KR20020028470A - 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

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KR20020028470A
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윤홍식
백승면
이군석
최환종
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구자홍
엘지전자주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
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    • H04Q2209/10Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a centralized architecture

Abstract

본 발명은 하나의 가전제품에 마스터 기능을 설치하고 나머지 가전제품에는 슬레이브 기능을 설치하여 하나의 가전제품에서 전 가전제품을 원격 제어 및 모니터링할 수 있는 가전 제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품과 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품 및 이들 사이를 통신하기 위한 통신 선로를 구비한 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치와, 제 1 가전제품이 각 제 2 가전제품의 정보를 리드하여 그에 상응한 통신 속도 및 패킷 길이를 설정하여 사용자 명령을 상기 설정된 패킷 길이로 제 1 패킷을 구성하여 설정된 속도로 제 2 가전제품에 송신하는 제 1 단계와, 상기 제 1 패킷에 상응하는 제 2 가전제품이 상기 제 1 패킷을 수신하여 에러를 체크하여 에러가 없으면 상기 제 1 패킷의 명령을 실행하고 에러가 있으면 NAK 제 2 패킷을, 명령이 실행되었으면 ACK 제 2 패킷을 구성하여 상기 제 1 가전제품으로 송신하는 제 2 단계와, 상기 제 1 가전제품이 상기 제 2 패킷의 수신 유무를 체크하여 그 결과에 따라 다음 패킷을 송신하거나 상기 제 1 패킷을 재 송신하는 제 3 단계를 포함한 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 방법이다.

Description

가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법{system and method for remote control and monitoring of electric home appliances}
본 발명은 등록된 가전 제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 하나의 가전제품에 마스터 기능을 설치하고 나머지 가전제품에 슬레이브 기능을 설치하여 하나의 가전제품에서 전 가전제품을 원격 제어 및 모니터링할 수 있는 가전 제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 일반 가정에서 널리 사용되고 있는 가전제품들로는 텔레비젼, 냉장고, 세탁기, 전자레인지, 에어콘 등 다양하게 있으나, 이들은 각각 독립적으로 해당 제어장치를 구비하고 있거나 제품 몸체에 설치된 조작부를 가지고 있어서 해당 리모콘으로 해당 가전제품의 동작을 제어하거나 자체 조작부를 조작하여 해당 가전제품의 동작을 제어하고 있다.
이와 같이 종래의 가전제품 각각에는 해당 리모콘을 구비하는 관계로, 리모콘으로 조작하는 가전제품이 많아질수록 리모콘이 많아지며, 많아진 리모콘의 보관 및 관리가 어려워지고, 이 많은 리모콘 중에 해당 리모콘을 찾아서 해당 가전제품을 제어한다는 것도 번거로운 일이며, 또한 각 가전제품이 개별적으로 제어되므로 통합화 및 최적화가 불가능하는 문제점을 갖고 있다.
또한, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 각 가전제품에 TCP(transfer control protocol/IP(internet protocol) 등과 같은 프로토클을 탑재하여 원격제어하기에는 각 제품의 마이콤의 기능이 부족하고 메모리 용량도 부족하므로 실행하기가 어려웠다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 하나의 가전제품은 마스터(Master) 기능을 구현하도록 하고 나머지 가전 제품들은 슬레이브(Slave) 기능을 구현하도록 하는 일 마스터 다중 슬레이브 구조를 갖는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 마스터와 슬레이브 기능에 의한 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 마스터와 슬레이브의 구성 블록도
도 4는 본 발명에 따른 UART 프레임 구성도
도 5는 본 발명에 따른 패킷 구성도
도 6은 본 발명에 따른 메시지의 구성도
도 7은 본 발명에 따른 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품의 송수신 방법을 나타낸 동작 순서도
도 8은 본 발명에 따른 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품의 송수신 방법을 나타낸 동작 순서도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 제 1 가전제품 2, 2a, 2b, .. : 제 2 가전제품
3 : 통신 선로 4, 4a : 응용계층
5, 5a : 데이터 연결 계층 6, 6a : 물리계층
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치는, 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품과, 슬레이브 기능을 갖는 적어도 하나의 제 2 가전제품과, 상기 제 1 가전제품과 적어도 하나의 제 2 가전제품 간의 통신을 위한 통신 선로를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 방법은, 제 1 가전제품이 각 제 2 가전제품의 정보를 리드하여 그에 상응한 통신 속도 및 패킷 길이를 설정하여 사용자 명령을 상기 설정된 패킷 길이로 제 1 패킷을 구성하여 설정된 속도로 제 2 가전제품에 송신하는 제 1 단계와, 상기 제 1 패킷에 상응하는 제 2 가전제품이 상기 제 1 패킷을 수신하여 에러를 체크하여 에러가 없으면 상기 제 1 패킷의 명령을 실행하고 에러가 있으면 NAK 제 2 패킷을, 명령이 실행되었으면 ACK 제 2 패킷을 구성하여 상기 제 1 가전제품으로 송신하는 제 2 단계와, 상기 제 1 가전제품이 상기 제 2 패킷의 수신 유무를 체크하여 그 결과에 따라 다음 패킷을 송신하거나 상기 제 1 패킷을 재 송신하는 제 3단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
이와 같은 특징으로 갖는 본 발명의 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치의 구성도이고. 도 2은 본 발명에 따른 마스터와 슬레이브 기능에 의한 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치의 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 복수개의 가전제품 중 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품(1)과, 슬레이브 기능을 갖는 적어도 하나 이상의 제 2 가전제품(2)과 상기 제 1 가전제품과 제 2 가전제품 사이를 통신할 수 있도록 한 통신선로(3)로 구성된다.
즉, 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품(1)이 모든 통신 주도권을 가지고 있고 명령을 내릴 수 있으나, 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품(2)은 명령을 내릴 수 없고 단지 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품(2)의 명령을 수행하고 수행 결과를 리턴할 수 있다. 그리고 상기 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품(1)과 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품(2)은 양 방향 통신 기능을 갖고 있으나 송신과 수신을 동시에 수행하지 못하는 하프-듀플렉스 통신 방식으로 통신한다. 그리고, 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품(1)과 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품들 간에는 1 대 1 통신을 기본으로 하고 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품이 2개 이상일 경우, 상기 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품은 하나의 제 2 가전제품과의 적어도 1 패킷(packet)의 송신과 그에 응답한 적어도 1 패킷의 수신 통신이 종료한 후에 다른 제 2 가전제품과 통신을 시작할 수 있다.
또한, 각 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품에서 수신되는 각각의 패킷은 서로 독립적이어야 하며, 마스터의 1회 송신 명령에 대해 각 슬레이브는 반드시 1 패킷만 송신 가능하고 마스터 또한 1 패킷만 수신한다.
여기서, 상기 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품은 개인용 컴퓨터가 바람직하며, 다른 가전제품에 상기와 같은 기능을 추가로 장착하여 사용할 수 있다.
이와 같이 구성된 마스터 및 슬레이브 기능의 상세한 구성은 다음과 같다.
도 3은 마스터와 슬레이브의 구성 블럭도이다.
먼저, 마스터는 수신된 메시지의 처리 및 송신할 메시지에 관계한 것으로, UI를 처리하고 명령어(Command) 코드를 생성하며 슬레이브로부터의 리턴 변수(return arguments)를 처리하고 실행 결과를 데이터 연결계층으로 전달하는 응용계층(4)과, 상기 응용계층(4)으로부터 메시지의 명령 및 변수를 수신하여 패킷을 구성하고 에러 체크를 위한 CRC를 산출하여 출력하며 응답 패킷을 수신하여 전송된 패킷에 에러가 발생되면 설정된 횟수만큼 메시지를 출력하는 데이터 연결계층(5)과, 상기 데이터 연결계층(5)으로부터 요구된 패킷을 수신하여 어드레스를 체크하고 마스터와 슬레이브 간의 통신 선로(버스 라인)가 쉬고 있는지를 체크하여 UART 단자로 송수신하는 물리계층(6)으로 구성된다.
상기 슬레이브는 상기 마스터로부터의 명령을 실행하고 실행 결과에 따른 응답을 수행하는 응용계층(4a)과, 상기 응용계층(4a)으로부터의 응답에 따른 패킷을 구성하고 에러 체크를 위한 CRC를 산출하여 출력하며 상기 마스터로부터 수신된 메시지의 명령 및 변수를 상기 응용계층에 출력하는 데이터 연결계층(5a)과, 상기 데이터 연결계층(5a)으로부터 요구된 패킷을 수신하여 어드레스를 체크하고 마스터와 슬레이브 간의 통신 선로(버스 라인)가 쉬고 있는지를 체크하여 UART 단자로 송신하고 상기 마스터로부터 수신된 패킷을 상기 데이터 연결계층으로 송신하는 물리계층(6a)으로 구성된다.
여기서, 상기 데이터 연결계층(4, 4a)과 물리 계층(5, 5a)은 하나의 모듈로 구성된다.
상기에서 UART 프레임(Frame)의 구성은 도 4와 같다.
즉, UART 포트는 시작 비트(start Bit)에 동기시켜 8-Bit를 최하위 비트부터 순차적으로 전송한다. 이때, 통신 속도의 디폴트(Default) 값은 약 2400bps이며, 110-38400bps 사이에서 변경 가능하다.
또한, 상기에서 1 패킷 구성은 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 패킷 구성도이다.
먼저, 패킷은 헤더(Header)와, 몸체(Body) 및 테일(tail)로 구분할 수 있다.상기 헤더(Header)는 패킷의 시작 코드(STX), 패킷을 받을 장치(슬레이브 또는 마스터)의 어드레스(Requester Address), 패킷을 전송하는 장치(마스터 또는 슬레이브)의 어드레스(Requestee Address), 패킷을 구성하는 바이트(Byte) 수(Packet length, 패킷의 시작 코드와 패킷의 종료 코드를 포함)를 포함하여 구성되고, 몸체(Body)는 응용계층에서 지정된 제어 명령어인 메세지(Message)로 구성되며, 테일(tail)는 에러 체크를 위한 코드(CRC) 및 패킷의 끝 코드(ETX)로 구성된다. 여기서, 상기 시작 코드(STX)와 끝 코드(ETX)는 각각 1-Byte로 구성되고, 에러 체크 코드(CRC)는 2-Bytes로 구성되며, 나머지는 n-Byte(s)로 구성되어 1 패킷을 최고(Max.) 256Bytes로 구성된다.
또한, 상기 메시지의 구성은 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 메시지의 구성도이다.
상기 메시지는 마스터가 슬레이브를 콘트롤하거나 모니터링할 때, 또는 슬레이브가 상기 마스터로 명령 처리 결과 값을 리턴하는데 필요한 정보이다.
따라서, 마스터에서 슬레이브로의 요구 패킷의 메시지는 마스터에서 슬레이브로 명령을 내리는 "명령 코드(Command code)"와 슬레이브에서 명령을 수행하는데 필요한 변수를 나타낸 "인자"로 구성되고, 슬레이브에서 마스터로의 리턴 패킷의 메시지는 마스터로부터의 "명령 코드 카피(command code copy)"와, 상기 마스터로부터의 패킷이 잘 수신되어 수행되었는지 아니면 수신되지 않았는지를 나타내는 "ACK/NAK코드" 및 "리턴인자(return arguments or error code)"로 구성된다.
이와 같이 구성된 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품과 슬레이브 기능을 갖는 적어도 하나의 제 2 가전제품들 간에 통신 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품의 송수신 방법을 나타낸 동작 순서도 이고, 도 8은 본 발명에 따른 슬레이브 기능을 갖는 제 2 가전제품의 송수신 방법을 나타낸 동작 순서도 이다.
먼저, 마스터의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 7에 도시한 바와 같이, 통신 선로를 통해 연결된 제 2 가전제품들의 정보를 읽어와(READ) 통신속도를 설정하고 제품에서 사용하는 최대 패킷 길이를 읽어온다. 그리고 통신 데이터 량을 읽어와서 통신 데이터 량이 설정된 것보다 많으면(1S), 패킷을 분할하고(2S) 통신 데이터 량이 많지 않으면 분할하지 않고 패킷을 구성한다(3S). 이 때 패킷의 구성은 도 4에서 설명한 바와 같이, 패킷의 시작 코드(STX), 패킷을 수신할 슬레이브 어드레스(Requester Address), 마스터의 어드레스(Requestee Address), 패킷을 구성하는 Byte 수(Packet length), 명령어(Message), 에러 체크를 위한 코드(CRC) 및 패킷의 끝 코드(ETX) 등을 구비하여 구성된다.
이와 같이 구성된 패킷을 송신한다(4S). 그리고 송신 후 일정 시간(10초) 동안 상기 송신된 패킷에 대한 응답 패킷이 수신되는가를 판단하고 응답 패킷이 수신되면 ACK 패킷인가 NAK 패킷인가를 판단하여 반복 송신한다(5S, 6S, 7S). 즉, 일정 시간 동안 응답 패킷이 수신되지 않으면 최대 3번까지 패킷을 반복 송신하고(5S), 수신된 응답 패킷이 에러를 나타내는 NAK 패킷일 경우(6S)에는 패킷의 에러를 체크하는 CRC의 에러인가를 판단하여 CRC 에러이면 최대 3번까지 패킷을 반복 송신하고(7S), CRC 에러도 하니면 수신 에러로 처리한다(8S).
이와 같이 패킷이 송신되고 송신된 패킷에 대한 응답 패킷이 ACK이면(마스터에서 송신된 패킷의 명령이 슬레이브에서 잘 수행됨을 나타낸 응답 패킷) 에러 체크 코드인 CRC가 정상인가를 판단하여(9S) CRC가 정상이 아니면 다시 패킷을 송신하고 CRC가 정상이면 다음 패킷을 송신하여 이와 같은 방법으로 마지막 패킷까지 송신이 완료되면 종료한다(10S).
한편, 슬레이브의 동작은 다음과 같다.
도 8에 도시한 바와 같이, 바이트(Byte) 수신이 되었는가를 체크하여 수신이 되었으면(11S) 상기 마스터로부터 송신된 패킷의 슬레이브 어드레스(Requester Address)를 체크하여(12S) 해당된 슬레이브 어드레스이면 수신된 패킷을 버퍼에 저장한다(13S).
그리고, 수신된 패킷의 바이트 수가 패킷 길이(packet length)인가를 체크한다(14S). 수신된 패킷의 바이트 수가 패킷과 일치하지 않으면 더 이상 진행을 하지 않고 수신된 패킷의 바이트 수와 패킷 길이가 일치하면 에러 체크 코드(CRC)를 체크한다(15S).
그리고 CRC에 에러가 있으면 "NAK & 에러"를 나타내는 패킷을 구성하여 송신하고(20S), CRC 에러가 없으면 패킷의 제어 명령이 처리가능한 것인가를 판단한다(16S). 제어 명령이 처리 불가능이면 "NAK & 에러"를 나타내는 패킷을 구성하여 송신하고(20S), 처리 가능하면 명령을 수행한다(17S). 계속해서, 명령을 처리하여 그 결과값을 통보해야 하는 경우(18S)에는 "ACK + 리턴값"의 패킷을 구성하여 송신하고(19S) 결과값을 통보하지 않은 경우에는 "ACK" 패킷을 구성하여 송신한다(21S).
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 홈 자동화 장치 및 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 하나의 가전제품에서 모든 가전제품을 제어할 수 있으므로많아진 리모콘의 보관 및 관리할 필요가 없고, 가전제품의 통합화 및 최적화가 가능하다.
둘째, 하나의 가전제품에 마스터를 설치하고 다른 가전제품에는 슬레이브를 설치하여 마스터가 설치된 가전제품에서 슬레이브가 설치된 가전제품들을 제어할 수 있으므로 간단하게 통신 선로를 구성할 수 있다.

Claims (11)

  1. 마스터 기능을 갖는 제 1 가전제품과,
    슬레이브 기능을 갖는 적어도 하나의 제 2 가전제품과,
    상기 제 1 가전제품과 적어도 하나의 제 2 가전제품 간의 통신을 위한 통신 선로를 포함함을 특징으로 하는 가전제품 원격 제어 및 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가전제품은 외부와 통신을 할 수 있는 개인용 컴퓨터임을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터는 수신된 메시지의 패킷 데이터에서 명령어 코드 및 인자 코드를 생성하고 리턴 패킷을 분석하는 응용 계층과,
    송신할 데이터의 패킷 구성 및 에러 체크 코드를 산출하고 리턴 패킷이 없거나 리턴 패킷이 NAK일 경우 패킷을 반복 송신하는 데이터 연결 계층과,
    상기 데이터 연결 계층에서 생성된 패킷의 어드레스를 체크하고 상기 통신 선로가 휴식 상태인가를 판단하여 패킷을 송신하고 송신된 패킷을 상기 데이터 연결 계층에 전달하는 물리계층을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브는 수신된 패킷의 명령을 실행하고 실행 결과에 대한 리턴을 제어하는 응용 계층과,
    수신된 패킷을 상기 응용계층에 전송하고 수신된 패킷에 에러가 발생하였으면 NAK 패킷을 전송하고 리턴 패킷를 구성하고 에러 체크 코드를 산출하는 데이터 연결 계층과,
    상기 데이터 연결 계층에서 생성된 패킷의 어드레스를 체크하고 상기 통신 선로가 휴식 상태인가를 판단하여 패킷을 송신하고 송신된 패킷을 상기 데이터 연결 계층에 전달하는 물리계층을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 연결 계층과 물리 계층은 하나의 모듈로 구성됨을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가전제품과 제 2 가전제품은 양 방향 통신을 하되 동시에 송수신을 하지 않은 하프 두플렉스 방식으로 통신함을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가전제품이 복수개인 경우, 상기 제 1 가전제품은 하나의 제 2 가전제품과 적어도 1 패킷의 송신과 그에 상응하는 적어도 1 패킷의 수신이 완료된 후 다른 제 2 가전제품과 통신함을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치.
  8. 제 1 가전제품과 제 2 가전제품 및 이들 사이를 통신하기 위한 통신 선로를 구비한 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 장치의 원격 제어 및 모니터링 방법에 있어서,
    제 1 가전제품이 각 제 2 가전제품의 정보를 리드하여 그에 상응한 통신 속도 및 패킷 길이를 설정하여 사용자 명령을 상기 설정된 패킷 길이로 제 1 패킷을 구성하여 설정된 속도로 제 2 가전제품에 송신하는 제 1 단계와,
    상기 제 1 패킷에 상응하는 제 2 가전제품이 상기 제 1 패킷을 수신하여 에러를 체크하여 에러가 없으면 상기 제 1 패킷의 명령을 실행하고 에러가 있으면 NAK 제 2 패킷을, 명령이 실행되었으면 ACK 제 2 패킷을 구성하여 상기 제 1 가전제품으로 송신하는 제 2 단계와,
    상기 제 1 가전제품이 상기 제 2 패킷의 수신 유무를 체크하여 그 결과에 따라 다음 패킷을 송신하거나 상기 제 1 패킷을 재 송신하는 제 3 단계를 포함함을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 패킷은 패킷의 시작 코드(STX)와,
    패킷을 받을 제 2 가전제품의 어드레스(Requester Address)와,
    제 1 가전제품의 어드레스(Requestee Address)와,
    패킷을 구성하는 바이트(Byte) 수를 나타내는 패킷 길이 코드와,
    제어 명령어인 메시지(Message)와,
    에러 체크를 위한 CRC 코드와,
    패킷의 끝을 나타내는 끝 코드(ETX)를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 패킷은 패킷의 시작 코드(STX)와,
    패킷을 받을 제 1 가전제품의 어드레스(Requester Address)와,
    패킷을 송신하는 제 2 가전제품의 어드레스(Requestee Address)와,
    패킷을 구성하는 바이트(Byte) 수를 나타내는 패킷 길이 코드와,
    제어 명령 및 실행 또는 미실행 코드와,
    에러 체크를 위한 CRC 코드와,
    패킷의 끝을 나타내는 끝 코드(ETX)를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서 사용자 명령 데이터가 설정값보다 많으면 제 1 패킷을 분할하여 구성하고 통신 속도를 조절함을 특징으로 하는 가전제품의 원격 제어 및 모니터링 방법.
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