간의 데이타 송신을 선택적으로 하는 관계를 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일시예에 따른 슬레이브 유니트의 블럭 구성도를 도시한 것으로, 미리 설정된 식별 범위 전압(identification voltage range)내로 입력되는 송신 신호만을 수신하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 마스터 유니트의 PWM변조기의 출력의 일예를 도시한 도면으로, 이는 온/오프(ON/OFF) 듀티가 50%인 경우의 예를 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 마스터 유니트로부터 출력되는 PWM의 온/오프 듀티비에 따른 전압 특성을 설명하기 위한 것이다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일시예에 따른 마스터-슬레이브 통신 장치로서, PWM를 잉용하여 하나의 마스터 유니트와 다수의 슬레이브 유니트들간의 데이타 송신을 선택적으로 하는 관계를 설명하기 위한 것이다. 도 1에서, 참조번호 10은 입력 명령에 대응하는 펄스폭을 갖는 PWM신호를 발생하는 마스터 유니트이다. 상기 마스터 유니트 10로부터 출력되는 PWM신호는 출력단자에 접속된 저역 통과 필터 12에 의해 필터링되어 PWM신호의 온/오프 듀티비에 따른 실효 전압을 제어전압하여 공통 신호 라인 13으로 출력된다. 상기 공통 신호 라인 13의 타측에는 상기 제어 전압이 미리 설정된 식별 전압 범위(identification voltage range)와 비교하여 상기 식별 전압 범위내로 입력될 때 출력단자에 접속된 부하 22Lk(여기서 k는 1,2,3,4등의 자연수)들을 제어하는 다수의 슬레이브 유니트 14, 16, 18 및 20들이 접속되어 있다. 이때, 상기 부하 22Lk들은 단자 A가 논리 "1"로 될 때 활성화되어 미리 설정된 동작을 하며, 단자 N이 논리 "1"로 될 때 비활성화되어 동작을 중지한다.
상기 마스터 유니트 10은 명령신호를 발생하는 명령발생기 24와, 상기 명령 신호에 대응하는 온/오프 듀티비를 갖는 PWM신호를 제어기 26를 포함하여 구성된다. 상기 제어기 26은 입력된 명령에 대응하는 펄스 폭을 갖는 PWM발생기(28)를 내장하여 갖는 원칩형 마이컴(MICOM ; microprocessor)로 구성되며, 이러한 PWM발생기 28은 프로그램 혹은 하드웨어적으로 구성된 기능블럭에 의해 생성될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 제1, 제2, 제3 및 제4슬레이브 유니트 14, 16, 18 및 20들 각각은 활성화 식별 범위 전압 Vi±α(Vi-α, Vi+α) 및 비활성화 식별 범위 전압Vj±α(Vj-α, Vj+α)(여기서 i는 1, 3, 5등의 기수이며, j는 2, 4, 6, 8등의 우수임)이 설정되어 있으며, 상기 두 식별 범위 전압내로 입력되는 아나로그 신호에 응답하여 출력노드에 접속된 부하 22Lk를 활성화/비활성화 시킨다. 이와 같은 구성은 하기 도 2를 참조하면 보다 용이하게 이해할 것이다.
도 2는 본 발명의 일시예에 따른 슬레이브 유니트들 14, 16, 18 및 20들의 블럭 구성도를 도시한 것으로, 미리 설정된 활성화/비활성화 식별 범위 전압 IVR로 입력되는 송신 데이타를 수신하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 슬레이브 유니트들은 식별 범위 전압 Vk±α(여기서 k는 i와 j를 의미 함.)들이 각각 설정되며, 상기 설정된 식별 범위 전압 Vk±α내의 아나로그 전압을 검출하여 논리 "1"의 신호를 출력하는 제1, 제2창비교기(window comparator) WC1, WC2로 구성되어 있다. 여기서, 제1창비교기 WC1에 입력되는 기준전압 Vi-α과 Vi+α의 사이가 식별 범위 전압이다. 예를 들어 Vi가 5볼트 직류이고, α가 2볼트 직류라고 가정하면 식별 범위 전압 IVR은 직류 3볼트 내지 7볼트 사이의 레벨이 된다.
상기 제1, 제2창비교기 WC1, WC2들 각각은 두 개의 비교기 CP1, CP2와 두 개의 다이오드 D1, D2 및 저항 R을 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 제1, 제2창비교기 WC1, WC2는 1993는 5월 5일 도서출판 가남사에서 발행한 "OP암프 회로 마스터"의 80면 내지 81면에 걸쳐 상세하게 기재되어 있으므로 상세한 동작 설명은 생략한다.
도 3은 도 1에 도시된 마스터 유니트의 PWM변조기의 출력의 일예를 도시한 도면으로, 이는 온/오프(ON/OFF) 듀티비(duty rate : TON/TOFF)가 50%인 경우의 예를 도시한 것이다. 이러한 PWM신호의 듀티비는 마이컴 26으로 입력되는 명령에 따라 가변되는 것으로, 프로그램에 의해 설정된다.
도 4는 도 1에 도시된 마스터 유니트로부터 출력되는 PWM의 온/오프 듀티비에 따른 저역 통과 필터 12의 출력 전압 특성을 설명하기 위한 것이다. 도 4에서 횡축은 마이컴 26으로부터 출력되는 PWM신호의 "온/오프" 듀티비를 표시한 것이며, 종축은 상기 PWM신호의 듀티비에 따른 저역 통과 필터 12의 출력 전압 레벨을 나타낸다. 상기 도 4에서, V1과 V2는 제1슬레이브 유니트 14의 출력단자에 접속된 부하 22L1를 활성화/비활성화 시키기 위한 전압, V3과 V4는 제2슬레이브 유니트 16의 출력단자에 접속된 부하 22L2를 활성화/비활성화 시키기 위한 전압, V5과 V6은 제3슬레이브 유니트 18의 출력단자에 접속된 부하 22L3을 활성화/비활성화 시키기 위한 전압, V7과 V8은 제4슬레이브 유니트 20의 출력단자에 접속된 부하 22L4를 활성화/비활성화 시키기 위한 전압이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 마스터-슬레이브 통신 장치의 동작을 상기한 도 1 내지 도 3를 참조하여 상세하게 설명한다.
지금, 사용자가 명령 발생기 24상에 위치된 키를 선택하여 임의의 k번째 슬레이브 유니트의 출력단자에 접속된 부하 22Lk를 활성화 시키기 위한 명령을 발생하면, 이 명령신호는 마이컴 26으로 입력된다. 상기 마이컴 24는 상기 명령을 분석하여 이에 해당하는 PWM신호를 발생하여 저역 통과 필터 12로 공급한다. 즉, 사용자가 제1슬레이브 유니트 14에 접속된 부하 22L1을 구동하기 위한 명령을 발생시켰다면, 마이컴 26은 도 4에 도시된 바와 같이 "온/오프"의 듀티비(TON/TOFF)가 0.2(20%)인 PWM신호를 내부 PWM발생기 28를 통해 발생하여 출력한다.
이때, 상기 마이컴 26의 출력단자에 접속된 저역 통과 필터 12는 상기 PWM발생기 28로부터 발생된 PWM신호를 저역 통과 필터링하여 실효 전압을 출력한다. 예를 들면, 상기 마이컴 26으로부터 출력되는 PWM신호의 "온/오프" 듀티비가 0.2(20%)인 경우에는 V1레벨의 전압을 출력하며, 0.3(30%)인 경우에는 V2레벨의 전압을 출력한다. 즉, 상기 저역 통과 필터 12는 도 4에 도시한 바와 같이 마이컴 26으로부터 출력되는 PWM신호의 듀티비에 따른 전압을 출력한다. 상기 저역 통과 필터 12로부터 출력되는 아나로그 전압 Vk(여기서 하첨자 k는 1,2,3,4,,,.등의 자연수)은 공통 신호 라인 13을 통하여 제1 내지 제4슬레이브 유니트 14, 16, 18 및 20들로 입력된다.
한편, 도 3과 같은 구성을 갖는 상기 다수의 슬레이브 유니트 14, 16, 18 및 20들중 상기 Vk레벨을 포함하는 식별 범위 전압 Vk±α이 설정된 슬레이브 유니트만이 응답하여 출력단자에 접속된 부하 22Lk을 활성화 시킨다. 예를 들어, 상기 저역 통과 필터 12로부터 출력되는 전압이 V1전압 레벨인 경우에는 제1슬레이브 유니트 14내의 제1창비교기 WC1만이 "V1-α＜V1＜V1+α"의 조건을 만족하므로써 논리 "1"의 제어신호를 출력하여 부하 22L1를 활성화 시킨다.
만약, 사용자가 부하 22L1의 동작을 중지 시키기 위한 키를 선택하면 명령발생기 24는 상기 부하 22L1의 동작을 중지 시키기 위한 명령을 마이컴 26으로 공급한다. 상기 마이컴 26은 상기 명령에 응답하여 상기 부하 22L1의 동작을 중지시키기 위한 데이타를 내부의 램 혹은 롬 등의 메모리로부터 억세스하여 내부의 PWM발생기 28에 입력시킨다. 상기 PWM 발생기 28은 상기 부하 22L1의 동작을 중지시키기 위한 PWM신호를 발생하여 출력하며, 저역 통과 필터 12는 상기 PWM신호를 저역 통과 필터링하여 V2레벨의 전압을 공통 신호 라인 10으로 출력한다. 이때, 상기 V2레벨의 전압은 도 1의 제1슬레이브 유니트 14내의 제2창비교기 WC2의 식별 전압 범위 V2±α내의 전압이므로, 상기 제1슬레이브 유니트 14내의 제2창비교기 WC2의 출력만이 논리 "하이"로 출력된다. 상기 제1슬레이브 유니트 14내의 제2창비교기 WC2의 출력은 출력단자에 접속된 부하 22L1의 단자 N으로 공급됨으로써 상기 부하 22L1은 비활성화된다. 즉, 부하 22L1은 단자 N의 활성화에 응답하여 하던 동작을 중지한다.
또한, 제2 내지 제4슬레이브 유니트 16, 18 및 20의 동작도 제1슬레이브 유니트 14의 동작과 동일하게 수행된다. 즉, 마이컴 26이 명령 발생기 24의 출력에 응답하여 온/오프 듀티가 0.4(40%)로 설정된 PWM 신호를 출력하는 경우에는 저역 통과 필터 12로부터는 V3레벨의 전압이 출력되므로써 상기 제2슬레이브 유니트 16내의 제1창비교기 WC1가 논리 "하이"의 신호를 출력하여 부하 22L2를 활성화 만약, 마이컴 26이 V4레벨의 전압에 대응하는 PWM신호를 출력하는 경우에는 제2슬레이브 유니트 16내의 제2창비교기 WC2만이 논리 "하이"의 신호를 출력하여 부하 22L2의 단자 N에 공급하여 상기 부하 22L2의 동작을 중지시킨다. 제3 및 제4슬레이브 유니트 18, 20의 동작도 상기한 제1, 제2슬레이브 유니트 14, 16과 동일하다.
따라서, 도 1에 도시된 제1 내지 제4슬레이브 유니트 14 ~ 20의 출력 단자에 접속된 부하 22L1, 22L2, 22L3 및 22L4들은 마이컴 26이 출력하는 PWM신호의 펄스폭에 의해 선택되어 활성화 혹은 비활성화됨을 알 수 있다. 이때, 상기 도 1에 도시된 부하 22L1 내지 22L4들은 모터등을 구동하기 위한 드라이브 트랜지스터 혹은 릴레이 등과 같이 논리신호의 입력에 의해 동작 가능한 그 무엇이 될 수 있다.
자동차의 예를 들면, 제1, 제2, 제3 및 제4슬레이브 유니트 14, 16, 18 및 20들은 운전석 도어, 조수석 도어, 뒷좌석 왼쪽 도어 및 뒷좌석 오른쪽 도어의 윈도우 모터를 각각 제어하는 LCU(local contrl unit)들이라 가정하면, 마스터 유니트 12와 하나의 공통 신호 라인 10에 의해 모든 윈도우 모더의 업/다운의 제어가 가능하게 되어 와이어 하네스를 크게 절감할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예는 서로 다른 식별 범위 전압을 가지고 하나의 공통 신호 라인에 접속된 다수의 슬레이브 유니트들중 적어도 하나를 선택하고, 그에 접속된 부하를 선택적으로 동작시키므로써 와이어 하네스의 결선이 필요 없는 이점을 가져올 수 있다.

Claims (5)

  1. 마스터-슬레이브 통신 장치에 있어서,
    제어 명령의 입력에 대응하는 다수의 부하중 하나를 선택적으로 활성화/비활성화시키기 위한 PWM신호를 출력하는 마스터 유니트와,
    상기 마스터 유니트로부터 출력되는 PWM 신호를 필터링하여 온/오프 듀티에 따른 소정 레벨의 전압을 공통 신호 라인으로 출력하는 실효 전압 발생기와,
    상기 공통 신호 라인으로 입력되는 소정 레벨의 전압이 미리 설정된 식별 범위 전압내일 때 응답하여 출력 단자에 접속된 부하를 각각 활성화 및 비활성화시키는 제1 및 제2동작 제어기를 구비하는 적어도 하나 이상의 슬레이브 유니트들을 포함하여 구성함을 특징으로 마스터-슬레이브 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실효 전압 발생기는 상기 마스터 유니트로부터 출력되는 PWM신호를 저역 통과 필터링하여 직류 전압으로 출력하는 저역 통과 필터을 특징으로 하는 마스터-슬레이브 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마스터 유니트는 명령신호를 발생하는 명령발생기와, 상기 발생된 명령에 대응하는 부하를 선택적으로 활성화/비활성화 시키기 위한 PWM신호를 발생하는 마이크로프로세서를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 마스터-슬레이브 통신 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 다수의 슬레이브 유니트들 각각은 레벨이 서로 다른 활성화 식별 범위 전압과 비활성화 식별 범위 전압이 각각 설정되며, 상기 공통 신호 라인으로 입력되는 아나로그 신호의 전압이 상기 활성화 및 비활성화 식별 범위 전압내로 입력시에 각각 응답하여 출력단자에 접속된 부하를 활성화 및 비활성화 시키는 제1, 제2창비교기로 구성함을 특징으로 하는 마스터-슬레이브 통신 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 다수의 슬레이브 유니트들의 출력단자에 각각 접속된 부하는 제1 및 제2입력단자를 가지며, 상기 제1입력단자의 활성화에 응답하여 설정된 동작을 수행하며, 상기 제2입력단자의 활성화에 응답하여 상기 수행하는 동작을 중지함을 특징으로 하는 마스터-슬레이브 통신 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100576026B1 (ko) * 2004-01-08 2006-05-02 삼성전자주식회사 종합 단말에서 호스트부와 클라이언트부의 양방향 검출장치
KR100811879B1 (ko) * 2006-04-13 2008-03-26 주식회사 인테그마 단선버스를 이용한 고속통신방법
KR101333944B1 (ko) * 2012-04-10 2013-11-27 주식회사 에이디알에프코리아 분산시스템 및 그 아이디 할당 방법

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