본 논문에서는 비상 디젤 엔진 발전기 제어 및 모니터링을 위해 제안된 디지털 기반의 입/출력 인터페이스 회로를 소매한다. 비상 발전기의 동작 상태를 모니터링 하고 제어하기 위해 제어 및 감시 회로는 5개의 아날로그 입력 채널과 2개의 픽업(Pick-up)코일 계측 회로, 브로컨 와이어(Broken Wire) 감지 기능을 가지는 10개의 디지털 입력 채널 및 7개의 릴레이 제어 신호 출력 채널이 요구된다. 본 연구에서는 아날로그 입력 단에 간단한 필터 회로와 포토커플러, 비교기 회로를 이용하여 입력 신호에 대한 신호처리를 수행하였으며, 중요한 릴레이 출력 신호들은 이중으로 단속될 수 있도록 설계하여 오동작을 철저히 방지하였다. 그리고 픽업코일 신호를 디지털 처리하는 회로를 적용하여 속도 신호 입력의 정확성을 향상 시켰다.
본 논문에서는 선박용 비상 디젤 엔진 발전기 제어 및 모니터링을 위해 제안된 디지털 기반의 입/출력 인터페이스 회로를 소개한다. 선박용 비상 발전기의 동작 상태를 모니터링 하고 제어하기 위해 제어 및 감시 회로는 5개의 아날로그 입력 채널과 2개의 픽업(Pick-up) 코일 계측 회로, 브로컨 와이어(Broken Wire) 감지 기능을 가지는 10개의 디지털 입력 채널 및 7개의 릴레이 제어 신호 출력 채널이 요구된다. 본 연구에서는 아날로그 입력 단에 간단한 필터 회로와 포토커플러, 비교기 회로를 이용하여 입력신호에 대한 신호처리를 수행하였으며, 중요한 릴레이 출력 신호들은 이중으로 단속될 수 있도록 설계하여 오동작을 철저히 방지하였다. 그리고 픽업코일 신호를 디지털 처리하는 회로를 적용하여 속도 신호 입력의 정확성을 향상 시켰다.
이 논문은 블라인드 오버샘플링(Blind Oversampling) 기법을 이용한 가변적인 속도 클록 데이터 복원 회로 설계에 관한 내용을 제시하고 있다. 클록 데이터 복원 회로는 기본적으로 클록 복원과 데이터 복원 회로로 구성되어 있다. 클록 복원 회로는 넓은 범위를 가지는 전압 제어 발진기(Wide Range VCO)와 밴드 선택(Band Selection) 기법을 복합적으로 사용하여 구현하였고 데이터 복원 회로는 머저리티 보팅(Majority Voting) 방식을 이용하는 디지털 회로로 제안하여 저전력 및 작은 면적으로 구성하였다. 넓은 범위를 가지는 전압 제어 발진기와 데이터 복원회로를 디지털로 구현함으로써 저전력으로 가변적인 속도 클록 데이터 복원회로 구현이 가능하였다. 설계된 회로는 약 10bps에서 2Mbps 범위에서 동작한다. 전체 전력 소비는 1MHz 클록에서 약 4.4mW의 전력을 소비한다. 공급전압은 1.2V 이며 제작된 코어의 면적은 $120{\mu}m{\times}75{\mu}m$ 이고 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정에서 제작되었다.
QCA는 현재 초고집적 저전력 디지털 시스템 구현 기술의 왕좌를 차지하고 있는 CMOS의 자리를 상속받을 가장 장래성 있는 차세대 나노 전자 소자 중 하나이다. QCA 셀의 하드웨어 기본 동작은 이미 1990년대 후반에 실험을 통하여 증명되었다. 또한 회로를 설계할 수 있는 전용설계 도구와 시뮬레이터도 개발되었다. 그러나 기존의 QCA 설계 기술은 초대규모 설계에 대한 준비가 부족하다. 본 논문은 기존의 대규모 CMOS 설계에서 사용되었던 검증 방법들과 도구를 QCA 설계에서 그대로 활용할 수 있는 새로운 접근 방법을 제시한다. 첫째로 셀 배치를 미리 정의된 구조에서 벗어나지 않도록 엄격하게 제한함으로써 항상 일관성 있는 디지털 동작을 보장하는 설계 규칙을 제안한다. 다음, QCA 설계의 게이트 및 상호연결 구조를 인식한 후 다수결 게이트의 입력 경로 균형과 잡음 증폭 방지 등을 포함하는 신호 충실도 보장 조건을 검사한다. 마지막으로 디지털 논리를 추출하여 OpenAccess 공통 데이터베이스로 저장하면 이미 CMOS 설계에서 사용되고 있는 풍부한 검증 툴과 연결되어 그들을 사용할 수 있게 된다. 제안된 방식을 검증하기 위해 2-비트 가산기 및 비트-직렬 가산기, 그리고 ALU 비트 슬라이스를 설계하였다. 디지털 논리를 추출하여 Verilog 넷 리스트를 생성시킨 후 상업용 소프트웨어로 시뮬레이션 하였다.
본 논문에서는 디지털논리회로의 여러 가지 원리를 이해하고 확인해보기 위해 비주얼베이직의 ActiveX 컨트롤을 이용하여 단순화된 웹 기반 디지털 시뮬레이터를 개발하였다. 개발된 디지털시뮬레이터는 디지털 논리회로 학습에 있어 필수적인 기능만이 구현되었으며, 학습자가 스스로 구성한 디지털 회로를 직접 웹상에서 시뮬레이션 해 봄으로써 디지털시스템에 대한 설계 및 해석이 가능하도록 제작되었다. 개발된 디지털 시뮬레이터가 디지털 논리회로에 대한 멀티미디어 컨텐츠와 함께 웹에 제공된다면 교육현장에서 교육보조도구로써 활용이 가능하고 또한 학습효율의 극대화를 이를 수 있으리라 생각된다. 제안된 시뮬레이터의 유효성을 입증하기 위해 몇 가지 디지털 논리회로에 대한 시뮬레이션 결과를 제시하였다.
LED구동회로및 제어회로를 개발하였다. 개발된 LED구동회로는 새로운 PWM회로를 가지고 있으며 LED열의 디밍, 전류 및 온도제어 및 통신 기능을 할 수 있다. 개발된 PWM회로는 기본적인 디지털 논리소자를 사용하여 만들어 질 수 있는 두 개의 링 발진기와 한 개의 카운터로 구성되어 있다. 부가적으로 이 회로는 온-오프 제어 모드, 비상모드, 전력절감모드를 가지고 있으며 직열통신을 이용해서 제어된다. 설계 된 PWM 발생기와 제어회로는 마그나칩/하이닉스의 디지털 공정을 이용하여 제작되었다. 제작된 칩은 LED구동장치와 제어기 보드에 장착되어 테스트 되었으며 성공적으로 동작하였다.
휴대폰 멀티미디어의 또 다른 세계를 열어줄 VIS(Vector Image Service)에 대해서 3회에 걸쳐 설명하고자 한다. VIS는 네오엠텔에서 제공하는 무선인터넷 토탈 멀티미디어 솔루션으로 '사용자에게 더 많은 편리함과 즐거움을'이라는 설계원칙을 갖고 모든 휴대폰 멀티미디어 서비스를 구현할 수 있도록 설계됐으며, 현재 서비스되고 있는 기존 기능들도 포함하고 있다. 첫회에는 VIS가 서비스되고 있는 단말기, 무선인터넷 멀티미디어 서비스 등 무선인터넷의 현 상황을 간략히 정리하고, 그 흐름속에서 VIS의 개요를 설명하기로 한다. 또 2회와 3회에서는 VIS의 실제 기술적인 내용과 서비스 측면을 정리하고 무선인터넷 멀티미이어 솔루션으로서의 VIS의 의미와 앞으로의 방향에 대해서 정리하기로 한다.
본 논문에선 리드 솔로몬 복호기의 오류갯수를 판별하는 마이크로콘트롤러의 새로운 설계법을 제시한다. 본 설계법을 통해 기존보다 빠르고 훨씬 회로량이 줄어든 최적화된 오류갯수 판별기용 산술논리연산장치회로를 설계할 수 있었다. 이 리드솔로몬 복호기는 거의 모든 디지털 통신 및 가전기기의 데이터 보존기기의 보호장치로 사용되어질 수 있다. 여기서는 제곱계산회로의 최소화가 가능해 병렬처리를 통해 오류갯수 판별기의 최적화를 이룰 수 있었다.
본 논문에서는 여러 디지털 신호의 크기를 비교하기 위한 알고리즘 및 디지털 회로를 제안한다. 제안하고자 하는 알고리즘은 여러 입력을 동시에 비교한 후에 간단한 디지털 논리 함수를 이용하여 그 입력들 중에서 가장 큰 값(혹은 가장 작은 값)을 검출하는 방법을 제공할 수 있다. 이 방식의 단점은 하드웨어 자원이 증가하는 것인데, 이를 위해 중복된 논리동작을 재사용하는 방법을 제안한다. 제안하고자 하는 방식은 회로 속도의 증가, 즉 지연시간의 감소에 초점을 맞추었다. 제안한 비교 알고리즘은 HDL로 구현한 후에 Altera사의 Cyclone III EP3C40F324A7 FPGA 환경에서 실험하였다. 4입력의 경우에 1.20배의 하드웨어 자원을 사용하면서 1.66배 만큼 동작 속도를 증가시킬 수 있다. 또한 8입력의 경우에는 2.15배의 하드웨어 자원을 사용하면서 2.29배로 동작 속도를 증가시킬 수 있다.
본 논문은 상용 툴인 OrCAD에서 생성한 디지털 회로의 EDIF 네트리스트를 이용하여 디지털 회로를 PLD로 구현하기 위한 PLD 설계 툴을 개발하였다. EDIF 네트리스트를 이용하여 디지털 회로를 PLD로 구현하기 위해 각 셀(cell)간의 연결정보를 추출하는 연결정보 추출기(JIE)오 피드백(feedback)의 존재여부를 검색하는 피드백 노드 검출기(FND), 부울식을 생성하는 등의 알고리즘(BEG)들을 제안하였다. 또한 생성한 부울식을 최소화한 후, 최소화한 부울식의 입출력 변수 개수와 OR 텀의 수와 출력 특성을 고려하여 적합한 PLD 소자를 자동 선정하는 Auto select 기능과 상용 툴인 MyPLD에서 현재 제공하고 있는 PLD들 보다 용량이 큰 EPLD 타입의 GAL6001과 GAL6002의 JEDEC 파일 생성알고리즘도 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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