적외선 데이터 통신

목차

서론
1.어떻게 하면 Desktop PC와의 연결에 적외선 Data 통신을 가능하게 할 것인가?
1.1 적외선(Infrared)는 전자기파이며 무선파와 광파의 성격을 모두 가지고 있다.
1.2. IrDA(Infrared Data Association) IrDA의 개요
1.3 적외선 변조 방식 (IrDA 1.0)
1.4 IrDA ver 1.0 변조방식에 맞춘 Encoder/Decoder 의 설계

본론
2.PC의 직렬 포트 (RS-232)
2.1 RS-232의 신호 레벨 결정
2.2 PC의 신호 레벨의 조절 ( MAX232 )
2.3 전압 레벨
2.4 MAX232와 PC직렬 포트와의 연결

3.1 1.8432MHz 의 오실레이터 사용
3.2 HBE-DTK-20k240 FPGA 트레이닝 키트
3.3 VHDL로 구현한 IrDA ver 1.0의 Encoder/Decoder 프로그램
3.4 Encoder 프로그램
3.5 Decoder 프로그램
3.6 시뮬레이션 결과
3.7 Encoder/Decoder 의 실제 파형
3.8 Encoder의 실제 파형
3.9 Decoder의 실제 파형

4.1 적외선 Transceiver (HSDL-3000)
4.2 HSDL-3000
4.3 Transceiver의 실제 동작

5.1 사용한 소자와 부품
5.2 OrCAD로 작업한 전체 회로도
5.3 완성된 회로

결 론

본문내용

위쪽의 신호를 Encoding한 신호이다. '0'(high level) 하나당 8개의 펄스가 보인다.
3.9 Decoder의 실제 파형
1) '0' 과 '1'이 계속 바뀌는 신호를 수신했을 때 Decoding된 신호
[그림 15.] 신호의 Decoding
[그림 15.]에서 위쪽의 파형은 115.2kbps 매 비트마다 '0'과 '1' 로 바뀌는 신호의 Encoding된 신호이고 아래쪽 파형은 Encoding된 신호를 Decoding하고 PC에 맞게 신호레벨을 바꿔준 것이다.
2) '0' 8번 '1' 8번 수신하였을 때 Decoding된 신호
[그림 16.] Encoding된 신호의 Decoding
[그림 16.]에서 위쪽의 파형은 115.2kbps 의 신호가 8비트 마다 '0' 과 '1'로 바뀔 때 Encoding된 신호이고, 아래쪽 파형은 Encoding된 신호를 Decoding하고 PC에 맞게 신호레벨을 바꿔준 것이다.
4.1 적외선 Transceiver (HSDL-3000)
적외선 Transceiver란 적외선 LED, PIN 포토다이오드와 LED 구동회로, 수신회로, 증폭기를 집적한 것을 말하며, Agilent사의 HSDL-30000 모델을 사용하였다.
4.2 HSDL-3000
HSDL-3000은 PCB 소자로 다리간격이 매우 좁아 일반 만능기판에는 납땜하기가 어려워서 변환 보드를 사용하였다.
[그림 17.]변환 보드 위에 납땜한 HSDL-3000
4.3 Transceiver의 실제 동작
[그림 18.] Transceiver 실제 동작 파형
[그림 18.] 에서 위쪽 파형은 Encoder를 거친 IrDA 1.0 규격의 신호이고 아래쪽 파형은 Transceiver를 통해 수신한 파형이다.
Transceiver의 수신단의 출력은 5V를 유지하다가 적외선 신호를 수신하는 동안 0V로 떨어지게 된다.
5. 실제회로 구성 (H/W 작업)
H/W는 5부분으로 나누어진다.
1. 4.1절의 변환보드에 작업한 적외선 Transceiver (HSDL-3000)
2. HSDL-3000 구동회로
3. MAX-232 구성회로
4. 오실레이터 부
5. RS-232연결 포트와 트레이닝 키트와의 연결부
회로 구성 시 적외선 Transceiver의 구동회로와 다른 부분의 전원을 따로 분리해서 사용하였다. 또한 9PIN 커넥터를 사용하여 PC와 연결하고, 50PIN 커넥터를 사용하여 트레이닝 키트와 연결하도록 설계하였다.
5.1 사용한 소자와 부품
소자, 부품명
용량 및 종류
C1
100nF
C2
100nF
C3
100nF
C4
0.47 μF 20%, Ceramic
C6
6.8 μF 20%, Tantalum
C7
100nF
R1
6.8kΩ
OSC
1.8432MHz
Transceiver
HSDL-3000
vcc1,2
+5V
VHDL
HBE-DTK-20k240
기타
MAX232CPE
50 pin 커넥터
9 Pin 커넥터
9pin 연결 포트
[표 1.] 사용한 소자와 부품
5.2 OrCAD로 작업한 전체 회로도
[그림 19.]OrCAD로 작업한 전체 회로도
5.3 완성된 회로
[그림 20.]완성된 회로
[그림 21.]PC와의 연결
[그림 22.] TEXT 전송 모습
[그림 26.]에서 VCC2를 파워 서플라이에서 5V로 맞추어 넣었다. 그리고 50PIN 커넥터를 이용하여 트레이닝 키트의 확장 포트와 연결하였고 9PIN 커넥터로 PC의 직렬 포트와 연결하였다.
실험을 통해서 최대 전송거리가 0.5m임을 알았다. IrDA 1.0 규격상 최대거리 1m에는 못 미치는 거리이다.
6. PC의 연결 TEXT 전송
완성된 회로와 트레이닝 키트 PC를 모두 연결한 후 TEXT를 전송해 보았다. 전송프로그램으로는 Microsoft windows에 있는 하이퍼터미널을 사용하였다. 다음은 연결과정을 나타낸 그림이다. 사용한 직렬 포트를 설정해주고 전송속도 115.2kbps, 데이터 비트, 패리티 비트 없음, 흐름 컨트롤 없음 송수신단 모두 같게 설정한다.
[그림23.] Com1에 연결
[그림 24.] 송신단 수신단 모두 115.2kpbs로 동기화
[그림 25.] 전송한 TEXT
[그림 26.] 수신한 TEXT
[그림 25.] 에서 전송하고자 했던 TEXT 비해서 [그림 26.]에는 많은 수의 에러가 보인다. 그래서 한 문자를 연속해서 보내 보았다.
결 론
VHDL 프로그램을 시뮬레이션 하는 과정에서는 아무런 문제가 발생하지 않았으나 실제로 회로를 꾸미고 TEXT를 전송한 결과 에러가 발생했다. 에러를 발생시키는 이유를 몇 가지 유추해보면 첫째 회로상의 전기신호에 끼인 잡음인데 1bit의 3/16 만을 전송하는 IrDA 1.0 신호를 오실로스코프로 찍어보면 하강 에지 부분에 1V 정도의 에러가 발생하여 수신된 전기신호의 폭을 늘어나게 한 것을 볼 수 있다. 둘째는 1.8432MHz의 오실레이터의 사용인데 VHDL 프로그램이 오실레이터 clock의 숫자를 카운트하면서 동작하므로 오실레이터가 115.2kbps의 신호에 정확한 타이밍을 제공해야 한다는 점이다. TEXT 전송에서 에러가 발생하여 처음 계획했던 파일의 전송은 불가능하다고 판단된다.
적외선 통신의 특징상 패리티 비트와 같은 에러 검출 및 정정 코드가 없다는 점을 생각해 볼 때 H/W 제작 과정에서 생긴 문제점들을 해결해야만 한다.
비록 당초의 계획을 모두다 완수할 수는 없었지만, 이번 논문과 졸업작품을 제작하는 과정이 그동안 배워온 이론을 실제 H/W로 만들어 보는 좋은 기회 가 되었고, 제작 과정 중에 발생한 여러 문제점들을 해결해 나가는 과정에서 많은 것을 배울 수 있었다고 생각한다.
*참고문헌*
[1] 박세현 : 디지털시스템 설계를 위한 VHDL기본과 활용
도서 출판 그린
[2] 강민수 외 5명 : Digital circuit desian using VHDL
한올 출판사
[3] 박선호 : IrDA 규격 해설과 적외선 DATA 통신 설계 국제
테크노 정보 연구소
[4] 전자기술 98년 5월 : 적외선을 주목하라 IrDA 프로토콜
(주)첨 단
[5] Agilent : HSDL-3000 (Data Sheet)

키워드

적외선변조방식,   PC의 직렬 포트,   회로,   전자기파,   무선파,   변조방식