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마이크로 컨트롤러를 이용한 LED 통신의 선택적 빔 포밍 시스템 구현에 관한 연구
A study on implementation of beam forming system for LED communication using micro controller 원문보기

통신위성우주산업연구회논문지 = The Journal of Korea Society of Communication and Sapce Technology, v.7 no.2, 2012년, pp.25 - 29  

이정훈 (서울과학기술대학교 전자 IT 미디어공학과) ,  김찬 (인텔렉추얼디스커버리(주) 경영기획팀) ,  차재상 (서울과학기술대학교 전자 IT 미디어공학과)

초록
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본 논문에서는 스텝핑 모터와 연동하여 방향 제어되는 LED 빔 포밍 통신 시스템을 HW로 구현하였다. ATMega1284 MCU를 이용하여 제어 보드를 구성하였으며, PC와 연결되는 RS232 IO와 스텝핑 모터 구동 보드 제어용 포트(Port)를 이용하여 외부 인터페이스를 구성하였다. 스텝핑 모터는 200 PWM으로 360도 회전하고 동시에 반경이 커지는 아르키메디스의 소용돌이(Archimedian Spiral) 방식을 적용하여 목표하는 지점을 선택적으로 조명할 수 있도록 하였다. 이 빔 포밍은 RS232와 연결된 PC 툴(tool)에 의해서 제어되며, ATMega1284 MCU 보드가 호스트(host) 역할을 하였다. 빔 포밍의 동작은 실제 구현된 HW/SW 기반으로 그 유용성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we implemented LED beam forming communication system controlled by stepping motor. ATMega1284 was used as a MCU of main control board which has two main external IO, one is RS232 for connection with PC, the other is PORT for connection with motor driving board. Stepping motor rotated ...

주제어

#Micro Controller   #ATMega1284 MCU   #LED communication   #Beam forming  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그러나 현재까지는 이와 관련된 연구가 많이 진행되지 않았고, 실제 HW 구현을 통한 연구 결과는 거의 찾아볼 수 없다. 따라서 본 논문에서는 ATMega1284 MCU를 이용한 제어보드를 제작하고, 스텝핑 모터에 의해서 방향 제어되는 LED 조명과 연동함으로써 스폿 조명 통신을 구현하고 그 성능을 평가하고자 한다.
  • 본 논문에서는 ATMega1284 MCU을 이용한 LED 통신 빔포밍 시스템 구현을 HW로 구현하고, PC와의 연동을 통해서 동작의 유효함을 실제 검증하였다. 스텝핑 모터를 이용한 아르키메디안 소용돌이 방식의 LED 조명은 제어하기 용이하며, 호스트 역할을 하는 ATMega1284 MCU 제어보드의 확장성으로 인하여 다양한 방식의 인터페이스를 통하여 빔 포밍 LED를 제어할 수 있다.
  • 본 절에서는 앞절에서 실제 구현한 LED 빔 포밍 제어 보드와 PC SW를 연동하여 LED 빔 포밍 시스템의 유효성을 검증하고자 한다. 그림 1과 같이 구성된 환경에서 PC가 명령(command)을 내리고 ATMega128 보드에서 해당 명령을 분석(parsing)해서 스텝핑 모터를 구동하는 과정은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LED 빔 포밍 시스템은 어떻게 나누어지며 각 역할은 무엇인가? LED 빔 포밍 시스템은 그림 1에서 보는 바와 같이 크게 세 개의 부분으로 나누어진다. 첫 번째 파트는 PC 부분이며, GUI(Graphical User Interface)를 사용하여 스텝핑 모터의 동작을 조절하는 부분으로서 RS232 통신을 통해서 ATMega1284 MCU에 명령(Command)를 보내는 역할을 한다. 두 번째 파트는 ATMega1284 MCU가 탑재된 보드로서, 빔 포밍 시스템의 호스트 역할을 하고 있다. 외부와는 RS232를 통해서 PC와 연결되며, 스텝핑 모터 구동 보드와는 커넥터(Connector)를 통해서 MCU PORT와 연결된다. 세 번째 파트는 스텝핑 모터 구동 보드로서 MCU에서 발생시켜서 전달한 클럭(Clock)을 스텝핑 모터에 전달하며, 이 클럭 비율에 따라서 모터 회전 각도가 달라지게 된다.
백열등이나 형광등의 기존 조명들이 점차 LED로 변경되고 있는 이유는 무엇인가? LED의 고효율 특성으로 인하여 백열등이나 형광등의 기존 조명들이 점차 LED로 변경되고 있다. LED는 반도체 특성을 가짐으로써 고속 점멸을 통해서 빛을 전송하여 데이터를 전송할 수 있다.
본 논문에서 메인 보드의 코어 프로세서로 마이크로 콘트롤러를 선택한 이유는 무엇인가? 마이크로 프로세서에 비해서 마이크로 콘트롤러는 칩 내에 CPU 기능과 일정한 크기의 ROM, RAM 메모리를 갖추고 있으며, 입출력 제어 회로까지 내장하고 있어서 메인 보드의 코어 프로세서로 선택하였다. MCU는 통신 포트를 내장하고 있어서 확장 기능 구현이 용이하며, 가격이 저렴하고 유연성이 좋아서 개발 시간을 줄일 수 있다는 큰 장점이 있으며, 다른 MCU과 마찬가지로 ISP 기능이 지원되는 편리함이 있다.
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참고문헌 (5)

  1. H. Elgala, R. Mesleh, H. Haas, and B. Pricope, "OFDM Visible Light Wireless Communication Based on White LEDs," in Proc. of the 64th IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), Dublin, Ireland, Apr. 22-25, 2007, pp. 2185-2189. 

  2. Jin young Kim, Yeongmin Jang , Kyesan Lee, Jaesang Cha et al. "Cooperative Transmission for LED-ID Network (doc 15-11-0504-01)" 

  3. STEVE HRANILOVIC, "Wireless Optical Communication Systems", Springer, 2005. 

  4. Huw Price, "Time's Arrow and Archimedes' point", Oxford University Press, 1997 

  5. http://www.atmel.com/Images/8272S.pdf 

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