KR20080070456A - 직렬 디지털 데이터의 송신 장치, 수신 장치 및 직렬디지털 데이터의 송수신 방법 - Google Patents

직렬 디지털 데이터의 송신 장치, 수신 장치 및 직렬디지털 데이터의 송수신 방법 Download PDF

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Abstract

멀티-비트 디지털 데이터를 고속으로 송수신할 수 있는 장치 및 방법이 개시된다. 디지털 데이터 고속 송수신 방법은 송신할 디지털 데이터를 소정 분해능 2n을 가지는 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환 단계, 변환된 아날로그 데이터를 소정의 통신 매체를 통하여 송신하기 위한 송신 단계, 통신 매체를 통하여 전송된 아날로그 데이터를 수신하기 위한 수신 단계 및 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환 단계를 포함한다. D/A 변환 단계는, n 개의 연속되는 비트에 상응하는 디지털 데이터를 아날로그 데이터의 한 단위로 변환하고, A/D 변환 단계는 아날로그 데이터의 한 단위를 n 개의 연속되는 비트에 상응하는 디지털 데이터로 변환한다. 아날로그 데이터는 적어도 2n 개의 상이한 레벨로 송수신되며, 송신 단계 및 수신 단계는 소정의 동기 신호에 동기되어 아날로그 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하여 고속으로 디지털 데이터를 송수신할 수 있다.

Description

직렬 디지털 데이터의 송신 장치, 수신 장치 및 직렬 디지털 데이터의 송수신 방법{Serial digital data transmitter, digital data receiver, and method for transmitting/receiving serial digital data}
도 1은 종래 기술에 의한 디지털 데이터 송수신 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면 및 다른 측면에 의한 디지털 데이터 송신 장치 및 수신 장치를 개념적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 의한 디지털 데이터 송신 장치에서 송신되는 디지털 데이터 및 아날로그 데이터를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또다른 측면에 의한 디지털 데이터 송수신 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 디지털 데이터 송신 기술에 관한 것으로서, 특히, 다수개의 비트로 구성된 직렬 디지털 데이터를 소정 개수의 분해능을 가지는 아날로그 데이터로 변환하고 변환된 아날로그 데이터를 송수신 함으로써 직렬 디지털 데이터의 전송 속도를 개선하기 위한 송수신 장치 및 송수신 방법에 관한 것이다.
디지털 통신 기술의 발달에 힘입어 다량의 디지털 데이터를 고속으로 안정되게 전송하기 위한 다양한 기술들이 개발되었다. 일반적으로 디지털 데이터를 송신하는 방법에는 직렬 데이터 송신 방법 및 병렬 데이터 송신 방법이 있다. 병렬 데이터 송신 방법에서는 여러 비트의 디지털 데이터를 동시에 송신할 수 있으므로 고속 데 전송에 적합하다. 하지만, 하드웨어가 복잡하고 구현하기 쉽지 않다는 단점을 가진다. 뿐만 아니라, 전송 선로의 개수가 증가됨에 따라서 시스템의 부피가 커지며 인접한 송신 선로들 간의 잡음이 발생하여 통신 효율이 감소될 수 있다. 반면, 직렬 데이터 송신 방법은 하나의 송신 선로를 이용하여 디지털 데이터의 각 비트를 순차적으로 송신한다. 병렬 데이터 송신 방법에 비하여 직렬 데이터 송신 방법의 송신 속도가 저하되지만, 구현하기 쉽다는 장점을 가진다. 특히, 종래 기술에 의한 직렬 디지털 데이터의 송신 기술에서는, UART(universal asynchronous receiver/transmitter) 및 IIC(inter IC) 프로토콜을 이용하여 안정적으로 디지털 데이터를 송수신할 수 있다.
일반적으로, 종래 기술에 의한 직렬 데이터 전송 프로토콜에 따르면, 송신단은 디지털 데이터를 하나의 송신 선로를 통하여 직렬 전송한다. 디지털 데이터의 각 비트는 각각 논리 하이 또는 논리 로우의 논리값을 가지며, 이러한 디지털 데이터는 수신단에 수신된다. 예를 들어 UART의 경우 RxD는 1비트 데이터 수신을 TxD는 1 비트 데이터 송신을 위해 사용되며, IIC는 양방향 데이터 송수신을 위하여 사용될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 디지털 데이터 송수신 방법을 나타내는 타이밍도이다.
직렬 데이터 통신을 위하여 송신측 및 수신측은 클록에 동기화되어 동작되는 것이 바람직하다. 그러면, 송신측은 데이터를 수신하는 슬레이브의 주소를 우선 지정하고, 지정된 주소로 전송될 데이터들을 각각 전송한다. 이때, 수신측에 통신이 개시됨을 알리기 위한 개시 조건이 존재하며, 개시 조건 이후에 슬레이브의 주소를 송신한다. 슬레이브 주소 및 데이터의 전송이 완료되면 ACK 또는 NACK 신호가 전송된다. 모든 통신이 완료되면 종료 조건을 송신한다. 그러면, 수신측에서는 미리 약속된 개시 조건이 검출되면, 그 이후에 수신되는 데이터는 슬레이브 주소를 나타내는 것으로 파악하고, ACK 또는 NACK 가 수신되면 이후의 비트들은 데이터를 나타내는 것으로 식별한다. 수신측에서 종료 조건을 검출하면 데이터 송신이 완료된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 직렬 데이터 통신 방법에서는 하나의 송신 선로를 통하여 상호 약속된 프로토콜에 따라서 데이터를 송신한다. 그러므로 일반적으로 데이터 송신 속도를 높이기 위하여는 비트레이트를 증가시켜야 한다.
그런데, 비트레이트를 증가시키는 것은 고사양의 하드웨어를 요구할 뿐만 아니라, 통신 거리가 증가하면 전송되는 신호가 열화될 수 있어서 통신 가능 거리도 제한하는 결과가 발생한다.
그러므로, 비트레이트를 무리하게 높이지 않고서도 종래의 하드웨어를 이용하여 고속으로 디지털 데이터를 송신하기 위한 기술이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은 전송 속도가 향상된 디지털 데이터 송신기 및 디지털 데이터 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전송 속도가 향상된 디지털 데이터의 송수신 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 디지털 데이터의 송신 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 의한 디지털 데이터의 송신 장치는 송신할 디지털 데이터를 수신하고, 수신된 디지털 데이터를 소정 분해능(resolution) 2n을 가지는 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환부 및 변환된 아날로그 데이터를 소정의 통신 매체를 통하여 송신하기 위한 송신부를 포함한다. D/A 변환부는, n 개의 연속되는 비트에 상응하는 디지털 데이터를 아날로그 데이터의 한 단위로 변환하고, 송신부는 적어도 2n개의 상이한 레벨로 아날로그 데이터를 송신하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일 측면에 의한 디지털 데이터 송신 장치는 소정의 동기 신호를 생성하기 위한 동기 신호 생성부를 더 포함하며, 송신부는, 동기 신호에 동기되어 아날로그 데이터를 송신하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면은, 디지털 데이터의 수신 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 다른 면에 의한 디지털 데이터 수신 장치는 소정의 통신 매체를 통하여 전송된 적어도 2n의 분해능을 가지는 아날로그 데이터를 수신하기 위한 수신부 및 수신된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부를 포함하고, 수신부는 적어도 2n 개의 상이한 레벨로 아날로그 데이터를 수신하고, A/D 변환부는, 아날로그 데이터의 한 단위를 n 개의 연속되는 비트에 상응하는 디지털 데이터로 변환하는 것을 특징으로 한다. 더 나아가, 본 발명의 다른 측면에 의한 디지털 데이터 수신 장치는 소정의 동기 신호를 수신하기 위한 동기 신호 수신부를 더 포함하며, 수신부는 동기 신호에 동기되어 아날로그 데이터를 수신하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 면은, 디지털 데이터의 송수신 방법에 대한 것으로서, 송신할 디지털 데이터를 소정 분해능 2n을 가지는 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환 단계, 변환된 아날로그 데이터를 소정의 통신 매체를 통하여 송신하기 위한 송신 단계, 통신 매체를 통하여 전송된 아날로그 데이터를 수신하기 위한 수신 단계 및 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환 단계를 포함한다. D/A 변환 단계는, n 개의 연속되는 비트에 상응하는 디지털 데이터를 아날로그 데이터의 한 단위로 변환하고, A/D 변환 단계는 아날로그 데이터의 한 단위를 n 개의 연속되는 비트에 상응하는 디지털 데이터로 변환한다. 특히, 아날로그 데이터는 적어도 2n 개의 상이한 레벨로 송수신되며, 송신 단계 및 수신 단계는 소정의 동기 신호에 동기되어 아날로그 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여 디지털 데이터를 고속으로 송수신할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 대하여, 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 측면 및 다른 측면에 의한 디지털 데이터 송신 장치 및 수신 장치를 개념적으로 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 측면에 의한 디지털 데이터 송신 장치에서 송신되는 디지털 데이터 및 아날로그 데이터를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 디지털 데이터 송신 장치(200)는 송신측 회로부(210), D/A 변환부(220), 송신부(230) 및 동기 신호 생성부(240)를 포함한다. 도 2에 도시된 디지털 데이터 수신 장치(250)는, 수신측 회로부(260), A/D 변환부(270), 수신부(280) 및 동기 신호 수신부(290)를 포함한다.
송신측 회로부(210)는 송신할 디지털 데이터를 생성하여 D/A 변환부(220)로 제공한다. 디지털 데이터는 복수 개의 비트로 구성된다. 그러면, D/A 변환부(220)는 수신된 멀티비트 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환한다. 본 발명에서, 아날로그 데이터란 복수 개의 신호 레벨을 가지며, 이러한 신호 레벨을 분해능(resolution)이라고 한다. 즉, 0 내지 5V 사이의 전압치를 가지는 아날로그 데이터에서, 만약 아날로그 데이터의 전압이 1V씩 구별(또는 분해)될 수 있다면 아날로그 데이터의 값들 중 0V, 1V, 2V, 3V, 4V 및 5V의 값들이 식별된다. 다시 말하면, 이 아날로그 데이터의 분해능은 6이 된다. 본 발명에 의한 디지털 데이터 송신 장치(200) 및 디지털 데이터 수신 장치(250)는 이러한 아날로그 데이터를 이용하여 여러 비트의 디지털 데이터를 한꺼번에 송수신할 수 있다.
송신부(230)는 D/A 변환부(220)로부터 수신된 다중-레벨의 아날로그 데이터를 송신한다. 다중-레벨의 아날로그 데이터에 대해서는 도 3을 이용하여 상세히 후술된다. 도 2에서, 송신부(230)는 단일 아날로그 매크로블록의 형태로 구현될 수 있으며, 특별 패드 타입으로도 구현될 수 있음은 명백하다.
송신부(230)에서 송신된 멀티-레벨 아날로그 데이터는 디지털 데이터 수신 장치(250)의 수신부(280)에 의하여 수신된다. 디지털 데이터 송신 장치(200)의 송신부(230)에 대하여 설명된 바와 같이, 수신부(280)는 단일 아날로그 매크로블록의 형태로 구현될 수 있으며, 특별 패드 타입으로도 구현될 수 있음은 명백하다. 수신된 멀티-레벨 아날로그 데이터는 다시 A/D 변환부(270)에 의하여 멀티-비트 디지털 데이터로 변환된다. 그러면, 변환된 디지털 데이터가 수신측 회로부(260)로 제공된다.
설명의 편의를 위하여, 멀티-비트 디지털 데이터는 각각 4개의 비트가 하나의 데이터를 구성한다고 가정한다. 이러한 가정은 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아님에 주의한다. 디지털 데이터가 4개의 비트를 포함하기 때문에, 한 개의 디지털 데이터가 구현할 수 있는 값은 0("0000") 내지 7("1111")이 된다. 따라서, 4개의 비트를 포함하는 디지털 데이터를 전송하 기 위하여는 8 이상의 분해능(레벨)을 가지는 아날로그 데이터가 필요하다. 이를 일반적으로 표현하면, 디지털 데이터가 n 개의 비트를 가진다면, 이러한 디지털 데이터를 전송하기 위한 아날로그 데이터의 분해능은 2n 이 된다. 설명의 편의를 위하여 본 발명의 디지털 데이터 송신 장치(200) 및 디지털 데이터 수신 장치(250)는 8의 분해능을 가지는 아날로그 데이터를 이용하여 디지털 데이터를 송수신한다고 가정한다.
그러면, D/A 변환부(220)는 각 디지털 데이터의 4개의 비트를 하나의 아날로그 데이터로 변환한다. 도 3을 참조하면, 예를 들어, "0011"의 값을 가지는 디지털 데이터는 "3"이라는 아날로그 데이터로 변환된다. 마찬가지 방법으로 "0100", "0001" 및 "0101"의 값을 가지는 디지털 데이터들은 각각 "4", "1" 및 "5"의 아날로그 데이터로 변환된다. 그러면, 변환된 아날로그 데이터를 최대 레벨로 가지는 아날로그 신호가 전송된다. 도 3의 하단부의 그래프가 전송되는 아날로그 데이터를 예시한다. T0, T1, T2, 및 T3은 아날로그 신호가 전송되는 시간을 나타낸다. 하나의 아날로그 데이터가 전송되는 시간 간격은 디지털 데이터 송신 장치(200) 및 디지털 데이터 수신 장치(250)에 의하여 약속될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, T0에 송신된 아날로그 신호의 레벨은 3이므로, "0011"의 값을 가지는 디지털 데이터를 표시한다. 마찬가지 방법으로, T1, T2 및 T3 시점에 전송된 아날로그 데이터의 레벨들은 4, 1, 5 이므로, 각각 "0100", "0001" 및 "0101"의 값을 가지는 디지털 데이터들을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 디지털 데이터의 4개의 비트를 한 개의 아날로그 데이터로 표시할 수 있으므로 디지털 데이터의 전송 속도가 현저히 향상된다.
다시 도 2를 참조하면, 디지털 데이터 송신 장치(200)는 동기 신호 생성부(240)를 포함하고, 디지털 데이터 수신 장치(250)는 동기 신호 수신부(290)를 포함한다. 동기 신호 생성부는 소정의 동기 신호를 생성하여 디지털 데이터 수신 장치(250)에 제공한다. 또한, 송신부(230)는 동기 신호에 동기되어 아날로그 데이터를 디지털 데이터 수신 장치(250)로 송신한다. 그러면, 동기 신호는 동기 신호 수신부(290)에 의하여 수신되고, 수신부(280)는 수신된 동기 신호에 동기되어 아날로그 데이터를 수신한다. 동기 신호를 이용하여 송수신을 수행하면 데이터 송수신의 신뢰도가 향상된다.
하지만, 디지털 데이터 송신 장치(200) 및 디지털 데이터 수신 장치(250) 간의 데이터 송수신 동작은 반드시 동기 신호에 동기되어 진행되어야 하는 것은 아니다. 오히려, 디지털 데이터 수신 장치(250)는 수신부(280)에 아날로그 데이터가 수신될 때까지는 대기 모드에 들어가 있다가, 최초의 아날로그 데이터가 수신되는 경우 또는 소정의 시작 조건이 만족될 때 각성되어(wake up) 동작 모드로 들어갈 수 있다. 이때, 수신되는 아날로그 데이터의 전송 간격은 사전에 디지털 데이터 송신 장치(200) 및 디지털 데이터 수신 장치(250) 간에 약속될 수 있음은 전술된 바와 같다.
또는, 디지털 데이터 송신 장치(200) 및 디지털 데이터 수신 장치(250)는 동기식 및 비동기식 모드 모두에서 동작할 수도 있다. 이 경우, 디지털 데이터 송신 장치(200)가 동기 신호를 사용하는지 여부에 따라서 동기 모드에서 동작할지 비동기 모드에서 동작할지가 결정된다. 동기 모드에서는 동기 신호에 동기되어 각종 제어 신호(개시, 종료, 오류 검출 신호) 및 데이터가 전송되며, 비동기 모드에서는 디지털 데이터 송신 장치(200) 및 디지털 데이터 수신 장치(250)가 사전 결정된 통신 속도로의 통신한다.
도 2 및 도 3에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 데이터 송수신 장치는 하나의 통신 선로만을 이용하여 고속으로 디지털 데이터를 송수신할 수 있다는 장점을 가진다.
도 4는 본 발명의 또다른 측면에 의한 디지털 데이터 송수신 방법을 나타내는 흐름도이다. 우선, 멀티-레벨 디지털 데이터가 소정의 분해능을 가지는 멀티-레벨 아날로그 데이터로 변환된다(S410). 전술된 바와 같이, 멀티-레벨 아날로그 데이터가 2n의 분해능을 가질 경우, 디지털 데이터 중 n 개의 비트들이 한꺼번에 하나의 아날로그 신호에 의하여 송신될 수 있다. 그러면, 변환된 멀티-레벨 아날로그 데이터가 송신된다(S430).
디지털 데이터 수신 장치에서는 멀티-레벨 아날로그 데이터를 소정의 통신 매체를 통하여 수신한다(S450). 통신 매체로는 다양한 유무선 송신 선로들이 이용될 수 있음은 명백하다. 그러면, 수신된 멀티-레벨 아날로그 데이터가 다시 디지털 데이터로 변환된다(S470). 이 과정에서 2n의 분해능을 가지는 아날로그 데이터의 각 신호는 각각 n 개의 비트로 변환된다는 것은 전술된 바와 같다. 변환 동작 이 완료되면 송신할 디지털 데이터가 더 존재하는지 판단하여(S490) 송신할 디지털 데이터가 남아있는 경우에 동작을 반복한다.
또한, 송신 단계 및 수신 단계는, 소정의 동기 신호에 동기되어 아날로그 데이터를 송수신할 수 있으며, 이 경우 디지털 데이터 송신 장치 및 디지털 데이터 수신 장치는 동일한 동기 신호에 의하여 동기된다는 것도 전술된 바와 같다.
본 발명에 따른 디지털 데이터 송수신 방법은 고속의 아날로그 설계 기술과 융합될 경우 그 효과가 더욱 극대화될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하여, 멀티-레벨 디지털 데이터의 전송 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 디지털 데이터 송신기 및 디지털 데이터 수신기가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하여, 멀티-비트 디지털 데이터의 다수 개의 비트를 하나의 아날로그 데이터로 변환함으로써 비트레이트를 현저히 향상시킬 수 있는 디지털 데이터의 송수신 방법이 제공된다.

Claims (6)

  1. 디지털 데이터의 송신 장치에 있어서,
    송신할 디지털 데이터를 수신하고, 수신된 디지털 데이터를 소정 분해능(resolution) 2n을 가지는 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환부 및
    변환된 상기 아날로그 데이터를 소정의 통신 매체를 통하여 송신하기 위한 송신부를 포함하며,
    상기 D/A 변환부는, n 개의 연속되는 비트에 상응하는 상기 디지털 데이터를 상기 아날로그 데이터의 한 단위로 변환하고,
    상기 송신부는, 적어도 2n 개의 상이한 레벨로 상기 아날로그 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    소정의 동기 신호를 생성하기 위한 동기 신호 생성부를 더 포함하며, 상기 송신부는,
    상기 동기 신호에 동기되어 상기 아날로그 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  3. 디지털 데이터의 수신 장치에 있어서,
    소정의 통신 매체를 통하여 전송된 적어도 2n의 분해능을 가지는 아날로그 데이터를 수신하기 위한 수신부 및
    수신된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부를 포함하며,
    상기 수신부는, 적어도 2n 개의 상이한 레벨로 상기 아날로그 데이터를 수신하고,
    상기 A/D 변환부는, 상기 아날로그 데이터의 한 단위를 n 개의 연속되는 비트에 상응하는 상기 디지털 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    소정의 동기 신호를 수신하기 위한 동기 신호 수신부를 더 포함하며, 상기 수신부는,
    상기 동기 신호에 동기되어 상기 아날로그 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  5. 디지털 데이터의 송수신 방법에 있어서,
    송신할 디지털 데이터를 소정 분해능 2n을 가지는 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환 단계;
    변환된 상기 아날로그 데이터를 소정의 통신 매체를 통하여 송신하기 위한 송신 단계;
    상기 통신 매체를 통하여 전송된 상기 아날로그 데이터를 수신하기 위한 수신 단계; 및
    상기 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환 단계를 포함하며,
    상기 D/A 변환 단계는, n 개의 연속되는 비트에 상응하는 상기 디지털 데이터를 상기 아날로그 데이터의 한 단위로 변환하고,
    상기 A/D 변환 단계는, 상기 아날로그 데이터의 한 단위를 n 개의 연속되는 비트에 상응하는 상기 디지털 데이터로 변환하며,
    상기 아날로그 데이터는 적어도 2n 개의 상이한 레벨로 송수신되는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 송수신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송신 단계 및 상기 수신 단계는, 소정의 동기 신호에 동기되어 상기 아날로그 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터의 송수신 방법.
KR1020070008601A 2007-01-26 2007-01-26 직렬 디지털 데이터의 송신 장치, 수신 장치 및 직렬디지털 데이터의 송수신 방법 KR20080070456A (ko)

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