FPGA를 이용한 다채널 비동기 통신용 IC 설계 (The Design of Multi-channel Asynchronous Communication IC Using FPGA)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 - SD / 47권 / 1호 / 28 ~ 37페이지
· 저자명 : 옥승규, 양오

초록

본 논문에서는 FPGA와 VHDL을 이용하여 다채널 비동기 통신용 IC를 설계하였다. 기존에 상용되고 있는 대부분의 비동기 통신용 IC들은 최대 1～2채널(Channel)로 구성되어 있다. 따라서 2채널 이상의 통신 시스템을 구성할 때 원가가 높아지고 구현하기도 복잡해진다. 그리고 매우 적은 송수신 버퍼(Buffer)를 가지고 있으므로 고속으로 대용량의 데이터를 전송할 경우 마이크로프로세서에 걸리는 부하가 많아지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 비동기 통신 채널 8개를 단 한개의 IC로 설계하여 원가 절감 및 기능과 성능을 향상 시키도록 설계하였으며, 송수신 버퍼의 크기를 각각 256 바이트로 설계함으로써 고속의 통신을 가능하게 하였다. 또한 통신시 오동작을 방지하기 위해 디지털(Digital) 필터 및 첵섬(Check-sum) 로직을 설계하여 신뢰성을 향상시켰으며, 채널 먹스 로직을 설계하여 각 채널별 입/출력을 자유롭게 선택하도록 하여 통신 채널에 대한 입/출력 포트를 유연하게 사용할 수 있도록 설계하였다. 이와 같이 설계된 다채널 비동기 통신 IC를 ALTERA사의 Cyclone Ⅱ Series EP2C35F672C8과 QuartusⅡ V8.1을 이용하여 로직을 합성 및 시뮬레이션 하였다. QuartusⅡ 시뮬레이션과 실험에서 성공적으로 수행되었으며, 설계된 IC의 우수성을 보이기 위해 비동기 통신 칩으로 많이 사용되고 있는 TI(Texas Instruments)사의 TL16C550A, ATMEL사의 ATmega128 범용 마이크로 콘트롤러와 수행시간 및 성능을 비교하여 본 논문에서 설계된 다채널 비동기 통신용 IC의 우수함을 확인하였다.

영어초록

In this paper, the IC (Integrated Circuit) for multi-channel asynchronous communication was designed by using FPGA and VHDL language. The existing chips for asynchronous communication that has been used commercially are composed of one to two channels. Therefore, when communication system with two channels or more is made, the cost becomes high and it becomes complicated for communication system to be realized and also has very little buffer, load that is placed into Microprocessor increases heavily in case of high speed communication or transmission of high-capacity data. The designed IC was improved the function and performance of communication system and reduced costs by designing 8 asynchronous communication channels with only one IC, and it has the size of transmitter/receiver buffer with 256 bytes respectively and consequently high speed communication became possible. To detect errors between communications, it was designed with digital filter and check-sum logic and channel MUX logic so that the malfunction can be prevented and errors can be detected more easily and input/output port regarding each communication channel can be used flexibly and consequently the reliability of system was improved. It was composed and simulated logic of VHDL described by using Cyclone Ⅱ Series EP2C35F672C8 and QuartusⅡ V8.1 of ALTERA company. In order to show the performance of designed IC, the test was conducted successfully in QuartusⅡ simulation and experiment and the excellency was compared with TL16C550A of TI (Texas Instrument) company and ATmegal28 general-purpose micro controller of ATMEL company that are used widely as chips for asynchronous communication.

참고자료

· 없음