KR200337962Y1 - 트라이샌드 시스템 온 칩을 활용한 시스템 온 칩 및 임베디드 시스템 교육 장비 - Google Patents

Abstract

본 고안은 트라이샌드(디바이스명) 시스템 온 칩을 사용하여 임베디드 시스템 및 사용자 IP장치를 설계·검증할 수 있는 교육장비(11)에 관한 것이다.

본 고안에 따르면 MCU(3)와 FPGA(4), 메모리 및 기타 시스템 블록이 내장되어 있는 트라이샌드 시스템 온 칩(1)이 장착된 SoC코어 팩(6)과 최신의 기술 및 실무의 응용이 가능한 다수의 어플리케이션 팩(7)과 이들을 장착할 수 있는 베이스보드(8)와 베이스보드를 제어하는 MCP(9)로 구성되어있어서, 고유한 설계 툴인 FastChip(e도2의 B)을 사용하여, PC(9)를 통해 장착된 시스템 온 칩(1)을 설계하고, 설계한 프로그램을 다운로드 하여 동작을 확인할 수 있다. 본 교육장비를 통해 시스템 온 칩의 이해 및 설계기법, 기초 레벨부터 고급 레벨까지의 다양한 임베디드 시스템 설계가 가능하다. 적용된 시스템 온 칩을 설계하는 툴에는 약 70여개 무상의 IP(2)가 포함되어있어 사용자는 내장되어있는 FPGA(4)영역에 설계 툴에서 제공하는 IP를 통해 설계비용의 추가없이 IP(2)를 설계 할 수 있으며, 시스템 온칩(1)에 내장된 시스템 버스(12)는 MCU(3)와 FPGA(4), 기타 시스템 블록과의 연결을 프로그램으로 자유롭게 수정하여 설계한 IP(2)를 빠르게 검증할 수 있는 고유한 특징을 가지고 있다.

Description

트라이샌드 시스템 온 칩을 활용한 시스템 온 칩 및 임베디드 시스템 교육 장비{Education Equipment of System On Chip and Embedded System using Triscend System On a Chip}

본 고안은 시스템 온 칩을 교육할 수 있는 교육장비(11)에 관한 것으로서, 상세하게는 MCU(3)와 FPGA(4), 기타 시스템이 내장된 트라이샌드 시스템 온 칩(1)이 장착되어있는 SoC코어 팩(6)을 베이스보드(8)에 장착하여 다양한 임베디드 시스템 설계 및 IP(2) 설계 및 검증을 할수있는 장비에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기술의 핵심은 MCU(마이크로 컨트롤러) 분야와 FPGA(로직)분야의 디바이스 설계 기술이라 할 수 있다. 이러한 기술의 급격한 발전은 변형된 새로운 형태의 MCU와 FPGA 설계를 유도했으며 최근 전자정보통신 분야에서 중요하게 대두되어 많은 연구와 개발이 이루어지고 있는 임베디드 시스템 분야 및 IP 설계 관련 기술로 확산되고 있다.

따라서, 대학교, 대학원, 일반연구소, 업체 등에서는 MCU 분야와 FPGA 분야에 관한 기기와 그에 대한 응용회로 및 이 기술을 사용한 장비 및 기기가 제품화되어 사용 중에 있다.

그런데, 현시점의 복잡한 임베디드 시스템을 설계하기 위해 가장 중요한 요소로 시스템 온 칩이 부각되고 있으며, 우리 정부의 다양한 기술 지원 사업을 통해 국내 시스템 온 칩 설계를 위한 전문 설계자를 양성 및 기술 확보를 위해 대책을 마련하고자하나 과거의 교육 장비로는 시대에 맞는 교육을 할 수 없으며 이런 국내 상황에도 불구하고 시스템 온 칩 설계를 위한 실험, 실습장비의 개발이 전무하여 대학 및 교육기관은 이에 대해 이론 위주 또는 부분적인 교육이 이루어질 수 밖에 없는 실정이다.

본 고안의 목적은 최신의 기술인 트라이샌드 시스템 온 칩(1)을 사용하여 시스템 온 칩 개발환경을 구축하고, 이를 통해 기본적인 실험, 실습 및 교육장비(11)을 교육기관에 제공하여 현실에 맞는 교육이 이루어질 수 있도록 하며, 응용되는 시스템 온 칩을 통해 시스템 온 칩의 기반 기술인 IP(2) 설계기술을 확보하기 위한 제반 환경을 제공한다.

도 1의 (A)는 트라이샌드 시스템 온 칩의 내부 구성도

도 1의(B)는 고유한 설계 툴

도 2의(A),(B)는 본 고안에 따른 장비 블록도 및 설계환경 구성도도 3의 (A),(B),(C)는 본 고안에 따른 실제 구성도 및 교육장비,다수의 어플리케이션 팩 구성도도 4는 트라이샌드 시스템 온 칩에 무상으로 제공되는 IP목록

1. 트라이샌드 시스템 온 칩 2. IP

3. MCU 4. FPGA

5. MCP 6. SoC코어 팩

7. 어플리케이션 팩 8. 베이스보드

9. PC 10. 확장컨넥터

11. 교육장비 12. 시스템 버스

본 고안에 따른, 교육장비(11)는 트라이샌드 시스템 온 칩(1)이 내장된 SoC 코어 팩(6)과 다수의 어플리케이션 팩(17~33), 그리고 이들을 장착하여 최신의 임베디드 시스템 기술을 설계할 수 있으며, 실시간 운영체제(RTOS)를 탑재하여 시스템 온 칩의 설계뿐 아니라 운영체제의 학습, 설계가 가능하도록 구성 되어 있다. 또한 내장되어있는 MCU(3)와 FPGA(4) 영역에 적용되는 IP(2)의 연결을 프로그램으로 자유로이 변경 설정할 수 있어 설계된 IP(2)에 대한 손쉬운 검증이 큰 특징이다.도 1은 트라이샌드 시스템 온 칩에 내장되어있는 내부 시스템 블록과 이를 설계할 수 있는 설계 툴을 도시화하였다. 본 고안에 따른 트라이샌드 시스템 온 칩(1)은 MCU(3)와 FPGA(4)가 하나의 디바이스에 내장되어있으며, 이 두 시스템 블록은 시스템 버스(12)로 연결되어 있다.

도 2의 (A),(B)는 트라이샌드 시스템 온 칩(1)을 활용한 임베디드 시스템 설계 및 IP(2) 설계·검증 장비의 블록도와 설계환경을 도시한 것으로써, 도 1의 (A)는 트라이샌드 시스템 온 칩(1)이 SoC코어 팩(6)에 내장되어 베이스보드(8)에 장착되며, 이 베이스보드(8)의 확장컨넥터(10)를 통해 다수의 어플리케이션 팩(7)을 장착하여 핵심코어 팩(6)과 연결한다. 도 3의 (A)와 같이 임베디드 시스템 예1(12)과 임베디드 시스템 예2(13)와 같은 다양한 임베디드 시스템을 자유롭게 구성할 수 있도록 한다. 도 2의 (B)는 트라이샌드 시스템 온 칩(1)을 설계할 수 있는 환경을 도시하며 종전의 MCU를 설계할 수 있는 설계환경(15)과 FPGA(4)를 설계환경(14)을 모두 사용함과 동시에 트라이샌드 시스템 온 칩 전용 설계환경(16)을 통해 통합되는 과정을 보여준다. 따라서 기존의 MCU(3)와 FPGA(4) 디바이스를 외부에 장착하여 구성된 복잡한 하드웨어 테스트환경에서 벗어나 트라이샌드 시스템 온 칩(1)에 내장되어있는 MCU(3)와 연계하여 사용자가 설계한 IP(2)를 트라이샌드 시스템 온 칩 전용설계환경(16)을 통해 내부 FPGA(4) 적용하여 MCU(3)와 함께 동작상태를 확인 및 검증할 수 있다.

도 3의 (A),(B),(C)는 상기 장비의 실제 구성도 및 다수의 어플리케이션 팩(7)을 도시한 것으로써, 베이스보드(8) 상에 다수의 확장컨넥터(10)를 구성하고, 이 확장컨넥터(10)는 다수의 어플리케이션 팩(7)과 연결된다. 도 3의 (A),(C)에 도시한 바와 같이 사용자는 설계하고자 하는 임베디드 시스템을 구성하는 시스템 블록을 제공되는 어플리케이션 팩(7)을 선택한 후, 다수의 어플리케이션 팩(7)을 베이스보드(8)의 확장컨넥터(10)에 고정하여 빠른 시간 내에 임베디드 시스템을 설계할 수 있다. 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이 구성되는 다수의 어플리케이션 팩(7)의 구성은 다음과 같다. 입력장치로 4개의 버튼스위치, 8개의 DIP 스위치, PS/2 포트, 출력장치로는 8개의 LED, 4개의 Digit 세그먼트, VGA 포트, 한개의 RS232 통신포트가 내장되어 기본적인 시스템 설계에 사용되는 입출력 장치로 구성된 기본 입/출력 팩(17Ⅰ)과, 320x240 크기의 이미지 디스플레이 장치로 컨트롤러는 외장 형이며 LCD 명암 조절용 가변저항으로 밝기를 조절 가능한 Graphic LCD 팩(18)과, USB 1.1 방식의 1.2M 데이터 통신속도를 가진 시리얼 방식의 유선통신기능의 USB 1.1 팩(19)과, 네트워크에 데이터를 전송하기 위한 통신기능이 내장되어있어 네트워크를 이용하여 외부에서 데이터를 수신하거나 내부 동작에서 처리된 데이터를 네트워크로 송신하는 역할을 하는 유선통신기능의 Ethernet 팩(20)과, PCMCIA 방식의 인터페이스 기능을 가지고 있어 노트북과 같은 PCMCIA 방식이 내장되어있는 장치와 데이터 통신을 할 수 있는 인터페이스 기능의 PCMCIA 인터페이스 팩(21)과, 무선으로 약 100M에서 최대 1KM 까지 데이터 통신을 할 수 있는 무선통신기능의 RF 팩(22)과, 016망을 이용하여 데이터 통신 및 음성통신기능이 내장되어 이를 통한 무선 데이터 전송을 하는 무선통신기능의 CDMA 팩(23)과, 최대 100M 까지 무선으로 데이터를 전송할 수 있는 모듈로 블루투스 통신 방식이 내장된 무선통신기능의 Bluetooth 팩(24)과, 무선으로 네트워크에 연결하여 무선 LAN 방식의 통신기능을 가지고 있는 무선통신기능의 Wireless LAN 팩(25)과, 위성을 통해 데이터를 송수신하는 위성통신기능이 내장된 GPS 송수신 팩(26)과, 입력되는 아날로그 신호를 다수의 비트 대역폭의 디지털 신호로 바꾸는 기능의 아날로그/디지털 컨버터 팩(27)과, 입력되는 다수의 비트 대역폭의 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸는 기능의 아날로그/디지털 컨버터 팩(28)과, 전압에 따라 속도제어를 할 수 있는 DC 모터를 장착한 DC 모터 팩(29)과, 입력되는 디지털 데이터에 따라 정밀하게 제어되는 스텝모터를 장착한 스텝모터 팩(30)과, 최대 4M까지 ROM 및 RAM을 장착할 수 있어 커다란 데이터를 임시로 저장할 수 있는 메모리 팩(31)과, 디지털 입력을 받아 임의의 문자 및 기호 등을 출력하기 위한 디스플레이 장치로 16문자 2라인 방식이며 8개의 데이터와 3개의 컨트롤 신호를 가진 16x2 Character LCD 팩(32) 등으로 구성된다.

따라서, 전술된 바와 같이 제공된 다수의 어플리케이션 팩(7)은 베이스보드(8)에 적용가능 하도록 모듈화 시켰으며, 기초적인 실험 및 실습할 수 있는 다수의 어플리케이션 팩(7)부터 실무에 적용되고 있는 최신의 기술이 탑재된 어플리케이션 팩(7)으로 구성되어 이를 통해 각각의 적용된 최신의 기술 및 기능을 빠른 시간 내에 학습하고 실습하여 곧바로 실무에 응용할 수 있으며, 나아가 실시간 운영체제와 응용 프로그램의 개발을 위한 RTOS의 탑재가 가능하도록 구성되어있어 시스템 온 칩의 설계뿐 아니라 시스템 온 칩을 효율적으로 동작시키기 위한 RTOS를 탑재하는 기술을 확보할 수 있으며, 이러한 RTOS에서 사용될 수 있는 다양한 응용 소프트웨어를 개발할 수 있으므로 이를 통해 현실에 맞는 임베디드 시스템 설계자를 양성할 수 있다.

그리고, 도 3의 (A),(B)에 도시한 바와 같이, 장착할 수 있는 다수의 어플리케이션 팩(7)을 사용자가 원하는 위치에 장착할 수 있어 상기 어플리케이션 팩(7)을 베이스보드(8)의 다수의 확장컨넥터(10)의 임의의 곳에 위치 제약 없이 장착 할 수 있도록 각각의 확장컨넥터(10)의 핀 수를 동일하게 하며, 이때 추후 개발될 다수의 어플리케이션 팩(33)이 장착될 수 있도록 구성되어있다.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 시스템 온 칩에 대한 국내의 교육장비 및 개발 장비의 미흡한 상황을 개선하여 최신의 기술이 집적된 시스템 온 칩교육 장비를 제공한다. 이를 통해 시스템 온 칩의 폭넓은 이해를 돕고, 기존의 EDA설계 환경(14)을 통해 트라이샌드 시스템 온 칩(1)에 내장되어있는 MCU(3)와 연계하여 동작될 수 있는 IP(2)를 설계하여, 이의 특성 및 상태를 분석 및 검증하여 IP(2) 설계 기반 기술을 확보하여 국내 시스템 온 칩 기술을 발전시키기 위한 설계자를양성할수있다.

Claims (4)

1. 도3의 트라이샌드 시스템 온 칩(1)이 내장된 SoC코어 팩(6)과 다수의 어플리케이션 팩(17~33)을 베이스보드(8)에 장착하여 사용자가 손쉽게 시스템 온 칩 개발환경을 구축하여 시스템 온 칩 기반기술 및 임베디드 시스템을 학습할 수 있는 교육장비.
2. 트라이샌드 시스템 온 칩에 내장된 시스템 버스(12)를 통해 MCU(3)와 FPGA(4)의 연결을 자유롭게 변경하여 기존MCU교육과 FPGA교육을 동시에 총체적인 교육을 수행할 수 있는 교육장비.
3. 제공되는 다수의 IP(도 4 리스트참조)를 이용하여 트라이샌드 시스템 온 칩에 내장된 FPGA(4)에 적용하여 시스템 온 칩을 빠르게 구현할 수 있는 교육장비.
4. 트라이샌드 시스템 온 칩에 실시간 운영체제(RTOS)를 탑재하여 임베디드 시스템에서 운용되는 임베디드 운영체제에 대한 기반기술을 학습할 수 있는 교육장비.