KR20240053432A - 저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20240053432A
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Abstract

저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법을 개시한다. 본 발명은 네트워크의 연결 상태는 유지하면서 불필요한 전력 소비는 차단하여 배터리 소모를 최소화 할 수 있다.

Description

저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법{LOW POWER EMBEDDED SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 네트워크의 연결 상태는 유지하면서 불필요한 전력 소비는 차단하여 배터리 소모를 최소화 하는 저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 임베디드 시스템이란 시스템을 동작시키는 소프트웨어를 하드웨어에 내장하여 특수한 기능만을 수행하는 것으로, 개인용 컴퓨터와는 달리 특정한 요구사항을 가지고 있으며 미리 정의된 작업(task)만을 수행한다.
임베디드 시스템은 예를 들면, 리모컨, 컴퓨터 마우스, 또는 인체 착용형 생체 신호 측정 장치, 보안 카메라 등과 같은 독립적인 구동을 수행하는 장치로 구현될 수 있다.
도1은 종래기술에 따른 임베디드 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 임베디드 시스템(10)은 이미지를 촬영하는 카메라(11), 관리서버(20)와 데이터 신호를 송수신하는 통신부(12), 임베디드 시스템의 동작을 제어하는 제어부(13), 주변 정보를 감지하는 센서부(14), 임베디드 시스템에 전원을 공급하는 전원부(15) 등으로 구성될 수 있다.
이러한 임베디드 시스템은 전원을 외부의 상용 전원으로부터 공급받을 수 있지만, 설치 및 유지 보수를 위해 배터리(battery)를 이용하여 사용 전원을 공급받을 수 있다.
또한, 배터리를 이용한 전원 공급은 전력 소비량에 따라 임베디드 시스템의 사용 가능 시간을 결정하는 요인이 된다.
그러나 종래기술에 따른 임베디드 시스템은 사용자의 사용 여부 또는 주변 환경의 변동 여부에 상관없이 항상 동작하여, 불필요한 전력 소비가 발생하는 문제점이 있다.
즉, 독립적으로 설치된 임베디드 시스템과 임베디드 시스템을 관리하는 관리서버 사이에 주기적인 데이터 통신을 수행하기 위해 임베디드 시스템의 제어부는 비교적 많은 전력을 상시 전원으로 사용하여 임베디드 시스템의 사용 가능 시간을 단축시키는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0113525호(발명의 명칭: 임베디드 시스템 및 그의 전력 관리 방법)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 네트워크의 연결 상태는 유지하면서 불필요한 전력 소비는 차단하여 배터리 소모를 최소화 하는 저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 저전력 임베디드 시스템으로서, 통신 모듈부를 이용하여 관리서버와 데이터 통신을 수행하는 정상모드로 동작하되, 상기 관리서버와의 데이터 통신시에 미리 설정된 절전모드 조건을 만족하면, 보조 제어부로 전원을 공급하며 보조 제어부가 상기 통신 모듈부를 통해 관리서버와 데이터 통신을 수행하도록 절전모드로 전환되고, 상기 보조 제어부가 활성화 신호를 입력하면 정상모드로 전환되는 제어부; 상기 제어부 또는 보조 제어부 중 어느 하나와 연결되어 상기 관리서버와 데이터 신호를 송수신하는 통신 모듈부; 상기 제어부가 절전모드로 전환되면 온(On)되어 통신 모듈부를 통해 관리서버와의 연결 상태가 유지되도록 데이터 통신을 수행하고, 관리서버로부터 호출 신호가 입력되면 상기 제어부로 활성화 신호를 출력한 후 오프(Off)되는 보조 제어부; 및 상기 제어부, 통신 모듈부, 보조 제어부에 전원을 공급하는 전원부;를 포함하고, 상기 보조 제어부는 제어부의 정상모드시 전력보다 상대적으로 낮은 전력으로 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템은 주변 영상을 촬영하는 카메라; 및 상기 주변의 환경 변화 정보를 감지하는 센서부;를 더 포함하고, 상기 카메라와 센서부는 제어부가 정상모드로 동작하면 전원이 공급되고, 절전모드로 동작하면 전원이 차단되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 절전모드 조건은 제어부와 관리서버 사이에 동일한 환경에 기반한 네트워크 유지 신호가 일정 시간 동안 송수신되는 조건인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법은 a) 제어부가 통신 모듈부를 통해 관리서버와 연결된 정상모드 상태를 유지하되, 절전모드 조건으로의 전환 여부를 판단하는 단계; b) 상기 절전모드로의 전환이 결정됨에 따라 상기 제어부는 보조 제어부를 온(On) 시키고, 절전모드로 전환하는 단계; c) 상기 보조 제어부가 통신 모듈부를 통해 관리서버와의 연결 상태가 유지되도록 데이터 통신을 수행하고, 관리서버로부터 호출 신호가 입력되는지 판단하는 단계; 및 d) 상기 호출 신호가 입력됨에 따라 보조 제어부는 제어부로 활성화 신호를 출력하고, 상기 제어부가 정상모드로 전환됨에 따라 상기 보조 제어부를 오프(Off)하는 단계;를 포함하고, 상기 보조 제어부는 제어부의 정상모드시 전력보다 상대적으로 낮은 전력으로 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 a) 단계의 절전모드 조건은 제어부와 관리서버 사이에 동일한 환경에 기반한 네트워크 유지 신호가 일정 시간 동안 송수신되는 조건인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실시 예에 따른 b) 단계는 제어부가 절전모드로 전환됨에 따라, 주변 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 주변의 환경 변화 정보를 감지하는 센서부의 전원 공급을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 네트워크의 연결 상태는 유지하면서 불필요한 전력 소비는 차단하여 배터리 소모를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
도1은 종래 기술에 따른 임베디드 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법을 설명하기 위해 나타낸 흐름도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.
또한, "적어도 하나의" 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템(100)은 제어부(110)와, 통신 모듈부(120)와, 보조 제어부(130)와, 전원부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 저전력 임베디드 시스템(100)은 주변 영상을 촬영하는 카메라(150)와, 주변의 환경 변화 정보를 감지하는 센서부(160)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
제어부(110)는 저전력 임베디드 시스템(100)의 동작을 제어하는 구성으로서, 통신 모듈부(120)를 이용하여 저전력 임베디드 시스템(100)의 동작 상태와 저전력 임베디드 시스템(100)에서 획득한 데이터를 관리하는 관리서버(200)와 데이터 통신을 수행하는 정상모드로 동작할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 CPU(Central Processor Unit)로 구성될 수 있고, 제어부(110)가 정상모드인 경우, 데이터 송수신을 위한 동작과 카메라(150) 및 센서부(160)로 동작용 전원이 공급되도록 동작을 수행한다.
즉, 임베디드 시스템(100)이 정상적인 동작을 수행할 수 있도록 모든 부품 및 장치들에 전원이 정상적으로 공급되도록 한다.
또한, 제어부(110)는 관리서버(200)와의 데이터 통신시에 미리 설정된 절전모드 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
여기서, 절전모드 조건은 제어부(110)와 관리서버(200) 사이에 동일한 환경에 기반한 네트워크 유지 신호가 일정 시간 동안 송수신되는 조건으로서, 주변 환경에 아무 변화가 없는 상태가 일정 시간 이상 지속되면, 제어부(110)는 정상모드에서 절전모드로 전환되도록 한다.
또한, 제어부(110)는 판단 결과, 절전모드 조건을 만족하면, 보조 제어부(130)가 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있도록 보조 제어부(130)로 전원을 공급하고, 보조 제어부(130)로 전원이 공급되면 절전모드로 전환될 수 있다.
또한, 제어부(110)는 절전모드로 전환된 후, 보조 제어부(130)로부터 활성화 신호(Wake up)를 입력하면 정상모드로 전환될 수 있다.
즉, 제어부(110)는 주변 환경에 아무 변화가 없는 상태가 일정 시간 이상 지속되면, 제어부(110)가 정상 동작시 예를 들어, 800㎃를 소비하는 경우, 2㎃를 소비하는 저전력 동작 상태인 절전모드로 전환되고, 카메라(150) 및 센서부(160)로 공급되는 전원은 차단함으로써, 불필요한 전원 공급을 방지할 수 있도록 한다.
통신 모듈부(120)는 제어부(110) 또는 보조 제어부(130) 중 어느 하나와 연결되고, 연결된 제어부(110) 또는 보조 제어부(130)와 관리서버(200) 사이에 데이터 신호를 송수신할 수 있도록 동작하는 구성으로서, 와이파이 통신 모듈, 블루투스 통신 모듈, 지그비 통신 모듈, 무선 USB 통신 모듈 등으로 구성될 수 있다.
또한, 통신 모듈부(120)는 AP(Access Point)를 통해 인터넷 등의 네트워크를 통해 관리서버(200)와 접속될 수 있도록 한다.
보조 제어부(130)는 제어부(110)의 제어를 통해 온(On) 또는 오프(Off) 되고, 제어부(110)가 절전모드로 전환됨에 따라 온(On)되면, 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와의 연결 상태가 유지되도록 데이터 통신을 수행할 수 있다.
즉, 보조 제어부(130)는 저전력 임베디드 시스템(100)이 관리서버(200)와 네트워크를 통해 접속중인 상태를 유지할 수 있도록 최소한의 동작을 관리하는 구성으로서, 동작시 제어부(110)와 비교하여 상대적으로 낮은 동작 전력(예를 들어, 20㎃)을 소비하는 MCU(Micro Controller Unit)로 구성될 수 있다.
따라서, 관리서버(200)와의 데이터 통신을 위해 제어부(110)의 동작 전력인 800㎃ 보다 상대적으로 낮은 20㎃를 이용하여 유지 관리를 수행함으로써, 전력소비가 감소될 수 있도록 한다.
또한, 보조 제어부(130)는 관리서버(200)로부터 임의의 호출 신호가 입력되면 제어부(110)로 활성화 신호를 출력하고, 호출 신호에 대응하여 절전모드에서 정상모드로 전환된 제어부(110)가 관리서버(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있도록 한 후 오프(Off)된다.
전원부(140)는 제어부(110), 통신 모듈부(120), 보조 제어부(130), 카메라(150) 및 센서부(160)에 전원을 공급하는 구성으로서, 1차 전지 또는 2차 전지 등의 배터리로 구성될 수 있다.
카메라(150)는 주변 영상을 촬영하는 구성으로서, CCD 센서, CMOS 센서 또는 광전변환 센서로 구성될 수 있고, 제어부(110)의 제어를 통해 전원 공급과 촬영 및 녹화 등의 기능을 수행할 수 있다.
센서부(160)는 주변의 환경 변화 정보를 감지하는 구성으로서, 주변의 음향 신호를 수신하는 음향 감지 센서, 주변의 객체 움직임을 감지하는 적외선 감지 센서 등으로 구성될 수 있고, 제어부(110)의 제어를 통해 전원 공급과 음향 감지 및 객체의 움직임을 감지할 수 있다.
즉, 카메라(150)와 센서부(160)는 제어부(110)가 정상모드로 동작하면 전원이 공급되어 촬영, 녹화, 음향 감지, 객체 움직임 감지 등을 수행하고, 절전모드로 동작하면 전원이 차단되어 불필요한 전력 소비가 방지될 수 있도록 한다.
다음은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법을 설명한다.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법을 설명하기 위해 나타낸 흐름도이다.
도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법은 제어부(110)가 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와 연결된 정상모드 상태를 유지(S100)하고, 절전모드 조건으로의 전환 여부를 판단(S120)한다.
S120 단계의 판단 결과, 절전모드로의 전환이 결정되면, 제어부(110)는 보조 제어부(130)를 온(On) 시켜 보조 제어부(130)가 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와 연결된 상태를 유지하도록 설정한 후, 절전모드로 전환(S130)한다.
즉, S130 단계에서 제어부(110)는 관리서버(200)와의 사이에 주변 환경에 아무 변화가 없는 동일한 환경에 기반하여 네트워크 유지 신호가 일정 시간 동안 송수신되는 절전모드 조건을 만족하는 경우, 제어부(110)의 정상모드시 동작 전력보다 상대적으로 낮은 전력으로 동작하는 보조 제어부(130)를 통해 관리서버(200)와 연결된 상태를 유지하도록 설정함으로써, 불필요한 전원 공급을 방지할 수 있도록 한다.
또한, S130 단계에서 제어부(110)가 절전모드로 전환되면, 주변 영상을 촬영하는 카메라(150)와, 상기 주변의 환경 변화 정보를 감지하는 센서부(160)의 전원 공급을 차단함으로써, 전원이 낭비되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
계속해서, 보조 제어부(130)는 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와의 연결 상태가 유지되도록 데이터 통신을 수행(S140)하고, 관리서버(200)로부터 호출 신호가 입력되는지 판단(S150)한다.
S150 단계의 판단 결과, 관리 서버(200)에서 호출 신호가 입력되면, 보조 제어부(130)는 제어부(110)로 활성화 신호를 출력(S160)한다.
또한, 제어부(110)는 S160 단계에서 입력된 활성화 신호를 통해 절전모드에서 정상모드로 전환하여 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와의 연결 상태를 복원한 수 보조 제어부(130)를 오프(S170)한다.
따라서, 네트워크의 연결 상태는 유지하면서 불필요한 전력 소비는 차단하여 배터리 소모를 최소화 할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
100 : 저전력 임베디드 시스템
110 : 제어부
120 : 통신 모듈부
130 : 보조 제어부
140 : 전원부
150 : 카메라
160 : 센서부
200 : 관리서버

Claims (6)

  1. 통신 모듈부(120)를 이용하여 관리서버(200)와 데이터 통신을 수행하는 정상모드로 동작하되, 상기 관리서버(200)와의 데이터 통신시에 미리 설정된 절전모드 조건을 만족하면, 보조 제어부(130)로 전원을 공급하며 상기 보조 제어부(130)가 상기 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와 데이터 통신을 수행하도록 절전모드로 전환되고, 상기 보조 제어부(130)가 활성화 신호를 입력하면 정상모드로 전환되는 제어부(110);
    상기 제어부(110) 또는 보조 제어부(130) 중 어느 하나와 연결되어 상기 관리서버(200)와 데이터 신호를 송수신하는 통신 모듈부(120);
    상기 제어부(110)가 절전모드로 전환되면 온(On)되어 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와의 연결 상태가 유지되도록 데이터 통신을 수행하고, 관리서버(200)로부터 호출 신호가 입력되면 상기 제어부(110)로 활성화 신호를 출력한 후 오프(Off)되는 보조 제어부(130); 및
    상기 제어부(110), 통신 모듈부(120), 보조 제어부(130)에 전원을 공급하는 전원부(140);를 포함하고,
    상기 보조 제어부(130)는 제어부(110)의 정상모드시 전력보다 상대적으로 낮은 전력으로 동작하는 것을 특징으로 하는 저전력 임베디드 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저전력 임베디드 시스템은 주변 영상을 촬영하는 카메라(150); 및
    상기 주변의 환경 변화 정보를 감지하는 센서부(160);를 더 포함하고,
    상기 카메라(150)와 센서부(160)는 제어부(110)가 정상모드로 동작하면 전원이 공급되고, 절전모드로 동작하면 전원이 차단되는 것을 특징으로 하는 저전력 임베디드 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절전모드 조건은 제어부(110)와 관리서버(200) 사이에 동일한 환경에 기반한 네트워크 유지 신호가 일정 시간 동안 송수신되는 조건인 것을 특징으로 하는 저전력 임베디드 시스템.
  4. a) 제어부(110)가 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와 연결된 정상모드 상태를 유지하되, 절전모드 조건으로의 전환 여부를 판단하는 단계;
    b) 상기 절전모드로의 전환이 결정됨에 따라 상기 제어부(110)는 보조 제어부(130)를 온(On) 시키고, 절전모드로 전환하는 단계;
    c) 상기 보조 제어부(130)가 통신 모듈부(120)를 통해 관리서버(200)와의 연결 상태가 유지되도록 데이터 통신을 수행하고, 관리서버(200)로부터 호출 신호가 입력되는지 판단하는 단계; 및
    d) 상기 호출 신호가 입력됨에 따라 보조 제어부(130)는 제어부(110)로 활성화 신호를 출력하고, 상기 제어부(110)가 정상모드로 전환됨에 따라 상기 보조 제어부(130)를 오프(Off)하는 단계;를 포함하고,
    상기 보조 제어부(130)는 제어부(110)의 정상모드시 전력보다 상대적으로 낮은 전력으로 동작하는 것을 특징으로 하는 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 절전모드 조건은 제어부(110)와 관리서버(200) 사이에 동일한 환경에 기반한 네트워크 유지 신호가 일정 시간 동안 송수신되는 조건인 것을 특징으로 하는 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 b) 단계는 제어부(110)가 절전모드로 전환됨에 따라, 주변 영상을 촬영하는 카메라(150)와, 상기 주변의 환경 변화 정보를 감지하는 센서부(160)의 전원 공급을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 임베디드 시스템의 제어 방법.
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