USB 버스는 편리하게 사용할 수 있고 빠르게 데이터를 전송하는 장점이 있어서, FPGA 개발보드와 PC 사이의 표준적인 인터페이스이다. 본 논문에서는 Cypress FX3 USB 3 브릿지 칩에 대한 slave FIFO 인터페이스를 사용하여 FPGA 검증 시스템을 구현하였다. slave FIFO 인터페이스 모듈은 FIFO 구조의 호스트 인터페이스 모듈과 마스터 버스 제어기와 명령 해독기로 구성되며, FX3 브릿지 칩에 대한 스트리밍 데이터 통신과 사용자 설계 회로에 대한 메모리 맵 형태의 입출력 인터페이스를 지원한다. 설계 검증 시스템에는 Cypress FX3 칩과 Xilinx Artix FPGA (XC7A35T-1C5G3241) 칩으로 구성된 ZestSC3 보드가 사용되었다. C++ DLL 라이브러리와 비주얼 C# 언어를 사용하여 개발한 GUI 소프트웨어를 사용하여, 사용자 설계 회로에 대한 FPGA 검증 시스템이 다양한 클록 주파수 환경에서 올바로 동작함을 확인하였다. 설계한 FPGA 검증 시스템의 slave FIFO 인터페이스 회로는 모듈화 구조를 갖고 있어서 메모리맵 인터페이스를 갖는 다른 사용자 설계 회로에도 응용이 가능하다.
이동통신은 그 방식이 아날로그든 디지틀이든 같은 기능의 음성신호를 송신하고 수신하는 것이다. 아나로그형은 크게 RF 수신부, RF 송신부, 신호처리부 제어부 그리고 전원부로 나누어 진다. 통화시 송,수신이 동시에 이루어지므로 송신신호와 수신신호가 서로 간섭하지 않도록 정교환 신호 여과기가 필요하다. Philips사의 경우 몇개의 칩으로 RF/IF 변환, 아나로그 신호처리 그리고 신호제어를 할 수 있도록 설계하였고 몇몇 선두회사들은 하나의 아나로그 처리기로 baseband 아나로그 신호를 처리 할 수 있도록 설계하였다. RF 부분은 아직 별도의 PCB에 제작되는데 이유는 IF 부분의 송.수신부가 공간을 많이 차지하며, RF 부분에는 가격을 내리기 위해 개별 소자들이 많이 쓰이기 때문이다.
HDTV는 DTV에 비해 공간해상도가 4∼6배 이상됨에 따라 처리할 샘플수가 증가하게 된다. 따라서 기존의 DTV급으로 개발된 칩세트나 코덱을 그대로 HDTV 코덱 개발에 적용하기가 어렵게 된다. 따라서 HDTV의 높은 샘플링 주파수 때문에 HDTV 코덱은 화면분할 방식과 같은 새로운 코덱 구조를 가지게 되며, 그 분할된 각각은 기존의 DTV급 코덱으로 처리할 수 있게 된다. 이 때 각 대역마다 발생되는 부호화된 비트수가 다르기 때문에 일정한 전송율로 채널을 통하여 전송되기 위해서 버퍼 및 율제어 방식에 필요하게 된다. 본 논문에서는 각 대역별 영상의 특성과 버퍼 상황에 따라 적응적으로 율제어를 수행함으로써 화질의 균일성을 도모하고 부호화 효율을 증가시킬 수 있는 새로운 율제어 방식을 제안하였다. 또한 장면 전환이 발생했을 때에도 적응적으로 율제어를 수행할 수 있는 장면전환 검출 및 이를 이용한 적응적 율제어방식을 제안하였다.
본 논문은 비디오 처리를 위한 고성능의 메모리 제어기를 설계하였다. 메모리 제어기는 arbiter에 의해 제어되며 이것은 메모리 억세스를 요구하는 모듈들의 요구 신호를 받아 데이터를 전송하는 역할을 해주게 된다. 구현된 메모리 제어기는 버스를 사용하기 위한 승인을 받기 위해서 마스터와 신호를 주고 받는 MAU블록, grant 신호를 디코딩하고 컨트롤 신호의 상태를 정의한 arbiter 블록, SDRAM의 ac parameter를 저장하고 bank의 준비 여부, read/write 가능 여부, precharge와 refresh의 가능 여부를 확인하여 system과 read/write가 준비되었다는 신호를 출력, SDRAM의 실질적인 입력신호를 생성하는 memory accelerator 블록, 생성된 입력신호를 저장하고 마스터에서 직접 write data를 입력 받는 memory I/F 블록으로 구성된다. 이 메모리 제어기는 174.28MHz의 주파수로 동작하였다. 본 설계는 VHDL을 이용하여 설계되었고, ALTERA의 Quartus II를 이용하여 합성하였다. 또한 ModelSim을 이용하여 설계된 회로를 검증하였다. 구현된 하드웨어는 StatixIII EP3SE80F1152C2 칩을 사용하였다.
산업분야의 통신시스템에는 주로 RS232C 통신, RS485 통신, CAN 통신 등이 주로 사용되었다면 근래에는 고속통신이 가능하며 공장 자동화(CIM)나 시스템 통합에 편리한 이더넷통신이 사용되고 있는 추세이다. 즉, 기존의 PC와 프로세서간의 통신의 방식에서 랜 선을 이용하여 원거리에서 프로세서의 제어와 모니터가 가능하도록 구현되는 실정이다. 이더넷을 통해 연결된 시스템은 $10Mbps{\sim}100Mbps$의 빠른 속도로 모니터링과 제어가 가능하여 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 승압형 컨버터를 구현하기 위하여 마이크로프로세서는 컨버터의 입력전압과 출력전압이 필요하며 이를 마이크로프로세서 내부에 있는 12비트A/D변환기로 구현하였다. 전압 제어를 위해서 본 논문에서는 25us 마다 PWM의 ON/OFF 폭을 미리 예측한 후 타이머를 이용하여 A/D 변환을 하도록 하였다. 원 칩 마이크로프로세서인 DSP(TMS320F2812)의 PWM 기능을 이용하여 승압형 컨버터에서 출력되는 전압을 계측하여 PID 제어이론을 바탕으로 전압을 제어하였다.
소형 레이더 센서에 적용할 목적으로 W-대역의 핵심부품인 MMIC 칩을 송신기 특성에 맞게 국내설계하고 0.1㎛ GaAs pHEMT 공정으로 제작하여 이를 해외 구매한 MMIC 칩과 성능 비교하였으며, 국내개발 MMIC 중에서 저잡음 증폭기의 잡음지수, 스위치의 삽입손실 그리고 하향변환 혼합기 MMIC 칩의 이미지제어 성능은 상용칩 보다 우수한 특성을 보임을 확인할 수 있었다. 국내개발 MMIC 칩을 W-대역의 도파관 저손실 전이구조 설계 및 임피던스 정합을 통해 송신부 및 수신부에 적용하여 제작 후 성능 검증하였으며, 제작한 송신부 출력은 26.9 dBm로 측정되어 분석 결과보다 우수한 결과를 보였고 수신부의 잡음지수는 9.17 dB로 분석 결과와 근사한 측정 결과를 보였다. 결과적으로 형 레이더 센서의 송수신기에 국내 개발 MMIC 칩을 적용하는 경우, 해외 구매 MMIC 칩 적용 시보다 성능이 향상될 것으로 기대된다.
프로세서 성능향상에 일반적으로 이용되어 오던 명령어 수준의 병렬성은 이제 그 한계를 드러내고 있다. 명령어 수준의 병렬성을 이용하는데 장애가 되는 요인 중에 하나는 분기문에 의한 제어 흐름의 변화이다. 단일 칩 멀티프로세서는 쓰레드 수준의 병렬성을 이용하는 프로세서이다. 그러나 다중 쓰레드를 고려하지 않고 작성된 프로그램을 수행하는 경우에는 단일 칩 멀티프로세서의 성능을 최대한 사용할 수 없는 단점이 있다. 이와 같은 두 가지 성능 저하 요인을 극복하기 위해 본 논문에서는 다중 경로 수행 기법을 단일 칩 멀티프로세서에 적용한 분기 동시 수행 기법을 제안한다. 제안된 방법에서는 유휴 중인 프로세서를 이용하여 조건 분기의 두 흐름을 모두 수행하게 한다. 이를 통하여 분기문에 의한 제어 흐름이 끊기는 것을 막고 유휴 시간을 줄여서 프로세서의 효율을 높일 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 제시한 분기 동시 수행의 효과를 분석한 결과 분기 동시 수행으로 약 20%의 유휴 시간이 감소하였고, 분기 예측 성공률은 최대 10% 향상 되었다. 전체적으로 일반적인 단일 칩 멀티프로세서에 비해 최대 39%의 성능 향상을 이루었고, 슈퍼스칼라 프로세서에 비해 최대 27%의 성능 향상을 이루었다.
본 논문에서 응용하고자 하는 MR 유체 댐퍼는 상자성(paramagnetic) 입자를 MR 유체 내부에 분산시켜 전류에 따라 발생하는 전자석 원리를 이용하여 MR 댐퍼 내부의 유체의 항복 전달 응력의 변화 실키 수 있는 특징이 있다. 즉, 전류의 세기에 따라 MR 유체 댐퍼 내부의 마찰계수가 달라지는 현상을 이용하는 것이다. 이러한 MR 유체 댐퍼 제어에 사용하고자 하는 MCU는 마이크로칩 사의 dsPIC 칩을 이용하여 성능을 개선하고자 하며 전류제어에는 PWM을 이용하며, 외부 모니터링을 위하여 UART 통신을 이용하여 전체 시스템을 모니터링 하도록 설계하였다. 본 연구에서는 MR 유체 댐퍼와 dsPIC 칩을 사용하여 세탁기의 탈수 과정 시 발생 되는 진동 및 소음을 저감 시키도록 세탁기용 진동 및 소음방지 시스템을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 단일칩 마이크로컨트롤러를 이용하여 구현한 간단한 디지털 LCD 백라이트 인버터를 보고한다. 제안한 인버터는 냉음극형광램프(CCFL)의 점화전압을 감소시키고 전류스파이크를 제거함으로써 점화특성을 향상시켜 CCFL의 수명을 연장시킨다. 이것은 소프트스타팅 기법을 적용한 디지털 디밍제어 알고리즘을 단일칩 마이크로 컨트롤러에 구현함으로써 달성하였다. 인버터의 전력구조는 풀브리지 공진형 회로를 이용하였다. 간략한 해석 결과에 따른 설계 예를 제시하였고, 이에 근거하여 구현된 프로토타입의 실험결과는 이론적 해석과 설명이 정확하게 일치함을 보였다. 전체 시스템의 효율은 약 85%였으며, 디밍제어 동작 시에 CCFL의 점화는 전류스파이크가 없이 이루어졌고 점화전압은 기존의 구조에 비해 약 30% 정도 감소하였다.
본 논문에서는 싱글칩 마이크로컨트롤러를 이용한 고효율 공진형 플라이백 전력변환기를 제안한다. 제안한 전력변환기의 1차측은 하프브리지의 전력구조에 비대칭펄스폭변조(APWM : Asymmetrical Pulse-Width Modulation)을 적용하여 공진형 스위칭을 수행한다. 그리고 2차측은 다이오드 플라이백정류기 전력구조를 이용하고 영전류스위칭(ZCS : Zero Current Switching)으로 동작한다. 그리하여 제안한 컨버터는 고효율을 달성한다. 제안한 컨버터는 제어와 구동을 위하여 싱글칩 마이크로컨트롤러와 부트스랩 회로를 각각 이용하므로 전체적 구조가 매우 간단하다. 본 논문에서는 먼저, 제안한 전력변환기의 전력회로의 동작을 동작모드 별로 설명하고 정상상태 해석을 보인다. 그리고 제안한 전력변환기를 동작시키는 소프트웨어 제어 알고리즘과 구동회로에 관하여 설명하며, 그 후 각 설명에 근거하여 제작된 프로토타입의 실험결과를 통하여 제안한 전력변환기의 동작 특성을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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