KR200244712Y1 - 라이터 일체형 씨피엘디 에프피지에이 보드 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 에이직 트레이너 장착용 프로그램 라이터 일체형 CPLD/FPGA 보드를 제공하는 데 있다.

본 고안의 라이터 일체형 CPLD/FPGA보드는 CPLD/FPGA(11)와 이 CPLD/FPGA의 핀들에 접속된 트레이너 접속용 업, 다운 커넥터(12,13)와 라이터 접속용 핀 어레이 블록(15)으로 구성된 CPLD/FPGA보드(10)와, 상기 CPLD/FPGA보드의 핀 어레이 블록과 결합되어 접속이 이루어지게 될 핀 소켓(101)과 상기 핀 소켓에 와이어링된 ISP 다운로드 포트(102)와 상기 핀 소켓과 ISP 다운로드 포트 사이에 장착되는 입출력 인터페이스 소자(103)와 상기 인터페이스 소자에 파워를 공급하기 위한 전원잭(104) 및 정전압회로(105)를 포함하는 라이팅 인터페이스 보드(100)로 구성된다.

Description

라이터 일체형 씨피엘디 에프피지에이 보드{Writer integral type CPLD/FPGA board using ASIC trainer}

본 고안은 주문형 집적회로의 설계기술을 습득하고자 하는 학생이나 훈련생들이 자신이 설계한 응용 주문형 집적회로를 제작할 수 있고 또한 그 기능의 정상작동 여부를 테스트 할 수 있는 에이직(ASIC) 트레이너 장착용 CPLD/FPGA 보드에 관한 것으로, 특히 ASIC 트레이너 상에서 CPLD/FPGA보드 본연의 기능 외에 독자적으로 프로그램 라이팅 기능을 수행할 수 있는 라이터 일체형 CPLD/FPGA보드에 관한 것이다.

ASIC(Application Specific IC)은 특정목적으로 설계 제작된 모든 종류의 집적회로에 대한 통칭이다. 이러한 에이직은 기판상의 TTL회로를 CAD를 이용하여 CPLD/FPGA로 바꿈으로서 부품 수와 PCB 면적의 축소, 양산에 따른 코스트다운 및 처리속도의 향상을 가져온다.

상기 CPLD(Complex Programmable Logic Device)는 한 개의 PLD와 같은 기능을 갖는 로직블록들과 그들을 연결해 주는 스위치, 행렬회로 등이 내부에 장착되어 있어, 별도의 타이밍과 시뮬레이션을 필요로 하지 않는다.

FPGA(Field Programmable Gate Array)는 칩 내부가 로직기능만을 가지고 있으며, 셀과 블록이라는 로직모듈과 접속하기 위한 배선영역을 가진다. 이것은 설계의 자유도가 높지만 배선완료 후 타이밍 시뮬레이션을 필요로 한다.

이들은 구조자체를 달리하고 있어 서로의 장단점이 교차하고 있는데, 단순한 신호의 신속한 처리가 요구되는 어드레스 디코더나 시퀀스 회로에서는 CPLD를 이용하는 편이 유리하고, 연산 등 복잡한 신호처리가 요구되는 회로에서는 FPGA가 유리하다.

CPLD/FPGA는 앤티 퓨즈형, EPROM형, EEPROM형, SRAM형 및 이들의 복합형으로구성되고 있으며, CPLD/FPGA 자체는 본래 어떠한 실행 프로그램도 가지고 있지 않으므로 여기에 프로그래머가 설계한 데이터를 써넣었을 때 비로소 ASIC으로서의 기능을 수행한다.

이러한 ASIC의 제작에 있어 특정목적의 프로그램을 설계하고 그 설계된 프로그램을 CPLD/FPGA에 써넣게 되는데, 이렇게 제작된 에이직을 양산하기에 앞서 그 주문형 IC가 정상적으로 동작하는지 여부를 확인해야 한다.

따라서, 에이직 설계의 트레이닝을 위해서는 설계된 프로그램을 CPLD/FPGA에 라이팅 하기 위한 장비와 그 라이팅 장비를 통하여 CPLD/FPGA에 실장된 프로그램의 정상동작여부를 확인하기 위한 장비가 필요하다.

그런데, 종래의 트레이너는 프로그램 라이팅과 테스팅이 독자적인 기능을 가지는 별개의 장치로 분리되어 있었기 때문에 ASIC 기능의 습득을 위해서는 번거롭게도 2이상의 장비를 번갈아가며 라이팅하고 또 테스팅 해야하는 불편이 있었다.

또한 이러한 복작합 ASIC 학습훈련과정에서는 CPLD/FPGA에 프로그램을 로드하여 ASIC을 완성한 다음 그 ASIC을 소켓에서 빼내 테스트 장비의 소켓에 다시 삽입하는 과정에서 IC가 손상되는 문제도 나타나고 있다.

본 고안의 목적은 전자기기의 소형화, 저소비전력화 및 원가절감에 효과적인 응용 주문형 집적회로의 설계기술을 습득하고 그의 응용력을 배양할 수 있는 에이직 트레이너에 프로그램의 직접 라이팅 기능을 실장함으로써 트레이너 사용자가 설계된 에이직을 옮겨서 테스트해야 하는 불편을 해소하게 되는 에이직 트레이너를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 상기 에이직 트레이너에 장착되는 CPLD/FPGA 보드에 독자적으로 라이팅 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 라이터보드를 일체로 장착하고 있는 라이팅 일체형 CPLD/FPGA보드를 를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안 장치를 응용하고 있는 ASIC 트레이너의 분리사시도이다.

도 2는 본 고안 장치를 응용하고 있는 ASIC 트레이너의 평면구조도이다.

도 3은 본 고안 장치를 응용하고 있는 ASIC 트레이너의 회로블록구성도이다.

도 4는 ASIC 트레이너의 입출력선택부의 구체적인 회로구성도이다.

도 5는 본 고안 장치의 분해 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : CPLD/FPGA보드 20 : 입출력선택부 30 : 디지트입력부

40 : 로직입력부 50 : 레벨입력부 60 : 클럭선택부

70 : 브레드보드 80 : 메인보드 90 : 표시부

100 : 라이팅 인터페이스 보드

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 라이팅 기능 일체형 CPLD/FPGA 보드는 CPLD/FPGA와 이 CPLD/FPGA의 핀들에 접속된 트레이너 접속용 업, 다운 커넥터와 라이터 접속용 핀 어레이 블록으로 구성된 CPLD/FPGA보드와, 상기 CPLD/FPGA보드의 핀 어레이 블록과 결합되어 접속이 이루어지게 될 핀 소켓과 상기 핀 소켓에 와이어링된 ISP 다운로드 포트와 상기 핀 소켓과 ISP 다운로드 포트 사이에 장착되는 입출력 인터페이스 소자와 상기 인터페이스 소자에 파워를 공급하기 위한 전원잭 및 정전압회로를 포함하는 라이팅 인터페이스 보드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 장치가 장착된 에이직 트레이너의 외관도로서, 트레이너 본체에서 CPLD/FPGA보드가 착탈되는 것을 나타내는 분리사시도이고, 도 2는 그의 평면도이고, 도 3은 본 고안의 라이터 일체형 CPLD/FPGA보드를 응용하는 트레이너의 회로블록 구성도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 에이직 트레이너는 크게 CPLD/FPGA보드(10)와, 상기 CPLD/FPGA보드가 착탈 되는 메인보드(80)와, 상기 메인보드에 접속되어 각종 입출력신호들을 생성하기 위한 다수의 스위치들로 구성된 입출력선택부(20)와, 상기 메인보드를 통하여 접속되는 CPLD/FPGA보드 측에 16진수 값을 입력하기 위한 디지트입력부(30)와, 상기 메인보드를 통하여 접속되는 CPLD/FPGA보드 측에 로직입력을 제공하기 위한 로직입력부(40)와, 상기 메인보드를 통하여 접속되는 CPLD/FPGA보드 측에 하이 및 로우 레벨을 입력하기 위한 레벨입력부(50)와, 상기 메인보드를 통하여 접속되는 CPLD/FPGA보드 측에 조절된 클럭신호를 제공하기 위한 클럭선택부(60)와, 사용자가 메인보드에서 제공되는 기능 이외의 기능을 사용할 수 있도록 지원하는 브레드보드(70)와, 트레이너의 기능 및 출력상태를 나타내는 표시부(90)로 구성되고 있음을 알 수 있다.

상기 CPLD/FPGA보드(10)는 라이팅 인터페이스 보드(100)를 가지며 그 구성을 보면, 상기 CPLD/FPGA보드(10)에는 CPLD/FPGA(11)와 이 CPLD/FPGA의 핀들에 접속된 트레이너 접속용 업, 다운 커넥터(12,13)와 라이터 접속용 핀 어레이 블록(15)이 마련되고 있고, 상기 라이팅 인터페이스 보드(100)에는 상기 CPLD/FPGA보드의 핀 어레이 블록과 결합되어 접속이 이루어지게 될 핀 소켓(101)과 상기 핀 소켓에 와이어링된 ISP 다운로드 포트(102)와 상기 핀 소켓과 ISP 다운로드 포트 사이에 장착되는 입출력 인터페이스 소자(103)와 상기 인터페이스 소자에 파워를 공급하기 위한 전원잭(104) 및 정전압회로(105)로 구성되고 있다.

상기 메인보드(80)에는 상기 CPLD/FPGA보드(10)에 마련된 업, 다운커넥터(12,13)와의 착탈 결합을 위한 결합 커넥터(82,83)가 마련된다.

상기 입출력선택부(20)는 상기 메인보드의 커넥터(82,83)에 접속되어 각종 입출력신호들을 생성하기 위한 다수의 스위치들, 즉, INPUT(21), FNDH(22), FNDL(23), LEDH(24), LEDL(25), STEP(26), DAC(27), SIO(28)로 구성된다.

도 4는 메인보드(80)내의 커넥터와 상기 각종 스위치들의 접속관계를 구체적으로 나타낸 회로도로서, 각 스위치의 접점은 각각의 J-K플립플롭에 입력되어 그 플립플롭의 출력 값이 커넥터를 통하여 CPLD/FPGA의 해당 핀으로 입력되도록 하고 있음을 보여주고 있다.

상기 디지트입력부(30)는 16진수 중 하나를 진수 값을 한번에 선택하여 설정할 수 있는 로터리타입 선택스위치(31,32)와, 이들 로터리 선택스위치의 선택 값을 표시하기 위한 FND(33,34)로 구성되며, 사용자 다이렉트 접속핀홀 및 그에 따른 로직상태 표시용 LED를 포함한다.

상기 로직입력부(40)는 로직선택 입력을 위한 토글스위치(41)와 그에 따른 표시용 LED(42) 및 사용자 다이렉트 접속핀홀을 포함한다.

상기 레벨입력부(50)는 레벨선택입력을 위한 LED가 장착된 푸시버튼 스위치를 포함한다.

상기 클럭선택부(60)는 다수의 선택주파수표시용 LED(62)와 이들 LED에 의해 표시되는 클럭신호를 한번에 선택하여 설정할 수 있는 로터리타입 선택스위치(61)를 포함한다.

상기 표시부(90)는 CPLD/FPGA의 출력 값을 로직으로 나타내주기 위한 출력표시LED(91)와, CPLD/FPGA의 출력 값을 숫자로 나타내주기 위한 7세그먼트(92)와, D/A컨버터의 출력의 레벨 및 전압을 나타내는 레벨미터(93) 및 볼트미터(94)와, 볼륨(95)과 스텝모터(96)를 포함한다.

특히, 본 고안 장치는 특정의 주문 프로그램 데이터를 가지고 있는 컴퓨터와의 접속을 위해 RS-232C 터미널을 설치하고 있으며, 이를 통하여 IC 모델화를 위한 CPLD/FPGA와의 데이터통신이 이루어지도록 하고 있고, 또한 ISP 다운로드포트를 통하여 VHDL로 모델링한 프로그램이 트레이너 장치의 CPLD/FPGA에 로드 되도록 하고 있다.

이와 같이 구성된 본 고안 에이직 트레이너의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 컴퓨터와 본 고안 트레이너 장치를 접속할 때, 에이직 트레이너에 마련된 전원라인과 프로그램데이터가 입출력되는 ISP포트를 이용하고 있는 경우에, 컴퓨터에 저장된 특정의 응용프로그램을 트레이너 측으로 전송하면, 이 프로그램은 CPLD/FPGA보드(10)의 CPLD/FPGA(11)에 로드 되어 라이팅 된다. 이때 설계된 응용 주문형 프로그램의 라이트는 에이직 트레이너 본체에 내장된 라이터가 이용된다.

이렇게 라이팅이 이루어진 CPLD/FPGA, 즉, 에이직(ASIC)은 그 내부에서 정상적으로 프로그램이 실행되는가 여부를 테스트하게 되는 데, 이때, 에이직을 소켓에서 빼내 별도의 테스트장비에 로드할 필요 없이, 라이팅이 이루어진 상태에서 입출력선택부(20)와 디지트입력부(30)와 로직입력부(40)와 레벨입력부(50)와, 클럭선택부(60)의 테스팅 조건에 따라 그대로 테스팅할 수 있다.

상기 입출력선택부(20)의 INPUT(21)는 입력기능들을 CPLD/FPGA에 연결시킬 때 사용하는 스위치로서, 이 스위치를 누르는 것으로 로직입력, 디지트 입력 레벨입력 들이 트레이너에서 설정하고 있는 대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들에 연결된다.

상기 입출력선택부(20)의 FNDH(22)를 조작하면 7세그먼트의 상위 2디지트가 트레이너에서 설정하고 있는 대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들에 연결된다.

상기 입출력선택부(20)의 FNDL(23)를 조작하면 7세그먼트의 하위 2디지트가 트레이너에서 설정하고 있는 대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들에 연결된다.

상기 입출력선택부(20)의 LEDH(24)를 조작하면 도 4의 Y4~Y7의 LED들이 트레이너에서 설정하고 있는 대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들에 연결된다.

상기 입출력선택부(20)의 LEDL(25)를 조작하면 도 4의 Y0~Y3의 LED들이 트레이너에서 설정하고 있는 대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들에 연결된다.

상기 입출력선택부(20)의 STEP(26)를 스텝모터의 드라이버에 트레이너에서 설정하고 있는 대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들이 연결된다.

상기 입출력선택부(20)의 DAC(27)를 조작하면 R-2R래더의 D/A컨버터 입력이 트레이너의 설정대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들에 연결된다.

상기 입출력선택부(20)의 SIO(28)를 조작하면 데이터통신을 실험하기 위하여 RS-232C 드라이버에 트레이너에서 설정하고 있는 대로 CPLD/FPGA의 I/O핀들이 연결된다.

이러한 스위치들의 작동선택은 J-K플립플롭의 토글동작을 통하여 얻어지게 된다.

상기 에이직의 테스트에 있어, 로직입력부(40)의 토글스위치를 조작하면, 토글스위치가 그라운드에 연결되어 있는 경우 CPLD/FPGA의 해당 핀에 로우레벨이 입력되고 그의 표시용 LED는 오프 된다.

반대로, 토글스위치가 +5V Vcc에 연결되어 있는 경우 CPLD/FPGA의 해당 핀에 하이레벨이 입력되고 그의 표시용 LED는 점등된다.

레벨입력부(50)의 푸시타입 레벨입력장치는 그 푸시스위치를 눌렀을 때 그라운드가 연결되어 CPLD/FPGA의 해당 핀에 로우레벨이 입력되고 그의 표시용 LED는 온 된다. 반대로, 푸시스위치를 놓아 올라와 있는 상태에서는 하이레벨에 연결되어 CPLD/FPGA의 해당 핀에 하이레벨이 입력되고 그의 표시용 LED는 오프 된다.

상기 디지트입력부(30)에 의한 A, B의 디지트입력은 로터리 스위치에 표시되어 있는 16진수 값을 선택하면 그때 선택된 16진수의 선택 값이 CPLD/FPGA의 해당 핀에 제공된다.

상기 클럭선택부(60)에 의한 클럭선택시, 전원이 들어오거나 트레이너가 리세트되면 NO가 선택되고 클럭은 CPLD/FPGA측에 전달되지 않는다.

클럭은 1MHz의 발진기와 10진 카운터를 이용하여 1MHz부터 1Hz까지 만들며, 한 주기 펄스는 1펄스 버튼 스위치의 온/오프를 이용하여 생성시킨다.

위의 클럭주파수의 선택은 로터리스위치의 위치를 선택하는 것만으로 원하는 주파수의 클럭을 손쉽게 얻을 수 있게 되며, 이렇게 선택된 클럭은 CPLD/FPGA의 CLOCK 0핀에만 공급된다.

표시부(90)의 출력표시LED(91)는 CPLD/FPGA의 출력논리 값을 확인시켜 주며,7 세그먼트(92)는 숫자로 확인시켜준다.

DAC와 레벨미터 그리고 볼트미터는 CPLD/FPGA를 이용하여 R-2R 래더의 D/A 컨버터를 만들 때 사용하며, D/A컨버터의 출력을 눈으로 확인할 수 있도록 레벨미터 또는 볼트미터로 나타내준다.

볼륨(95)은 CPLD/FPGA를 이용하여 축차비교형 A/D컨버터를 만들 때 사용하며, 이때 R-2R 래더형 D/A컨버터를 사용한다.

스텝모터(96)는 모터를 VHDL로 1상, 1-2상, 2상 여자방법으로 동작시킬 때 사용한다.

다음, 컴퓨터와 본 고안 트레이너 장치를 접속할 때, 에이직 트레이너에 마련된 전원라인과 프로그램데이터가 입출력되는 ISP포트를 이용하지 않고, CPLD/FPGA보드(10)에 일체로 결합된 인터페이스 보드(100)의 ISP다운로드포트(102)에 컴퓨터를 접속하고 전원잭(104)에 동작전원을 투입하게 되면 컴퓨터에 저장되어 있는 응용 주문형 집적회로 설계 프로그램이 바로 CPLD/FPGA(11)에 라이트 된다.

즉, 라이터 일체형 CPLD/FPGA보드는 에이직 트레이너와의 결합여부와 관계없이 독자적으로 CPLD/FPGA 라이팅을 수행할 수 있게 된다.

이때, 입출력 인터페이스 소자(103)는 정전압회로(105)를 통한 전원잭(104)으로부터의 입력전원을 받아 상기 핀 소켓(101)과 ISP 다운로드 포트(102) 사이의 데이터 인터페이싱을 수행한다.

따라서, 에이직 기술을 훈련하고 습득할 목적으로 설계된 응용 프로그램을 CPLD/FPGA에 로드하여 테스트하기 위해 IC를 CPLD/FPGA보드에 삽입하고 뽑아내야하는 번거로운 절차 없이, 프로그램 라이터가 장착된 에이직 트레이너에 딱 들어맞는 COLD/FPGA보드를 이용함으로써 에이직 학습 효율을 개선할 수 있다.

이러한 라이터 내장 CPLD/FPGA보드는 비교적 중량물인 에이직 트레이너의 운반 부담 없이 자유롭게 이동시킬 수 있다.

위의 본 고안의 라이터 일체형 CPLD/FPGA 보드의 적용처는 앞에서 설명한 에이직 트레이너용으로 한정되지 않으며, 그의 기술적 사상의 범위내에서 다양한 응용이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 전자기기의 소형화, 저소비전력화 및 원가절감에 효과적인 응용 주문형 집적회로의 설계기술을 습득하고 그의 응용력을 배양하기 위한 트레이너에 프로그램의 직접 라이팅 기능을 실장함으로써 트레이너 사용자가 설계된 에이직을 옮겨서 테스트해야 하는 불편을 해소시키는 특유의 효과를 가져온다.

또한 본 고안은 상기 에이직 트레이너에 장착되는 CPLD/FPGA 보드에 독자적으로 라이팅 기능을 수행하는 라이터보드를 일체로 장착함으로써, CPLD/FPGA 보드의 다양한 운용이 가능하게 되며, 주문자 응용설계 프로그램의 라이트시 에이직 트레이너 없이도 라이팅을 수행할 수 있는 특유의 효과를 가져온다.

Claims (1)

1. CPLD/FPGA(11)와 이 CPLD/FPGA의 핀들에 접속된 트레이너 접속용 업, 다운 커넥터(12,13)와 라이터 접속용 핀 어레이 블록(15)으로 구성된 CPLD/FPGA보드(10); 상기 CPLD/FPGA보드의 핀 어레이 블록과 결합되어 접속이 이루어지게 될 핀 소켓(101)과 상기 핀 소켓에 와이어링된 ISP 다운로드 포트(102)와 상기 핀 소켓과 ISP 다운로드 포트 사이에 장착되는 입출력 인터페이스 소자(103)와 상기 인터페이스 소자에 파워를 공급하기 위한 전원잭(104) 및 정전압회로(105)를 포함하는 라이팅 인터페이스 보드(100)로 구성되어 독자적인 라이팅 기능을 수행할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 라이터 일체형 CPLD/FPGA보드.