KR20110071229A - Sensor node comprising wake-up module, apparatus and method controlling wake-up sequence - Google Patents

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KR20110071229A
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Abstract

PURPOSE: A sensor node equipped having a wake-up module, a wakeup sequence control device, and a method thereof, are provided to control the wakeup sequence of MCU by using a hardware module. CONSTITUTION: If a beacon frame is transmitted or received, a MCU(200) confirms the information of the beacon frame. A MCU establishes registers. MCU converts a present mode into a sleep mode. If the interrupt is inputted, the MCU is converted from the sleep mode into an active mode. A wake-up module(300) multiplies the counter value in case of establishing the registers. A wake-up module outputs the interrupt according to the comparison result of the counter value and the BI(Beacon Interval) value identified from the beacon frame.

Description

웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드, 웨이크업 시퀀스 제어 장치 및 방법{Sensor Node Comprising Wake-up Module, Apparatus and Method Controlling Wake-up Sequence}Sensor Node Comprising Wake-up Module, Apparatus and Method Controlling Wake-up Sequence

본 발명은 센서 노드에 관한 것으로서, 구체적으로는 웨이크업 시퀀스를 제어하여 소비전력을 절감할 수 있는 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드, 웨이크업 시퀀스 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor node, and more particularly, to a sensor node, a wake-up sequence control device and method having a wake-up module that can reduce the power consumption by controlling the wake-up sequence.

본 발명은 한국산업기술평가관리원의 산업원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 10033593, 과제명: 자기유지 지원 센서노드 통합 플랫폼 기술개발].The present invention is derived from a study performed as part of the industrial source technology development project of the Korea Institute of Industrial Technology Evaluation and Management [Task Management No .: 10033593, Task name: Self-support sensor node integrated platform technology development].

일반적으로, 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network: USN)는 사물에 대한 인식정보 또는 주변의 환경정보를 감지하는 복수의 센서 노드로 구성된 네트워크로서, 외부와 통신하여 각 센서들에 의해 감지된 정보를 실시간으로 처리하거나 관리하는 등의 기능을 제공한다.In general, a ubiquitous sensor network (USN) is a network composed of a plurality of sensor nodes that detects recognition information about an object or surrounding environment information, and communicates with the outside to real-time the information detected by each sensor. It provides functions such as processing or managing.

따라서, USN 시스템은 다양한 사물에 컴퓨팅 및 통신 기능을 부여하고, 언제(anytime), 어디서나(anywhere), 네트워크, 디바이스, 서비스의 종류에 관계없이 통신가능한 환경을 제공할 수 있다. 그런데, 센서 네트워크는 배터리 전원을 이용하여 구동하므로, 소비전력을 절감하여 운영시간을 확장할 필요가 있다.Accordingly, the USN system may provide computing and communication functions to various objects and provide a communicable environment regardless of the type of network, device, or service anytime, anywhere, anywhere. However, since the sensor network is driven by battery power, it is necessary to extend the operating time by reducing power consumption.

종래의 일례에 따른 센서 네트워크는 데이터를 송수신하는 활성 구간을 줄이고 비활성 구간을 늘려 소비전력 절감하는 방식을 사용하였다. 그런데, 이러한 종래의 방식은 활성 구간 동안 송수신할 수 있는 데이터의 량이 작아진다는 심각한 문제를 유발하였다.The sensor network according to the conventional example uses a method of reducing power consumption by reducing an active period for transmitting and receiving data and increasing an inactive period. However, this conventional method has caused a serious problem that the amount of data that can be transmitted and received during the active period is small.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 하드웨어 모듈을 이용하여 MCU의 웨이크업 시퀀스를 제어할 수 있는 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드, 웨이크업 시퀀스 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a sensor node, a wake-up sequence control device and method having a wake-up module that can control the wake-up sequence of the MCU using a hardware module.

본 발명의 다른 목적은 웨이크업 모듈을 이용하여 센서 노드의 소비전력을 절감할 수 있는 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드, 웨이크업 시퀀스 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a sensor node, a wake-up sequence control apparatus and method having a wake-up module that can reduce power consumption of the sensor node by using the wake-up module.

본 발명의 일면에 따른 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드는, 비컨 프레임이 송신되거나 수신되면 상기 비컨 프레임의 정보를 확인하여 레지스터를 설정한 후 슬립 모드로 전환하며, 인터럽트를 입력받으면 상기 슬립 모드에서 액티브 모드로 전환하는 MCU; 및 상기 레지스터의 설정시에 카운터 값을 증가시키며, 상기 카운터 값과 상기 비컨 프레임으로부터 확인된 BI(Beacon Interval) 값의 비교결과에 따라 상기 인터럽트를 출력하는 웨이크업 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a sensor node including a wake-up module, when a beacon frame is transmitted or received, checks the information of the beacon frame, sets a register, and then switches to a sleep mode, and receives an interrupt in the sleep mode. MCU to switch to the active mode; And a wake-up module for increasing a counter value when setting the register and outputting the interrupt according to a comparison result of the counter value and the BI (Beacon Interval) value identified from the beacon frame.

본 발명의 다른 면에 따른 웨이크업 시퀀스 제어 장치는, MCU의 설정에 따른 BO(Beacon Order) 값과 송수신 모드를 유지하는 레지스터; 상기 레지스터에 상기 송수신 모드가 설정되면, 카운터 값을 초기화하고 증가시키는 적어도 하나의 카운터; 및 상기 카운터 값이 기설정된 기준값이면, 인터럽트를 생성하는 적어도 하나의 인터럽트 발생기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wake-up sequence control device according to another aspect of the present invention, a register for maintaining the BO (Beacon Order) value and the transmission and reception mode according to the setting of the MCU; At least one counter for initializing and incrementing a counter value when the transmit / receive mode is set in the register; And at least one interrupt generator generating an interrupt when the counter value is a preset reference value.

본 발명의 또 다른 면에 따른 웨이크업 시퀀스 제어 방법은, 레지스터에 송수신 모드와 BO(Beacon Order) 값이 설정되었는지를 확인하는 단계; 상기 레지스터가 설정되면, 카운터를 초기화하고 카운터 값을 증가하는 단계; 및 상기 카운터 값이 기설정된 임계값이면, 인터럽트를 출력하여 MCU를 웨이크업시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wake-up sequence control method according to another aspect of the present invention, the step of confirming whether the transmission mode and the BO (Beacon Order) value is set in the register; If the register is set, initializing a counter and incrementing a counter value; And if the counter value is a predetermined threshold value, outputting an interrupt to wake up the MCU.

본 발명의 또 다른 면에 따른 웨이크업 시퀀스 제어 방법은, 비컨 프레임이 송신되거나 수신되면 상기 비컨 프레임의 정보를 확인하여 레지스터를 설정한 후 슬립 모드로 전환하는 단계; 및 상기 설정에 따라, 하드웨어 카운터에 의하여 계산된 액티브 시점에 인터럽트가 출력되면, 상기 슬립 모드에서 액티브 모드로 전환하여 상기 비컨 프레임을 송수신하기 위하여 대기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wake-up sequence control method according to another aspect of the present invention, if the beacon frame is transmitted or received, the step of checking the information of the beacon frame to set a register and to switch to the sleep mode; And according to the setting, when an interrupt is output at an active time calculated by a hardware counter, switching to the active mode from the sleep mode and waiting to transmit and receive the beacon frame.

본 발명에 따르면, 별도의 하드웨어를 이용하여 하드웨어적으로 송신 및 수신 시점을 확인할 수 있어, 소프트웨어적 동기 타이밍의 계산을 위해 지속적으로 전력을 소비해야 하고, 다른 많은 작업을 수행하면서도 비컨 이벤트의 수행을 위해 타이머를 관찰해야 하는 종래 MCU의 처리부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the transmission and reception timings can be checked in hardware using separate hardware, so that power consumption must be continuously calculated for the calculation of software synchronization timing, and the beacon event can be performed while performing many other tasks. In order to reduce the processing load of the conventional MCU that must observe the timer.

뿐만 아니라, 본 발명은 비활성 구간에서 MCU를 초절전 상태로 유지시킬 수 있어 비활성 구간에서 MCU 주변 디바이스에 대한 누출 전류를 줄일 수 있어, 센서 노드의 전체 운용 시간을 늘릴 수 있다.In addition, the present invention can maintain the MCU in the ultra-low power state in the inactive period can reduce the leakage current to the MCU peripheral device in the inactive period, thereby increasing the overall operating time of the sensor node.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 각 센서 노드의 송수신 타이밍에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 각 센서 노드의 송수신 타이밍을 도시한 도면이다.Hereinafter, a transmission / reception timing of each sensor node according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a diagram illustrating transmission and reception timing of each sensor node according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 각 센서 노드는 비컨 프레임을 수신한 다음 주변환경의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 송수신하는 활성 구간(Active Period)으로 동작하다가, 정보를 수집하거나 송수신하지 않고 전력을 절감하면서 대기하는 비활성 구간(Inactive Period)으로 동작한다.As shown in FIG. 1, each sensor node receives a beacon frame and then collects information of the surrounding environment and operates as an active period for transmitting and receiving the collected information. It operates as an Inactive Period, which waits while saving time.

슈퍼 프레임은 비컨 프레임 간 삽입되는 프레임으로서, 활성 구간 동안 송신되며, 그 구조는 싱크 노드가 전송하는 비컨 프레임에 의하여 결정될 수 있다The super frame is a frame inserted between beacon frames and is transmitted during an active period, and its structure may be determined by a beacon frame transmitted by the sink node.

이때, 활성 구간의 시간적 길이는 SD(Superframe Duration), 비컨 프레임을 수신한 다음, 다음 송신 비컨 프레임까지의 시간인 StartTime 및 수신 비컨 프레임과 수신 비컨 프레임 간의 간격인 BI(Beacon Interval)로 구성된다.In this case, the temporal length of the active period is composed of SD (Superframe Duration), StartTime, which is a time until the next transmission beacon frame, and BI (Beacon Interval), which is an interval between the reception beacon frame and the reception beacon frame.

그리고, 수신 비컨 프레임의 비활성 구간의 시간적 길이는 StartTime과 SD 값의 차이에 의하여 결정되며, 송신 비컨 프레임의 비활성 구간의 시간적 길이는 BI와 (StartTime+SD) 값의 차이에 의하여 결정될 수 있다.The temporal length of the inactive section of the reception beacon frame is determined by the difference between the StartTime and the SD value, and the temporal length of the inactive section of the transmission beacon frame may be determined by the difference between the BI and (StartTime + SD).

한편, SD와 BI 값은 하기의 수학식 1과 수학식 2에 의하여 산출될 수 있다. 또한, aBaseSuperframeDuration은 기본 슈퍼프레임 단위로서, 하기의 수학식 3에 의하여 산출되며, aBaseslotDuration은 Symbol time으로서, 주파수 대역에 따라 결정되며, aNunSuperframeslots은 16이다.Meanwhile, the SD and BI values may be calculated by Equations 1 and 2 below. In addition, aBaseSuperframeDuration is a basic superframe unit, and is calculated by Equation 3 below, aBaseslotDuration is a symbol time, determined according to a frequency band, and aNunSuperframeslots is 16.

SD = aBaseSuperframeDuration × 2SO symbols SD = aBaseSuperframeDuration × 2 SO symbols

BI = aBaseSuperframeDuration × 2BO symbols BI = aBaseSuperframeDuration × 2 BO symbols

aBaseSuperframeDuration = aBaseslotDuration × aNunsuperframeslots aBaseSuperframeDuration = aBaseslotDuration × aNunsuperframeslots

전술한 바와 같이, 센서 노드가 활성 구간과 비활성 구간으로 전환하며 구동하기 위해서는 비컨 프레임의 슈퍼프레임 명세 필드(Superframe Specification)로부터 BO(Beacon Order)를 추출하고, 추출된 BO를 계산 인자로 하여 BI(Beacon Interval)를 산출하는 등의 타이밍 계산 과정이 수행되어야 한다.As described above, in order for the sensor node to switch between the active and inactive sections, the sensor node extracts a BO (Beacon Order) from the superframe specification field of the beacon frame, and uses the extracted BO as a calculation factor. A timing calculation process such as calculating a beacon interval should be performed.

그런데, 종래와 같이 소프트웨어적으로 활성/비활성 구간의 타이밍을 계산하면, MCU의 처리부담이 커지고, MCU와 연결된 주변 디바이스에 의하여 소모전력이 더욱 높아지는 문제가 있다. 이를 방지하고자, 본 발명에서는 비활성 구간에서 MCU를 대신하여 MCU가 활성 구간으로 전환할 시점을 하드웨어적으로 알려줄 수 있는 별도의 하드웨어를 적용하여 센서 노드의 전체 소비 전원을 절감시킬 수 있다.However, when the timing of the active / inactive period is calculated in software as in the related art, the processing burden of the MCU is increased, and power consumption is further increased by the peripheral device connected to the MCU. In order to prevent this, the present invention can reduce the overall power consumption of the sensor node by applying a separate hardware that can inform the hardware when the switch to the active period in place of the MCU in the inactive period.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드를 도시한 구성도이다.Hereinafter, a sensor node having a wake up module according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. 2 is a diagram illustrating a sensor node having a wake-up module according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드(10)는 RF 모뎀(400), MCU(200), 웨이크업 모듈(300) 및 센서(100)를 포 함한다.As shown in FIG. 2, the sensor node 10 including the wake-up module according to an embodiment of the present invention uses the RF modem 400, the MCU 200, the wake-up module 300, and the sensor 100. Include.

RF 모뎀(400)은 액티브 모드에서 복조를 통해 수신신호로부터 비컨 프레임을 추출하여 MCU(200)로 전달하며, MCU(200)로부터 전달받은 비컨 프레임을 변조하여 송신 신호를 생성한다.The RF modem 400 extracts a beacon frame from the received signal through demodulation in the active mode and transmits the beacon frame to the MCU 200, and modulates the beacon frame received from the MCU 200 to generate a transmission signal.

MCU(200)는 수집된 주변환경에 대한 정보를 송신하기에 앞서, 비컨 프레임을 송신하거나, 외부로부터 제어 및 수집된 정보의 중계를 위한 신호를 수신하기에 앞서 비컨 프레임을 수신한다.The MCU 200 receives a beacon frame before transmitting the beacon frame or transmitting a signal for relaying control and collected information from the outside before transmitting the information about the collected surrounding environment.

MCU(200)는 비컨 프레임을 송신하거나 수신하면, 웨이크업 모듈(300)의 레지스터를 설정한 다음 슬립 모드로 동작하며, MCU는 슬립 모드에서 웨이크업 모듈(300)로부터 인터럽트를 전달받으면 액티브 모드로 전환하여 비컨 프레임을 수신하거나 송신하기 위하여 대기한다. 이때, 슬립 모드 웨이크업 모듈(300)로부터 출력되는 인터럽트를 인지하기 위한 최소한의 블록만을 구동시키는 저전력 모드일 수 있다.When the MCU 200 transmits or receives a beacon frame, the MCU 200 sets a register of the wakeup module 300 and then operates in the sleep mode. The MCU 200 receives an interrupt from the wakeup module 300 in the sleep mode. Switch to wait to receive or transmit a beacon frame. At this time, the sleep mode wake-up module 300 may be a low power mode for driving only a minimum block for recognizing the interrupt output.

웨이크업 모듈(300)은 레지스터의 설정시에 카운터 값을 증가시키며, 카운터 값과 비컨 프레임으로부터 확인된 BI(Beacon Interval) 값의 비교결과에 따라 인터럽트를 출력하여 MCU(200)를 웨이크업시킨다. 이때, 웨이크업 모듈(300)은 MCU(200)와 시리얼 인터페이스 또는 패러렐 인터페이스 등의 범용 인터페이스로 연결될 수 있다.The wakeup module 300 increases the counter value at the time of setting the register, and wakes up the MCU 200 by outputting an interrupt according to a result of comparing the counter value and the BI (Beacon Interval) value identified from the beacon frame. In this case, the wakeup module 300 may be connected to the MCU 200 through a universal interface such as a serial interface or a parallel interface.

여기서, 웨이크업 모듈(300)은 레지스터, BO 값에 따른 BI 값을 저장하는 룩업 테이블, 카운터 값을 초기화한 다음 증가시키는 카운터, 카운터 값을 확인된 BI 값과 비교하는 비교기, 비교결과에 따라 인터럽트를 출력하는 인터럽트 발생기 등으로 구성될 수 있는데, 그 세부구성에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하도록 하겠다.Here, the wake-up module 300 is a register, a lookup table for storing the BI value according to the BO value, a counter for initializing and then increasing the counter value, a comparator for comparing the counter value with the confirmed BI value, and an interrupt according to the comparison result. It may be configured as an interrupt generator for outputting the, the detailed configuration will be described later with reference to FIG.

센서(100)는 액티브 모드에서 주변환경에 대한 정보를 감지하여 MCU(200)로 전달한다.The sensor 100 detects information on the surrounding environment in the active mode and transmits the information to the MCU 200.

이와 같이, 본 발명은 별도의 하드웨어를 이용하여 하드웨어적으로 송신 및 수신 시점을 확인할 수 있어, 소프트웨어적 동기 타이밍의 계산을 위해 지속적으로 전력을 소비해야 하고, 다른 많은 작업을 수행하면서도 비컨 이벤트의 수행을 위해 타이머를 관찰해야 하는 종래의 MCU의 처리부하를 줄일 수 있다.As described above, the present invention can identify transmission and reception timings in hardware using separate hardware, and requires continuous consumption of power to calculate software synchronization timing, and performs beacon events while performing many other tasks. In order to reduce the processing load of the conventional MCU, which requires a timer to be observed.

더 나아가, 본 발명은 비활성 구간에서 MCU를 초절전 상태로 유지시킬 수 있어 비활성 구간에서 MCU의 주변 디바이스에 대한 누출 전류를 줄일 수 있어, 센서 노드의 전체 운용 시간을 늘릴 수 있다.Furthermore, the present invention can maintain the MCU in an ultra low power state in the inactive period to reduce the leakage current to the peripheral device of the MCU in the inactive period, thereby increasing the overall operating time of the sensor node.

이하, 도 3을 참조하여, 도 2의 웨이크업 모듈(300)에 대응되는 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 시퀀스 제어 장치에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 시퀀스 제어 장치(300)를 도시한 구성도이다.Hereinafter, a wake up sequence control apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to the wake up module 300 of FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3. 3 is a block diagram showing the wake-up sequence control device 300 according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 시퀀스 제어 장치(300)는 MCU 인터페이스 블록(310), 레지스터(320), 내부 인터럽트 발생기(330), 송신 카운터(351), 수신 카운터(352), 룩업 테이블(340), 송신 인터럽트 발생기(361), 수신 인터럽트 발생기(362) 및 OR 게이트(370)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the wake-up sequence control apparatus 300 according to an embodiment of the present invention may include an MCU interface block 310, a register 320, an internal interrupt generator 330, a transmission counter 351, and a reception counter. A counter 352, a lookup table 340, a transmit interrupt generator 361, a receive interrupt generator 362, and an OR gate 370.

MCU 인터페이스 블록(310)은 MCU(200)에 레지스터(320)에 대한 Read/Write 액세스 인터페이스를 제공한다.MCU interface block 310 provides MCU 200 with read / write access interface to register 320.

레지스터(320)는 MCU 인터페이스 블록(310)을 통한 MCU(200)의 설정에 따른 송신 모드, 수신 모드 및 BO 값을 유지한다.The register 320 maintains a transmission mode, a reception mode, and a BO value according to the setting of the MCU 200 through the MCU interface block 310.

예컨대, 레지스터(320)는 도 4와 같이, 송신 비컨 프레임에 대한 인터럽트를 발생시키는 송신 인터럽트 인에이블(Transmit Interrupt Enable), 수신 비컨 프레임에 대한 인터럽트를 발생시키는 수신 인터럽트 인에이블(Receive Interrupt Enable) 및 BI를 계산하기 위한 BO(Beacon Order) 비트를 포함할 수 있다.For example, the register 320 may include a transmit interrupt enable for generating an interrupt for a transmit beacon frame, a receive interrupt enable for generating an interrupt for a receive beacon frame, and the like. It may include a BO (Beacon Order) bit for calculating the BI.

룩업 테이블(Lock-Up Table)(340)은 도 5와 같이, 레지스터(320)에 설정된 BO 값을 이용하여 상기의 수학식 2에 의하여 산출된 BI 값을 저장한다.The lock-up table 340 stores the BI value calculated by Equation 2 using the BO value set in the register 320 as shown in FIG. 5.

내부 인터럽트 발생기(330)는 수신 인터럽트 인에이블 비트가 설정되면, 내부 인터럽트를 출력한다.The internal interrupt generator 330 outputs an internal interrupt when the receive interrupt enable bit is set.

수신 카운터(352)는 내부 인터럽트를 수신하면, 하드웨어 카운터를 사용하여 카운터 값을 0에서부터 1만큼씩 증가시킨다. 이때, 수신 카운터는 BI의 최대값인 15728640을 카운트할 수 있도록, 24비트 카운터로 구성될 수 있다.The reception counter 352 increments the counter value by one from one using a hardware counter upon receiving an internal interrupt. In this case, the reception counter may be configured as a 24-bit counter to count 15728640, which is the maximum value of BI.

수신 인터럽트 발생기(362)는 구비된 비교기를 이용하여 수신 카운터(352)의 카운터 값과 레지스터(320)에 설정된 BO 값에 따른 BI 값을 비교하고, 비교결과에 따라 인터럽트를 출력한다.The reception interrupt generator 362 compares the counter value of the reception counter 352 with the BI value according to the BO value set in the register 320 using the provided comparator, and outputs an interrupt according to the comparison result.

예컨대, 수신 인터럽트 발생기(362)는 수신 카운터(352)의 카운터 값이 (BI - β)과 같으면, 인터럽트를 출력하여 MCU(200)를 웨이크업시킨다. 이때, β는 0보다 큰 자연수 개수의 클록으로서, MCU(200)와 RF 모뎀(400)이 이후 비컨 프레임의 수신을 미리 준비하도록 하기 위한 마진일 수 있다.For example, the reception interrupt generator 362 wakes up the MCU 200 by outputting an interrupt when the counter value of the reception counter 352 is equal to (BI − β). In this case, β is a clock of a natural number greater than 0, and may be a margin for allowing the MCU 200 and the RF modem 400 to prepare for reception of a beacon frame in advance.

송신 카운터(351)는 송신 인터럽트 인에이블 비트가 설정되면, 하드웨어 카운터를 이용하여 카운터 값을 0에서부터 1만큼씩 증가시킨다. 이때, 송신 카운터는 BI의 최대값인 15728640을 카운트할 수 있도록, 24비트 카운터로 구성될 수 있다.When the transmit interrupt enable bit is set, the transmit counter 351 increments the counter value by 0 from 1 using the hardware counter. In this case, the transmission counter may be configured as a 24-bit counter to count 15728640, which is the maximum value of BI.

송신 인터럽트 발생기(361)는 구비된 비교기를 이용하여 송신 카운터(351)의 카운터 값과 레지스터(320)에 설정된 BO 값에 따른 BI 값을 비교하고, 비교결과에 따라 인터럽트를 출력한다.The transmission interrupt generator 361 compares the counter value of the transmission counter 351 with the BI value according to the BO value set in the register 320 using the provided comparator, and outputs an interrupt according to the comparison result.

예컨대, 송신 인터럽트 발생기(361)는 송신 카운터(351)의 카운터 값이 (BI - α)와 같으면, 인터럽트를 출력하여 MCU(200)를 웨이크업시킨다. 이때, α는 0보다 큰 자연수 개수의 클록으로서, MCU(200)와 RF 모뎀(400)이 이후 비컨 프레임의 송신을 미리 준비하도록 하기 위한 마진일 수 있다.For example, when the counter value of the transmission counter 351 is equal to (BI-α), the transmission interrupt generator 361 wakes up the MCU 200 by outputting an interrupt. In this case, α is a clock of a natural number greater than 0, and may be a margin for allowing the MCU 200 and the RF modem 400 to prepare for transmission of a beacon frame in advance.

OR 게이트(370)는 송신 인터럽트 발생기(361) 및 수신 인터럽트 발생기(362) 중 적어도 하나에 의하여 인터럽트가 발생되면, MCU(200)로 발생한 인터럽트를 전달한다.When an interrupt is generated by at least one of the transmit interrupt generator 361 and the receive interrupt generator 362, the OR gate 370 transmits the interrupt generated to the MCU 200.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 송신 모드에서의 웨이크업 시퀀스 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신 모드에서의 웨이크업 시퀀스 제어 방법을 도시한 흐름도이다.Hereinafter, a method of controlling a wake up sequence in a transmission mode according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. 6 is a flowchart illustrating a method for controlling a wake up sequence in a transmission mode according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 비컨 프레임이 송신됨에 따라, 레지스터(320)가 설정되면(S610), 웨이크업 모듈(300)은 의 송신 인터럽트 인에이블 비트 즉, Register(0)이 1인지를 확인한다(S620).Referring to FIG. 6, as the beacon frame is transmitted, when the register 320 is set (S610), the wakeup module 300 checks whether the transmit interrupt enable bit of, that is, Register (0) is 1 ( S620).

확인결과 Register(0)이 1이면, 웨이크업 모듈(300)은 카운터를 카운트하여 카운터 값을 증가시킨다(S630).If the check result Register (0) is 1, the wake-up module 300 counts the counter to increase the counter value (S630).

그리고, 웨이크업 모듈(300)은 카운터 값이 (BI -α)와 동일하면(S640), 인터럽트를 출력하여 MCU를 웨이크업시킨다(S650). 여기서, (BI -α)는 레지스터(320)에 설정된 BO 값에 대응하는 BI 값으로부터 슬립 모드로 동작하는 MCU(200)가 비컨 프레임의 송신을 미리 준비할 만큼의 클록수인 α값을 뺀 값이다.When the counter value is equal to (BI −α) (S640), the wakeup module 300 outputs an interrupt to wake up the MCU (S650). Here, (BI -α) is a value obtained by subtracting α value, which is the number of clocks enough for the MCU 200 operating in the sleep mode to prepare to transmit a beacon frame in advance from the BI value corresponding to the BO value set in the register 320. to be.

이때, MCU(200)는 웨이크업 모듈(300)로부터 인터럽트를 공급받아, 슬립 모드에서 액티브 모드로 전환하고, 비컨 프레임을 송신한다.At this time, the MCU 200 receives an interrupt from the wakeup module 300, switches from the sleep mode to the active mode, and transmits a beacon frame.

웨이크업 모듈(300)은 인터럽트를 출력하고, 카운터 값이 BI 값과 동일한지를 확인하며(S660), 카운터 값을 증가시킨다(S620~S660).The wake-up module 300 outputs an interrupt, checks whether the counter value is the same as the BI value (S660), and increases the counter value (S620 to S660).

한편, 웨이크업 모듈(300)은 카운터 값이 BI 값이 되거나, Register(0)이 1이 아니면, 카운터를 초기화한다(S670, S680).On the other hand, the wakeup module 300 initializes the counter when the counter value becomes the BI value or Register (0) is not 1 (S670, S680).

한편, 웨이크업 모듈(300)은 각 센서 노드(10)에 의하여 수집된 정보 등을 송신하는 송신 모드에서, 비컨 프레임과 수집된 정보를 복수 번 송신할 수 있다.Meanwhile, the wakeup module 300 may transmit a beacon frame and the collected information a plurality of times in a transmission mode in which information collected by each sensor node 10 is transmitted.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수신 모드에서의 웨이크업 시퀀스 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수신 모드에서의 웨이크업 시퀀스 제어 방법을 도시한 흐름도이다.Hereinafter, a method of controlling a wake up sequence in a reception mode according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. 7 is a flowchart illustrating a wake-up sequence control method in a reception mode according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 비컨 프레임이 수신됨에 따라, 레지스터(320)가 설정되면(S710), 웨이크업 모듈(300)은 수신 인터럽트 인에이블 비트 즉, Register(1)이 1인지를 확인한다(S720).Referring to FIG. 7, when the beacon frame is received, when the register 320 is set (S710), the wakeup module 300 checks whether the reception interrupt enable bit, that is, the register 1 is 1 (S720). ).

확인결과 Register(1)이 1이면, 웨이크업 모듈(300)은 내부 인터럽트를 출력한다(S730).If the check result Register (1) is 1, the wake-up module 300 outputs an internal interrupt (S730).

내부 인터럽트를 인지하면(S740), 웨이크업 모듈(300)은 카운터를 카운트하여 카운터 값을 증가시킨다(S750).If the internal interrupt is recognized (S740), the wakeup module 300 counts the counter to increase the counter value (S750).

웨이크업 모듈(300)은 카운터 값이 (BI -β)와 동일하면(S760), 인터럽트를 출력하고, 카운터를 초기화한다(S770). 여기서, (BI -β)는 레지스터(320)에 설정된 BO 값에 대응하는 BI 값으로부터 슬립 모드로 동작하는 MCU(200)가 비컨 프레임의 수신을 미리 준비할 만큼의 클록수인 β값을 뺀 값이다.The wakeup module 300 outputs an interrupt when the counter value is equal to (BI -β) (S760), and initializes the counter (S770). Here, (BI -β) is a value obtained by subtracting the β value, which is the number of clocks enough for the MCU 200 operating in the sleep mode to prepare to receive the beacon frame in advance from the BI value corresponding to the BO value set in the register 320. to be.

MCU(200)는 웨이크업 모듈(300)로부터 인터럽트를 공급받아 슬립 모드에서 액티브 모드로 전환한 다음, 비컨 프레임을 수신한다.The MCU 200 receives an interrupt from the wakeup module 300, switches from the sleep mode to the active mode, and receives the beacon frame.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, Of course, this is possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the description of the following claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 각 센서 노드의 송수신 타이밍을 도시한 도면.1 is a diagram illustrating transmission and reception timing of each sensor node according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드를 도시한 구성도.Figure 2 is a block diagram showing a sensor node having a wake-up module according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이크업 모듈을 도시한 구성도.3 is a block diagram showing a wake-up module according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레지스터의 구조를 도시한 도면.4 illustrates the structure of a register according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블의 구조를 도시한 도면.5 is a diagram illustrating the structure of a lookup table according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신 모드에서의 웨이크업 시퀀스 제어 방법을 도시한 흐름도.6 is a flowchart illustrating a method for controlling a wake up sequence in a transmission mode according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수신 모드에서의 웨이크업 시퀀스 제어 방법을 도시한 흐름도.7 is a flowchart illustrating a method for controlling a wake up sequence in a reception mode according to an embodiment of the present invention.

Claims (20)

비컨 프레임이 송신되거나 수신되면 상기 비컨 프레임의 정보를 확인하여 레지스터를 설정한 후 슬립 모드로 전환하며, 인터럽트를 입력받으면 상기 슬립 모드에서 액티브 모드로 전환하는 MCU; 및A MCU which checks the information of the beacon frame and sets a register after the beacon frame is transmitted or received, switches to the sleep mode, and switches from the sleep mode to the active mode when an interrupt is input; And 상기 레지스터의 설정시에 카운터 값을 증가시키며, 상기 카운터 값과 상기 비컨 프레임으로부터 확인된 BI(Beacon Interval) 값의 비교결과에 따라 상기 인터럽트를 출력하는 웨이크업 모듈A wake-up module that increments a counter value when setting the register and outputs the interrupt according to a comparison result of the counter value and a BI (Beacon Interval) value identified from the beacon frame. 을 포함하는 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드.Sensor node having a wake-up module comprising a. 제1항에 있어서, 상기 MCU는,The method of claim 1, wherein the MCU, 상기 비컨 프레임으로부터 BO(Beacon Order) 값을 확인하고, 확인한 상기 BO 값을 상기 레지스터에 설정하는 것인 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드.And a wake-up module for checking a BO (Beacon Order) value from the beacon frame and setting the checked BO value to the register. 제2항에 있어서, 상기 웨이크업 모듈은,The wakeup module of claim 2, 상기 MCU에 의하여 설정되는 상기 레지스터;The register set by the MCU; 상기 BO 값에 따른 상기 BI 값을 저장하는 룩업 테이블;A lookup table for storing the BI value according to the BO value; 상기 카운터 값을 초기화한 다음 증가시키는 카운터;A counter for initializing and then incrementing the counter value; 상기 카운터 값을 상기 확인된 BI 값과 비교하는 비교기; 및A comparator for comparing the counter value with the identified BI value; And 상기 비교결과에 따라 상기 인터럽트를 생성하는 인터럽트 발생기An interrupt generator for generating the interrupt according to the comparison result 를 포함하는 것인 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드.Sensor node having a wake-up module comprising a. 제3항에 있어서, 상기 웨이크업 모듈은,The wakeup module of claim 3, 상기 비컨 프레임이 수신되어 상기 레지스터가 설정되면 내부 인터럽트를 출력하여 상기 카운터를 구동시키는 내부 인터럽트 발생기An internal interrupt generator for outputting an internal interrupt to drive the counter when the beacon frame is received and the register is set 를 포함하는 것인 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드.Sensor node having a wake-up module comprising a. 제3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 카운터, 상기 비교기 및 상기 인터럽트 발생기는, 상기 비컨 프레임의 송신 모드와 수신 모드에 대하여 각각 구비되며,The counter, the comparator and the interrupt generator are provided for the transmission mode and the reception mode of the beacon frame, respectively. 상기 웨이크업 모듈은, 상기 송신 모드 또는 상기 수신 모드에 대하여 생성된 상기 인터럽트를 상기 MCU로 전달하는 OR 게이트The wake-up module, an OR gate for transmitting the interrupt generated for the transmission mode or the reception mode to the MCU. 를 더 포함하는 것인 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드.Sensor node having a wake-up module further comprising. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 수신신호를 복조하여 상기 비컨 프레임을 상기 MCU로 전달하며, 상기 MCU로부터 상기 비컨 프레임을 전달받아 변조하는 RF 모뎀An RF modem demodulates a received signal to transmit the beacon frame to the MCU and receives and modulates the beacon frame from the MCU. 을 더 포함하는 웨이크업 모듈을 구비한 센서 노드.Sensor node having a wake-up module further comprising. MCU의 설정에 따른 BO(Beacon Order) 값과 송수신 모드를 유지하는 레지스 터;A register that maintains a BO (Beacon Order) value and a transmission / reception mode according to the setting of the MCU; 상기 레지스터에 상기 송수신 모드가 설정되면, 카운터 값을 초기화하고 증가시키는 적어도 하나의 카운터; 및At least one counter for initializing and incrementing a counter value when the transmit / receive mode is set in the register; And 상기 카운터 값이 기설정된 기준값이면, 인터럽트를 생성하는 적어도 하나의 인터럽트 발생기At least one interrupt generator for generating an interrupt if the counter value is a preset reference value 를 포함하는 웨이크업 시퀀스 제어 장치.Wake-up sequence control device comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 레지스터가 수신 모드이면, 내부 인터럽트를 생성하는 내부 인터럽트 발생기를 더 포함하고,If the register is in receive mode, further comprising an internal interrupt generator for generating an internal interrupt, 상기 적어도 하나의 카운터는, 수신 모드에서는 상기 내부 인터럽트를 인지하면 상기 카운터 값을 증가시키는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 장치.And the at least one counter increases the counter value when the internal interrupt is recognized in a reception mode. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 레지스터에 설정된 상기 BO 값에 대응하는 BI 값을 저장하는 룩업 테이블Look-up table for storing a BI value corresponding to the BO value set in the register 을 더 포함하는 웨이크업 시퀀스 제어 장치.Wake up sequence control device further comprising. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인터럽트 발생기는,The method of claim 8, wherein the at least one interrupt generator, 상기 카운터 값을 상기 BO 값에 대응하는 BI 값 및 상기 기설정된 기준값 중 하나와 비교하는 비교기; 및A comparator comparing the counter value with one of a BI value corresponding to the BO value and the preset reference value; And 상기 적어도 하나의 인터럽트 발생기로부터 생성되는 상기 인터럽트를 출력하는 OR 게이트An OR gate that outputs the interrupt generated from the at least one interrupt generator 를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 장치.Wake up sequence control device comprising a. 레지스터에 송수신 모드와 BO(Beacon Order) 값이 설정되었는지를 확인하는 단계;Checking whether a transmit / receive mode and a BO (Beacon Order) value are set in a register; 상기 레지스터가 설정되면, 카운터를 초기화하고 카운터 값을 증가하는 단계; 및If the register is set, initializing a counter and incrementing a counter value; And 상기 카운터 값이 기설정된 임계값이면, 인터럽트를 출력하여 MCU를 웨이크업시키는 단계Outputting an interrupt to wake up the MCU if the counter value is a preset threshold; 를 포함하는 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake-up sequence control method comprising a. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 웨이크업된 상기 MCU에 의하여 상기 레지스터에 상기 송수신 모드와 상기 BO 값이 설정되는 단계Setting the transmission / reception mode and the BO value in the register by the wake-up MCU 를 더 포함하는 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake-up sequence control method further comprising. 제11항에 있어서, 상기 증가하는 단계는,The method of claim 11, wherein the increasing step, 상기 레지스터가 수신 모드로 설정되면, 내부 인터럽트를 출력하는 단계;Outputting an internal interrupt if the register is set to a receive mode; 상기 내부 인터럽트를 인지하면, 상기 카운터를 초기화하는 단계Recognizing the internal interrupt, initializing the counter 를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake up sequence control method comprising a. 제11항에 있어서, 상기 확인하는 단계는,The method of claim 11, wherein the checking step, 상기 레지스터에 송수신 모드가 설정되지 않으면, 상기 카운터를 초기화하는 단계Initializing the counter if a transmit / receive mode is not set in the register; 를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake up sequence control method comprising a. 제11항에 있어서, 상기 웨이크업시키는 단계는,The method of claim 11, wherein the waking up comprises: 상기 MCU를 웨이크업시키고, 상기 카운터 값을 초기화하는 단계Waking up the MCU and initializing the counter value 를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake up sequence control method comprising a. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 BO 값에 대응하는 BI(Beacon Interval) 값을 산출하는 단계를 더 포함하고,Calculating a BI (Beacon Interval) value corresponding to the BO value; 상기 웨이크업시키는 단계는, 상기 BI 값을 이용하여 상기 임계값을 결정하는 단계를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 방법.The wake-up step includes determining the threshold value using the BI value. 비컨 프레임이 송신되거나 수신되면 상기 비컨 프레임의 정보를 확인하여 레지스터를 설정한 후 슬립 모드로 전환하는 단계; 및When the beacon frame is transmitted or received, checking the information of the beacon frame, setting a register, and switching to a sleep mode; And 상기 설정에 따라, 하드웨어 카운터에 의하여 계산된 액티브 시점에 인터럽트가 출력되면, 상기 슬립 모드에서 액티브 모드로 전환하여 상기 비컨 프레임을 송수신하기 위하여 대기하는 단계According to the setting, if an interrupt is output at an active time calculated by a hardware counter, switching to the active mode from the sleep mode and waiting to transmit and receive the beacon frame. 를 포함하는 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake-up sequence control method comprising a. 제17항에 있어서, 상기 비컨 프레임의 정보는,The method of claim 17, wherein the information of the beacon frame, BO(Beacon Order), BI(Beacon Interval) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 방법.A wake-up sequence control method comprising at least one of a (Beacon Order) and BI (Beacon Interval). 제18항에 있어서, 상기 전환하는 단계는,The method of claim 18, wherein the converting step, 상기 레지스터에 송수신 모드와 상기 BO 값을 설정하는 단계Setting a transmit / receive mode and the BO value in the register 를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake up sequence control method comprising a. 제18항에 있어서, 상기 대기하는 단계는,The method of claim 18, wherein the waiting step, 상기 카운터의 카운터 값이 상기 BI 값에 대응하는 값이면, 상기 인터럽트가 출력되는 단계If the counter value of the counter is a value corresponding to the BI value, outputting the interrupt 를 포함하는 것인 웨이크업 시퀀스 제어 방법.Wake up sequence control method comprising a.
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