KR20050110570A - 유에스비 대 유아트 통신용 데이터 통신 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컴퓨터의 USB포트에 연결되는 USB 커넥터와; 이동통신단말기의 UART포트에 연결되는 단말기 커넥터와; 상기 단말기 커넥터 또는 상기 USB 커넥터 중 어느 하나의 내부에 실장되는 PCB 기판상에 배치되며, 원칩(one-chip)화 되어 UART 대 USB 통신변환을 수행하는 통신변환칩과; 상기 USB 커넥터와 상기 단말기 커넥터를 연결하는 전송선로를 포함하는 데이터통신 케이블을 제공한다.
본 발명에 따르면, 이동통신단말기와 컴퓨터 사이에서 USB 대 UART 통신을 수행하는 데이터통신 케이블의 부피를 최소화하여 간편하게 휴대할 수 있도록 실용성을 증대하는 한편, 부품 개수의 감소와 단순한 회로구성을 통해 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

Description

유에스비 대 유아트 통신용 데이터 통신 케이블{Data communication cable for USB to UART communication}
본 발명은 이동통신 단말기와 컴퓨터 사이에서 데이터를 송수신하는 데이터통신 케이블에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 USB 대 UART 통신이 가능한 데이터 통신 케이블에 관한 것이다.
최근 휴대폰 등 이동통신 단말기의 보급이 확대되고 이를 통해 수행할 수 있는 기능범위가 확대됨에 따라, 이동통신단말기와 컴퓨터 간에 데이터를 송수신할 필요성이 증대하고 있으며 관련 기술도 급속히 발전하고 있다.
일반적으로 이동통신 단말기와 컴퓨터간의 데이터 통신은 주로 직렬(serial)통신이 이용되며, 이때 사용되는 통신 표준은 범용 비동기적 송수신규약인 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)와 범용직렬버스인 USB(Universal Serial Bus)로 크게 나눌 수 있다.
UART는 비동기 직렬통신을 처리하기 위한 것으로서, 주로 RS-232C 인터페이스를 통해 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있게 한다.
USB는 인텔, 마이크로소프트, 컴팩 등을 포함한 7개 사가 공동으로 제안한 새로운 주변기기 접속 인터페이스 규격으로서, 서로 규격이 다른 프린터, 스캐너, 모뎀, 스피커 등의 주변장치와 컴퓨터를 접속하기 위한 인터페이스의 공동화를 목적으로 하고 있다.
종래에는 이동통신 단말기와 컴퓨터간의 데이터 통신을 위하여, RS-2323C 케이블을 이용하여 이동통신단말기의 UART포트와 RS-232C 인터페이스를 제공하는 컴퓨터의 COM포트를 연결하는 방식을 이용하였는데, 도 1이 이와 같은 데이터 통신방식의 개념도를 도시한 것이다.
즉, 이동통신단말기의 UART 포트(10)와 컴퓨터의 COM 포트(20)를 연결하는 케이블에 RS-232C 송수신기(30)를 두어 통신용 선로(31)를 통한 데이터의 송수신을 처리하도록 구성하였으며, 이때 RS-232C 송수신기(30)는 전원용 선로(33)를 통해 공급되는 이동통신단말기의 배터리 전력을 통해 구동되고, 안정적인 전원공급을 위해 전원용 선로(33)의 중간에 저전압 강하(LDO, Low Drop Out) 레귤레이터(32)를 설치하기도 하였다.
그러나 이와 같은 구성의 데이터 통신방식은 통신 중에 이동통신단말기의 배터리 전원의 소모를 가져올 뿐만 아니라 LDO 등의 추가적인 부품을 필요로 하는 문제점이 있었다.
특히 근래에는 카메라폰, MP3 휴대폰 등과 같이 대용량 데이터를 취급하는 휴대폰의 보급이 증가함에 따라, 데이터통신 중에 배터리 전원의 소모가 많아져서 송수신 도중에 전원부족으로 통신이 단절되는 문제도 발생하게 되었다.
이와 같은 배터리 전원의 소모문제를 해결할 필요성이 점차 커지고, 최근 들어 컴퓨터와 주변기기간의 직렬통신 표준이 USB 쪽으로 기울어져 RS-232C 인터페이스를 제공하지 않는 컴퓨터가 늘어나는 추세에 따라 등장한 것이 컴퓨터의 USB포트와 이동통신단말기의 포트를 연결하여 데이터통신을 가능하게 하는 USB 데이터통신 케이블이다.
USB 데이터통신 케이블은 컴퓨터의 USB 포트로부터 공급되는 +5V의 정전압 전원을 전달하기 때문에, 데이터 통신 중에도 이동통신단말기의 배터리를 충전하는 것이 가능하여, 종전과 같이 배터리의 전원소모로 인하여 통신이 단절되는 현상을 방지할 수 있는 장점을 가지고 있다.
그런데 이동통신방식은 크게 동기식의 CDMA방식과 비동기식의 GSM 방식으로 나눌 수 있는데, CDMA 휴대폰의 경우에는 내부에 USB 인터페이스 모듈을 포함하여 생산되기 때문에 상술한 USB 데이터통신 케이블을 이용할 수 있으나, GSM 휴대폰은 아직까지 USB 인터페이스를 제공하고 있지 않기 때문에 USB 데이터통신 케이블을 사용할 수 없는 문제가 있다.
따라서 GSM 휴대폰과 컴퓨터 USB 포트간의 데이터통신을 위해서는 컴퓨터의 USB 신호와 휴대폰의 UART 신호를 중간에서 변환해주는 USB 대 UART 통신변환장치가 필요하다.
현재 이러한 통신변환장치가 개발되어 선보이고 있기는 하지만, 아직까지는 통신변환장치의 부피가 커서 휴대하기가 불편한 문제점이 있다. 이는 상기 통신변환장치가 PCB기판 상에 통신변환을 제어하는 마이크로 컨트롤러이외에 주파수 발진 크리스탈, LDO 등 다수의 부품을 포함시키고 있어 부피를 줄이는데 한계가 있기 때문이다.
즉, 현재 상용되는 USB 케이블의 경우에는 컴퓨터에 연결되는 USB커넥터와, 이동통신단말기에 연결되는 단말기 커넥터와, 양 커넥터를 연결하는 케이블로 간단하게 구성되어 휴대가 간편한 반면에, USB 대 UART 통신변환장치는 복잡한 회로구성과 과다한 부품으로 인해 제작비용이 비쌀 뿐만 아니라, 부피가 커서 통상적인 사이즈의 연결커넥터에는 삽입할 수 없고 별도의 장치로 제작하여야 하며, 휴대가 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이동통신 단말기와 컴퓨터 사이에서 USB 대 UART 통신이 가능하며, 부피가 작고, 실용적이며, 제작비용이 저렴한 데이터통신 케이블을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해서, 컴퓨터의 USB포트에 연결되는 USB 커넥터와; 이동통신단말기의 UART포트에 연결되는 단말기 커넥터와; 상기 단말기 커넥터 또는 상기 USB 커넥터 중 어느 하나의 내부에 실장되는 PCB 기판상에 배치되며, 원칩(one-chip)화 되어 UART 대 USB 통신변환을 수행하는 통신변환칩과; 상기 USB 커넥터와 상기 단말기 커넥터를 연결하는 전송선로를 포함하는 데이터통신 케이블을 제공한다.
상기 단말기 커넥터 또는 상기 USB 커넥터 중 어느 하나의 내부에는 전압강하를 위한 DC-DC 컨버터칩이 실장되는 것이 바람직하다.
상기 통신변환칩과 DC-DC 컨버터칩은 멀티레이어 PCB 기판의 서로 다른 레이어에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 통신변환칩은, 이동통신 단말기의 UART 포트와 시리얼신호를 송수신하며, 입력되는 직렬 또는 병렬 데이터신호를 각각 병렬 또는 직렬 데이터신호로 변환하는 UART 송수신부와; 컴퓨터의 USB 포트와 USB 신호를 송수신하는 USB 송수신부와; 변환프로그램을 내장하는 변환 프로그램부와; USB 송수신부에 타이밍신호 또는 데이터 캐리어신호를 제공하는 주파수발진부와; 상기 변환 프로그램부와, UART 송수신부와, USB 송수신부와, 주파수발진부의 동작을 제어하는 변환제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 변환프로그램부는 EEPROM으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 PCB 기판은 가로길이 20mm이하, 세로길이 20mm이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
이하에서는 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 한편 이하에서 언급되는 이동통신 단말기는 휴대폰 뿐만 아니라, PDA(Personal Digital Assistants), 팜(palm)PC, HPC(Handheld PC) 등과 같이 휴대폰 기능을 내장한 소형컴퓨터도 포함하는 의미임을 미리 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 USB 대 UART 데이터통신 케이블(300)이 GSM 이동통신 단말기의 UART 포트(100)와 컴퓨터의 USB 포트(200)를 연결하는 모습을 도시한 블록도이다.
UART 포트(100)에는 단말기 커넥터(310)가 연결되고, USB 포트(200)에는 USB커넥터(320)가 연결되며, 단말기 커넥터(310)와 USB커넥터(320)는 전송선로에 의해 연결되는데, 상기 전송선로는 통신용 선로(330)와 전원용 선로(340)로 구성된다.
컴퓨터 또는 이동통신단말기로부터의 데이터신호는 통신용 선로(330)와 통신변환칩(350)을 경유하여 반대쪽으로 전송되며, USB 포트(200)로부터 공급되는 전원전압은 전원용 선로(340)를 통해 통신변환칩(350)의 구동전원으로 이용되거나, 필요한 경우 DC-DC 컨버터칩(360)을 경유하여 이동통신단말기로 전달된다.
DC-DC 컨버터칩(360)은 USB 포트(200)로 부터 제공되는 +5V 직류전원을 이동통신단말기에 적합한 약 4.2V로 전압 강하하는 역할을 수행한다.
단말기 커넥터(310)는 UART 대 USB 통신변환을 수행하는 통신변환칩(350)을 포함하는데, 특히 본 발명의 중요한 과제인 소형화를 위하여 하나의 칩으로 구성한 점에 기술적 특징이 있다.
상술한 바와 같이 종래의 UART 대 USB 통신변환장치는 PCB기판 상에 마이크로 컨트롤러 이외에 주파수 발진 크리스탈, LDO 등 다수의 부품을 배치함으로써 부피가 증대하고 휴대가 불편한 문제점이 있었다.
이러한 부품기능을 마이크로 컨트롤러의 내부에 포함시키게 되면, 장치의 소형화가 가능할 수 있는데, 본 발명은 주파수발진부, EEPROM 등의 부품기능을 내장하여 원칩(one-chip)으로 제공되는 마이크로 컨트롤러를 이용함으로써 이를 실현하고 있다. 이하에서는 이와 같이 원칩(one-chip)으로 제공되는 마이크로 컨트롤러를 통신변환칩이라고 칭하기로 한다.
도 3은 상기 통신변환칩(350)의 개략 블록도를 도시한 것으로서, 변환제어부(351), 신호의 입출력을 위한 UART 송수신부(352) 및 USB 송수신부(353)와. 변환 프로그램부(354)와, 주파수발진부(356)와, 전압조정기(355) 등을 포함하고 있다.
변환제어부(351)는 UART 대 USB 통신변환을 위해 칩 내의 각 구성요소를 변환 알고리즘에 따라 컨트롤하는 역할을 수행한다.
UART 송수신부(352)는 이동통신단말기의 UART 포트(100)와 시리얼 신호를 송수신하는 역할을 수행하는데, 입력되는 직렬데이터 또는 병렬데이터를 각각 병렬데이터 또는 직렬데이터로 변환하여 출력한다.
USB 송수신부(353)는 컴퓨터의 USB 포트(200)와 USB 신호를 송수신하는 기능을 가지며, 리셋(reset), 서스펜드(suspend) 등의 기능을 지원하기도 한다.
변환 프로그램부(354)는 제어프로그램을 저장하기 위한 것이므로, EEPROM(Electrically Erasable programmable Read-Only Memory), 플래시(flash) 메모리 등이 사용된다.
EEPROM은 전원이 꺼진 상태에서도 데이터를 기억하므로 시스템 매개변수나 상태정보를 저장하는데 주로 사용되며, 용량이 비교적 작기는 하지만, 지우고 다시 써 넣을 수 있는 장점 때문에 용도가 특정된 임베디드(embedded)시스템의 마이크로컨트롤러에 내장하여 유용하게 사용할 수 있다.
플래시(Flash) 메모리도 EEPROM처럼 다시 지우고 써 넣을 수 있을 뿐만 아니라 표준 ROM처럼 용량이 큰 장점이 있는데, 다만 소형화라는 본 발명의 목적을 고려하여 사용 여부를 결정하여야 한다.
한편 전압조정기(355)는 USB 포트(200)로부터의 전압 신호를 칩이 요구하는 안정적인 전원으로 변환하는 역할을 수행하며, 주파수발진부(356)는 USB 송수신부(353)를 위한 타이밍 신호 또는 데이터 캐리어 신호를 제공한다.
통신변환칩(356)에 이와 같은 주파수 발진부(356)와 전압조정기(355) 등을 내장함으로써, 칩 외부에 이러한 부품을 별도로 연결할 필요가 없게 되므로, PCB기판의 크기를 줄여 연결커넥터(310)에 삽입할 수 있게 되고, 이용자의 휴대가 간편해지게 되는 것이다.
한편 통신변환칩(350)은 PCB기판(미도시) 위에 고정되어 단말기 커넥터(310)에 실장되는데, 상기 단말기 커넥터(310)에는 통신변환칩(350) 이외에 도 2에 도시된 바와 같이 DC-DC 컨버터칩(360)이 포함될 수도 있다.
도면에서는 통신변환칩(350)과 DC-DC 컨버터칩(360)을 단말기 커넥터(310)에 모두 실장하는 것으로 도시하고 있으나, 이를 반대편의 USB 커넥터(320)에 포함시킬 수도 있고, 통신변환칩(350)과 DC-DC 컨버터칩(360)을 서로 다른 커넥터에 각각 실장할 수도 있다.
특히 본 발명은 통신변환칩(350)을 단말기 커넥터(310)의 내부에 실장하여 간편하게 휴대할 수 있는 데이터통신 케이블을 제작하는 데 특징이 있으므로, 이를 위해서는 PCB 기판의 크기가 적어도 가로 20mm, 세로 20mm 를 넘지 않는 것이 바람직하다. 실제 본 발명의 실시예서는 15mm×13mm 크기를 가지는 PCB 기판을 4 레이어(layer)로 구성하여 통신변환칩(350) 및 DC-DC 컨버터칩(360)을 배치하였다.
PCB기판을 멀티레이어로 구성하는 것은 단말기 커넥터(310)에 실장될 수 있어야 하는 크기의 제한을 해결하기 위한 것이므로, 멀티레이어 구성을 최대한 활용하여 통신변환칩(350)과 DC-DC 컨버터칩(360)을 서로 다른 레이어에 배치하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 통신변환칩(350)을 단말기 커넥터(310)에 실장한 UART 대 USB 데이터통신 케이블(300)을 도시한 것으로서, CDMA 휴대폰에 사용되는 일반적인 USB 케이블과 외관상 별다른 차이가 없고, 간편하게 휴대할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 한하여 설명하였으나, 당업자에 의해 다양하게 수정 또는 변경될 수 있음은 물론이며, 그러한 수정이나 변경도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 포함됨은 물론이다.
본 발명에 따르면, 이동통신단말기와 컴퓨터 사이에서 USB 대 UART 통신을 수행하는 데이터통신 케이블의 부피를 최소화하여 간편하게 휴대할 수 있도록 실용성을 증대하는 한편, 부품 개수의 감소와 단순한 회로구성을 통해 제작비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 종래 UART 직렬통신 개념도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 USB 대 UART 데이터통신 케이블의 블록도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 변환칩의 개략 블록도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터통신 케이블의 평면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : UART 포트 200 : USB 포트
300 : 데이터 통신 케이블 310 : 단말기 커넥터
320 : USB 커넥터 330 : 통신용 선로
340 : 전원용 선로 350 : 통신변환칩
352 : 컨트롤 유닛 354 : 변환프로그램부
356 : 전압데이터 캐리어부 358 : 주파수 발진부
360 : DC-DC 컨버터칩

Claims (6)

  1. 컴퓨터의 USB포트에 연결되는 USB 커넥터와;
    이동통신단말기의 UART포트에 연결되는 단말기 커넥터와;
    상기 단말기 커넥터 또는 상기 USB 커넥터 중 어느 하나의 내부에 실장되는 PCB 기판상에 배치되며, 원칩(one-chip)화되어 UART 대 USB 통신변환을 수행하는 통신변환칩과;
    상기 USB 커넥터와 상기 단말기 커넥터를 연결하는 전송선로
    를 포함하는 데이터통신 케이블
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말기 커넥터 또는 상기 USB 커넥터 중 어느 하나의 내부에는 전압강하를 위한 DC-DC 컨버터칩이 실장되는 데이터통신 케이블
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신변환칩과 DC-DC 컨버터칩은 멀티레이어 PCB 기판의 서로 다른 레이어에 배치되는 데이터통신 케이블
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신변환칩은,
    이동통신 단말기의 UART 포트와 시리얼신호를 송수신하며, 입력되는 직렬 또는 병렬 데이터신호를 각각 병렬 또는 직렬 데이터신호로 변환하는 UART 송수신부와;
    컴퓨터의 USB 포트와 USB 신호를 송수신하는 USB 송수신부와;
    변환프로그램을 내장하는 변환 프로그램부와;
    USB 송수신부에 타이밍신호 또는 데이터 캐리어신호를 제공하는 주파수발진부와;
    상기 변환 프로그램부와, UART 송수신부와, USB 송수신부와, 주파수발진부의 동작을 제어하는 변환제어부
    를 포함하는 데이터통신 케이블
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변환프로그램부는 EEPROM으로 이루어지는 데이터통신 케이블
  6. 제1항 내지 제5항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 PCB 기판은 가로길이 20mm이하, 세로길이 20mm이하의 크기를 가지는 데이터통신케이블
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