• ETRI Journal
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• 제34권4호
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• pp.553-563
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• 2012

Serial peripheral interface (SPI) has been identified as a bottleneck in many wireless sensing systems today. SPI is used almost universally as the physical connection between the microcontroller unit (MCU) and radios, storage devices, and many types of sensors. Virtually all wireless sensor nodes today perform up to twice as many bus transactions as necessary to transfer a given piece of data, as an MCU must serve as the bus master in all transactions. To eliminate this bottleneck, we propose the master-handoff protocol. After the MCU initiates reading from the source slave device and writing to the sink slave device, the MCU as a master becomes a slave, and either the source or the sink slave becomes the temporary master. Experiment results show that this master-handoff technique not only cuts the data transfer time in half, but, more importantly, also enables a superlinear energy reduction.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.437-444
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• 2022

본 논문에서는 차량용 반도체에서 CRC 검사를 통해 전송 오류를 검출할 수 있는 SPI 버스 및 I2C 버스를 제안한다. 차량용 반도체에서는 전송에 오류가 발생하여 잘못된 값이 전달되는 경우 치명적인 결과가 발생한다. LIN 버스, CAN 버스와는 다르게 SPI와 I2C 등 구조가 간단한 직렬 인터페이스에서는 전송 오류를 검출하는 방법이 없기 때문에 직렬 인터페이스에 적용할 전송 오류 검출방법을 제시할 필요가 있다. 본 논문에서는 SPI 및 I2C의 통신 프로토콜에 CRC 검사를 사용하여 전송 오류를 검출하는 방법을 제시하고 이를 FPGA로 설계하여 효과적으로 오류를 검출할 수 있음을 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
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• pp.903-906
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• 2009

본 연구에서는 임베디드 시스템, 특히 블루투스 베이스밴드에서 사용이 가능한 고속 직렬 포트 인터페이스를 설계하였다. 인터페이스는 ARM 프로세서를 응용할 수 있는 AMBA APB에 호환될 수 있도록 설계하였으며, 8비트 형태로 외부 디바이스와 코프로세서 간 데이터와 명령을 전송할 수 있다. 오류 정정을 위하여, CRC를 적용하였고 멀티미디어 카드를 위한 인터페이스도 제공하였다. 설계한 직렬 포트 인터페이스는 자동합성하여 P&R을 수행하였다. 결과물은 Altera FPGA로 구현하였으며 25MHz에서 정상동작하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.273-278
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• 2012

본 연구에서는 임베디드 시스템에서 많이 사용되는 대용량 플래쉬 메모리 모듈 중 멀티미디어카드 (MMC; Multi-Media Card)와 마이크로프로세서간 데이터를 송수신 할 수 있는 SPI (serial peripheral interface) 버스 인터페이스를 설계하였다. 제안하는 구조는 AMBA 버스구조의 APB 저전력 버스에 호환되도록 설계하였다. 임베디드 시스템에 OS를 탑재하게 되면 여러 가지 주변기기들을 제어하기는 쉬워지지만 하드웨어와 소프트웨어의 덩치가 커져 결국 시스템 성능에 부담스런 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 OS를 사용하지 않는 임베디드 시스템에 멀티미디어카드를 인터페이스하기 위하여 SPI 통신 개념을 도입하였고, FPGA로 구현하였다. 설계한 SPI 모듈은 Altera QuartusII 툴을 사용하여 자동 합성하여 P&R을 수행하였다. 결과물은 Altera CycloneII FPGA로 구현하였으며 타겟으로 정한 25MHz에서 충분히 동작 가능하다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.368-378
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• 2023

LED 매트릭스를 사용하는 차량용 헤드램프에서 LED의 디지털 제어는 I2C, SPI 등의 저가격 저속 직렬 버스를 사용하여 왔으나 헤드램프의 해상도가 증가하면서 LED 제어를 위해 전송해야 하는 데이터의 양이 너무 많아 제어 버스의 전송 능력을 초과하게 된다. 본 논문에서는 새로운 차량용 LED 매트릭스 헤드램프 제어 프로토콜인 HLCP(Headlamp LED Control Protocol)을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 많은 LED를 하나의 명령어로 제어하는 명령어를 사용하여 I2C 버스를 거의 그대로 사용하면서도 훨씬 많은 LED를 제어할 수 있다. 제안하는 프로토콜을 수행하는 컨트롤러를 Verilog HDL로 구현 및 검증하였으며 시뮬레이션 결과 LED 매트릭스 헤드램프를 I2C나 SPI보다 효율적으로 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(1)
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• pp.287-290
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• 2002

This paper rotates to tile FPGA that is reffered to as the UTOSPI. The design goal of the FPGA is to convert the UTOPIA-3 bus interface to the SPI-3 bus interface, so that the SAR chips on the ATM interface board can be interfaced to the packet processor through this FPGA. We Propose a new architecture that has two Dual Port RAMs and flow control signals. To buffer data, the UTOSPI has a Dual port RAM in the receive direction and the same size of that in the transmit direction. This design has been implemented, compiled, and tested using a Xilinx Virtex-I XCV-300E FPGA.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제16권2호
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• pp.161-170
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• 2017

발리스는 열차의 안전한 운행을 위하여 철도의 레일 사이에 설치하여 운영하는 장치로, 텔레그램이라 칭하는 정보(거리 구배 속도 임시 속도제한 등의 가변정보)를 무선으로 통과하는 열차에 전송하는 기능을 갖는다. 본 연구는 이에 필요한 DBPL 인코더의 설계에 대한 것이다. 일반적으로 발리스를 위한 DBPL 인코더는 전용 ASIC이나 FPGA를 통하여 구현하고 있으나, 본 연구에서는 범용의 저전력 마이크로컨트롤러(STM32L4 Series)를 활용하여 설계하였다. 본 연구의 DBPL인코더는 펌웨어 방식의 논리적 1차 처리 수단과 마이크로컨트롤러 내장 SPI Bus 등을 이용한 물리적 출력수단으로 구분하여 설계하였다. 본 연구의 DBPL 인코더는 유로발리스 표준에서 요구하는 564.48Kbps의 속도로 동작 가능함을 확인하였다.

• 실천공학교육논문지
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• 제8권2호
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• pp.111-120
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• 2016

여러 가지 센서를 이용한 IOT(Internet Of Thing) 시스템의 FPGA 설계용 교육장비를 소개한다. 센서들은 다양한 출력 방식을 가지고 있어서 출력 방식에 따른 센서 인터페이스 컨트롤러를 FPGA 상에서 설계가 필요하다. 본 장비는 아날로그 출력인 경우에 FPGA(Field Programmable Gate Array)내에 있는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 방식과 디지털 출력인 경우에 $I^2C$(Inter-Integrated Circuit), SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 통신방식 및 GPIO(General-Purpose Input/Output)를 통해 사용한 방식에 따른 여러 가지 센서 인터페이스 컨트롤러의 설계가 가능하다. 이미지 센서를 이용해서 영상 처리 하드웨어 설계가 가능하고 더불어 영상 및 영상처리 결과를 모니터에 출력하는 VGA(Video Graphics Array) 컨트롤러 설계도 가능하다. 본 장비는 유,무선 네트워크에 통신이 가능한 IOT 시스템을 위해서 한 칩에 디지털 하드웨어와 Linux System을 결합한SOC(System on Chip) 설계가 가능하다. 이 장비를 이용해서 "이미지센서 기반의 하드웨어 설계와 가속도센서 기반의 하드웨어 설계"의 사례를 소개하고 그 설계를 기반으로 "FPGA를 이용한 디지털시스템 설계" 교과목의 교육 가능한 사례를 소개한다. 학생들에 의해서 새롭게 설계한 하드웨어를 본 FPGA를 이용해서 하드웨어 장비에 적용시키는 능력을 배양할 수 있고, 또한 개념설계, 부분설계, 상세설계를 통해서 FPGA 기반 하드웨어의 창의적 종합설계 능력을 키울 수 있다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.1826-1829
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• 2005

Recent advancement in wireless communications and electronics has enabled the development of low power sensor network. Wireless sensor network are often used in remote monitoring control applications, health care, security and environmental monitoring. Wireless sensor networks are an emerging technology consisting of small, low-power, and low-cost devices that integrate limited computation, sensing, and radio communication capabilities. Sensor network platform for health care has been designed, fabricated and tested. This system consists of an embedded micro-controller, Radio Frequency (RF) transceiver, power management, I/O expansion, and serial communication (RS-232). The hardware platform uses Atmel ATmega128L 8-bit ultra low power RISC processor with 128KB flash memory as the program memory and 4KB SRAM as the data memory. The radio transceiver (Chipcon CC1000) operates in the ISM band at 433MHz or 916MHz with a maximum data rate of 76.8kbps. Also, the indoor radio range is approximately 20-30m. When many sensors have to communicate with the controller, standard communication interfaces such as Serial Peripheral Interface (SPI) or Integrated Circuit ($I^{2}C$) allow sharing a single communication bus. With its low power, the smallest and low cost design, the wireless sensor network system and wireless sensing electronics to collect health-related information of human vitality and main physiological parameters (ECG, Temperature, Perspiration, Blood Pressure and some more vitality parameters, etc.)