KR101842676B1 - 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치 - Google Patents

단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단말기와 외부 확장기기를 연결하여 외부 확장 기기의 검출 정보를 단말기에서 확인하거나 또는 상기 단말기를 통해 상기 외부 확장기기를 제어할 수 있는 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치는 접속부를 구비하여 상기 접속부로부터 수신된 데이터를 단말기에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하는 입/출력포트 및 상기 입/출력포트에서 수신된 데이터를 상기 접속부를 통해 출력하는 범용 인터페이스; 일단의 제1포트는 상기 입/출력포트와 연결되고 타단의 제2 포트는 상기 단말기의 통신포트에 연결되어 착탈 가능하게 구성되는 커넥터; 및 상기 범용 인터페이스의 접속부에 접속되어 검출 데이터를 전송하거나, 상기 접속부로부터 수신된 제어신호에 따라 동작을 수행하는 슬레이브 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치{INTERFACE DEVICE FOR FUNCTION EXPANSION OF TERMINALS}
본 발명은 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사물인터넷 분야에서 데이터 수집을 위해 단말기와 외부 확장기기를 연결하여 외부 확장기기의 검출 정보를 단말기에서 확인하거나 또는 상기 단말기기를 통해 상기 외부 확장기기를 제어할 수 있는 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에 관한 것이다.
통상적으로 설비를 운영하거나 사물인터넷(IoT, Internet of Things)을 구현하고자 함에 있어서 주변 환경상태나 주변 기기의 동작 상태를 관리하고 확인하기 위해서는 주기적으로 현장 및 장비상태를 확인하고 기록하거나, 원격지에 설치된 환경설비 또는 주변 기기와 통신을 통하여 모니터링을 하기도 한다.
이러한 확인 방법에서는 인적 자원이 필요함은 물론, 관리에 많은 시간과 경제적 비용이 소모되는 단점이 있고, 다양한 주변 기기를 구비해야 하며, 이러한 주변 기기와의 통신이 가능한 상태를 유지해야 한다.
이에, 주변 기기를 통해 현장의 환경상태를 파악하기 위해 활용되는 대표적인 장치로서, 임베디드 형태인 아두이노(Arduino), 라즈베리 파이(Raspberry Pi) 및 비글본(Beaglebone) 등이 있다.
상기 장치들은 오픈 소스를 지향하는 마이크로 컨트롤러(micro controller)를 내장한 기기 제어용 장치들에 관한 것으로서, 컴퓨터 메인보드의 단순 버전으로 제작되고, 상기 기판에 다양한 센서나 부품 등의 장치를 연결할 수 있는 특징이 있다. 이에, 상기 장치를 컴퓨터와 연결해 소프트웨어를 로드하면 기판에 연결된 센서/부품에 대한 상태를 컴퓨터에 로드된 소프트웨어에 의해서 모니터에 표시하게 된다.
그러나 상기의 장치는 개발 및 테스트에 용이한 장점이 있으나, 컴퓨터, 모니터 및 전원장치 등과 연동되어야 하기 때문에 이동성에 제약이 많고, 현장 상태를 파악하기 위한 전문적인 조작이 요구되는 단점이 있다.
한편, 등록특허공보 제10-0886770호에는 다기종의 휴대형 통신기기를 위한 확장 장치가 개시되어 있다.
상기 기술은 휴대형 통신기기와 착탈이 가능하며 휴대형 통신기기의 데이터 통신 포트와 연결하기 위한 통신기기 인터페이스부 및 상기 통신기기 인터페이스부와 착탈이 가능하며, 상기 휴대형 통신기기의 기능 또는 용량의 확장을 위한 동작을 수행하기 위한 확장 장치 본체부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 공개특허공보 제10-2013-0142974호에는 스마트폰용 기능확장 인터페이스장치가 개시되어 있다.
상기 기술은 스마트폰의 외부 인터페이스 연결부에 연결되어 스마트폰의 특정 어플리케이션을 한번에 작동시키는 스위치를 구비하고, 보조 배터리를 연결하여 사용하거나 차량용 충전 거치대 등의 전원 연결부에 연결하여 사용할 수 있으며, 다른 외부기기와 연결하여 데이터를 주고받거나 스마트폰의 무선통신을 보완하기 위해 근거리 무선통신 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 종래의 기술들은 스마트폰(단말기)의 내부에 채용된 기능을 외부에 전달하여 표시하거나 또는 스마트폰(단말기) 내부 기능을 보조하는 역할을 수행하는 것에 한정되어 있는 기술로서, 새로운 기능을 추가할 때마다 상기 기능을 수행할 수 있는 하드웨어를 개발해야 하는 단점이 있다.
이에, 현재 종래의 장치에서 채용되지 않아 신규로 추가할 기능이나 미래에 발생할 새로운 기능을 기존 장치인 단말기에 즉각적으로 연결하여 확장 가능하도록 하는 유연한 확장 및 데이터 수집이 요구되며, 이에 더하여 외부장치와의 원활한 통신을 수행하기 위한 인터페이스 변환 기술이 요구된다.
KR 10-0886770 B1 (2009. 02. 25. 등록) KR 10-2013-0142974 A (2013. 12. 30. 공개)
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 사물인터넷 분야에서 데이터 수집을 위해 단말기와 외부 확장기기를 연결하여 단말기에서 외부 확장기기의 데이터를 확인할 수 있는 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 단말기에 채용되지 않은 다양한 환경의 앱(Application)을 개발할 수 있는 여건을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치는 접속부를 구비하여 상기 접속부로부터 수신된 데이터를 단말기에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하는 입/출력포트 및 상기 입/출력포트에서 수신된 데이터를 상기 접속부를 통해 출력하는 범용 인터페이스; 일단의 제1포트는 상기 입/출력포트와 연결되고 타단의 제2 포트는 상기 단말기의 통신포트에 연결되어 착탈 가능하게 구성되는 커넥터; 및 상기 범용 인터페이스의 접속부에 접속되어 검출 데이터를 전송하거나, 상기 접속부로부터 수신된 제어신호에 따라 동작을 수행하는 슬레이브 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 범용 인터페이스에는 상기 단말기와 무선통신을 수행하는 무선통신모듈이 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 슬레이브 인터페이스는 공기 중의 유기화합물을 검출하는 VOC 슬레이브 인터페이스, 공기 중의 이산화탄소를 검출하는 CO2 슬레이브 인터페이스, 온도와 습도를 검출하는 온습도 슬레이브 인터페이스, 디지털 입력 및 출력을 수행하는 디지털 I/O 슬레이브 인터페이스, 고도를 검출하는 고도 슬레이브 인터페이스, 각속도를 검출하는 각속도 슬레이브 인터페이스 또는 진동을 검출하는 진동 슬레이브 인터페이스 중에서 선택된 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 범용 인터페이스는 통신프로토콜 변환 소프트웨어가 탑재되며, 상기 탑재된 통신프로토콜 변환 소프트웨어에 의해 상기 접속부에서 수신된 데이터를 시리얼 통신규약에 따른 데이터 신호로 변환하거나 상기 시리얼 통신규약에 따른 데이터를 상기 접속된 슬레이브 인터페이스에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 출력되는 시리얼 데이터 신호를 설정 정보에 따라 직접 출력하거나 또는 컨버터를 통해 출력하는 스위칭부; 및 상기 스위칭부에서 출력되는 시리얼 데이터를 상기 단말기에서 읽기 가능한 데이터로 변환하거나 상기 단말기로부터 수신된 데이터를 시리얼 데이터로 변환하는 입/출력 인터페이스부로 구성될 수 있다.
또한, 상기 입/출력 인터페이스부는 시리얼 데이터 사이의 통신을 수행하는 유에스비모듈; 및 정해진 통신 속도(bad rate)에 따라 패러럴 데이터(parallel data)와 비트 단위의 시리얼 데이터(serial data)로 상호 변환하는 유아트모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 범용 인터페이스에 결합된 슬레이브 인터페이스로부터 전송된 데이터를 단말기에서 용이하게 확인할 수 있으므로, 주변의 환경 정보를 직접 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 범용 인터페이스에 적용되는 센서 또는 I/O 장치의 출력 신호는 단말기에서 읽기 가능한 신호로 변환하여 출력되고, 단말기에서 출력되는 신호는 상기 채용된 센서 또는 I/O 장치에서 읽기 가능한 신호로 변환되어 전송됨으로써, 다양한 출력신호를 가지는 센서를 포함한 하드웨어가 적용될 수 있는 장점이 있다.
아울러, 단말기를 이용한 사물인터넷과 관련된 앱 개발시 범용 인터페이스를 제외한 슬레이브 인터페이스에 대한 하드웨어만을 제작하여 적용할 수 있으므로, 개발에 따른 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 더욱이 단말기에 채용되지 않은 다양한 환경의 앱(Application)을 개발할 수 있는 여건을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치가 단말기에 연결된 상태의 도면.
도 2는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 슬레이브 인터페이스를 수직으로 다수 개 접속시키기 위한 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 슬레이브 인터페이스를 수평으로 다수 개 접속시키기 위한 분해 사시도.
도 6a는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 범용 인터페이스의 내부 블록도.
도 6b는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 송수신되는 데이터의 패킷 배열.
도 7은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 단말기에 표시되는 VOC의 검출 결과 화면.
도 8은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 단말기에 표시되는 VOC 슬레이브 인터페이스를 제어하기 위한 화면.
도 9는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 범용 인터페이스에 적용한 일 실시 예에 따른 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 범용 인터페이스 및 슬레이브 인터페이스에 적용한 일 실시 예에 따른 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 일 실시 예에 따른 케이스를 조립한 상태의 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 단말기와 외부 확장기기를 연결하여 외부 확장기기의 검출 정보를 단말기에서 확인하거나 또는 상기 단말기를 통해 상기 외부 확장기기를 제어할 수 있는 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치가 단말기에 연결된 상태의 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치는 범용 인터페이스(100), 커넥터(200) 및 슬레이브 인터페이스(300)를 포함하여 구성된다.
상기 범용 인터페이스(100)는 수신된 데이터를 단말기(10)에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하거나 상기 단말기(10)에서 수신된 데이터를 연결된 외부 기기에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하는 기능을 수행하는 것으로서, 이때 외부 기기는 후술되는 슬레이브 인터페이스로 구성된다.
상기 단말기(10)는 GPS 모듈, 무선통신 모듈(와이파이 모듈, 적외선 통신모듈, 블루투스 모듈 등), 메모리 모듈 및 전원모듈 등이 내장되어 사용자의 조작에 따라 프로그램이 설치될 수 있는 기기를 의미하는 것으로서, 스마트폰, 태블릿 및 PDA 등의 개인 단말기뿐만 아니라 데스크탑 및 노트북 등의 컴퓨터 등을 의미한다.
상기 범용 인터페이스(100)는 외부 기기인 슬레이브 인터페이스(300)가 접속되는 접속부(110)가 구비되고, 상기 접속부(110)를 통해 상기 슬레이브 인터페이스(300)와 통신을 수행하게 된다.
여기서, 상기 접속부(110)는 복수 개 구비될 수 있으며, 상기 접속부(110)가 복수 개 구비되는 경우, 상기 접속부(110)는 접속에 따른 결속력을 증진시키기 위해 대각선 방향으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 범용 인터페이스(100)는 상기 단말기(10)와 연결되는 입/출력포트(120)가 구비된다. 상기 입/출력포트(120)는 상기 단말기(10)와 통신을 수행하는 것으로서, 상기 단말기(10)로 변환된 데이터를 출력하거나 상기 단말기(10)로부터 데이터(제어신호)를 수신하게 된다.
아울러, 상기 범용 인터페이스(100)에는 상기 단말기(10)와 무선통신을 수행하기 위한 제2 접속부(130)가 구비된다.
상기 제2 접속부(130)는 무선통신 인터페이스(400)가 접속되는 것으로서, 접속에 따른 결속력을 증진시키기 위해 대각선 방향으로 구비될 수 있다.
첨부된 도면에서 상기 범용 인터페이스(100)는 소정의 두께를 갖는 직사각형 형태로 도시하였으나, 설계조건에 따라서 삼각형 및 오각형 등의 다각형으로 구성되거나 원형 및 타원형 등으로도 구성될 수 있는 것으로서, 상기 범용 인터페이스(100)의 형상은 첨부된 도면에 의해 한정되거나 축소되지 않는다.
상기 커넥터(200)는 상기 범용 인터페이스(100)와 상기 단말기(10)를 연결하는 접속체의 기능을 수행하는 것으로서, 일측에 구비된 제1 포트(210)는 상기 단말기(10)의 통신포트와 연결되고 타측에 구비된 제2 포트(220)는 상기 단말기(10)의 입/출력포트(120)에 연결되되, 착탈 가능하게 구성된다.
이때, 상기 커넥터(200)에 구비된 2개의 제1 및 제2 포트(210, 220)는 방향성이 없이 구성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 포트(210, 220)의 착탈 방향은 서로 직교하게 구성될 수 있다.
상기 슬레이브 인터페이스(300)는 상기 접속부(110)에 접속되어 검출 데이터를 전송하거나, 상기 접속부(110)로부터 수신된 제어신호에 따라 동작을 수행하는 것으로서, 아날로그 또는 디지털 신호를 입력받아 정해진 동작을 수행하거나 상기와 같은 아날로그 또는 디지털 신호를 출력하는 센서 및 외부기기 등으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 슬레이브 인터페이스(300)는 센서, 전원, 메모리, 디스플레이 및 스피커 등 상기 단말기(10)의 기능을 확장할 수 있는 장치가 접속된다.
구체적으로, 상기 슬레이브 인터페이스(300)가 센서의 기능을 수행하는 외부 장치로 구성되는 경우, 공기 중의 유기화합물을 검출하는 VOC 슬레이브 인터페이스, 공기 중의 이산화탄소를 검출하는 CO2 슬레이브 인터페이스 및 온도와 습도를 검출하는 온습도 슬레이브 인터페이스 등으로 구성될 수 있으며, 메모리 및 디스플레이 등과 같은 디지털 입/출력을 수행하는 디지털 I/O 슬레이브 인터페이스, 상기 단말기(10)의 내부 기능을 확장하기 위한 기능확장 슬레이브 인터페이스 등으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 슬레이브 인터페이스(300)에는 상기 범용 인터페이스(100)에 접속시키기 위해서 상기 접속부(110)에 대응되는 접속핀부(310)가 구비된다.
상기 접속핀부(310)는 상기 접속부(110)에 삽입되며, 삽입에 따른 접속에 의해 상기 범용 인터페이스(100)와 상기 슬레이브 인터페이스(300)는 결합된다.
이에 따라, 상기 슬레이브 인터페이스(300)와 범용 인터페이스(100)는 상기 접속부(110)와 접속핀부(310)의 전기적 연결에 의해 통신이 이루어진다.
이때, 상기 접속핀부(310)는 상기 접속부(110)의 설치 개수에 대응하여 복수 개 구비될 수 있다.
상기와 같은 슬레이브 인터페이스(300)는 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 다수의 슬레이브 인터페이스(300)가 상기 범용 인터페이스(100)에 접속되게 구성될 수 있다. 이를 위해서 상기 범용 인터페이스(100)에는 상기 슬레이브 인터페이스(300)와 접속되는 여러 쌍의 접속부가 구비될 수 있으나, 이러한 구성으로 제작되는 경우 상기 범용 인터페이스(100)의 부피가 접속되는 슬레이브 인터페이스(300)의 넓이에 비례하여 커지는 단점이 있다.
이에, 본 발명에서는 상기 슬레이브 인터페이스(300)에 상기 범용 인터페이스(100)에 구비된 접속부의 기능을 수행할 수 있는 제3 접속부(330)를 구성하고, 상기 범용 인터페이스(100)에 접속된 슬레이브 인터페이스(300)를 통해서 제3의 슬레이브 인터페이스가 접속되도록 구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 슬레이브 인터페이스를 수직으로 다수 개 접속시키기 위한 분리 사시도이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 상기 슬레이브 인터페이스(300)에는 상기 접속핀부(310)의 배면에 제3 접속부(330)가 구비되며, 상기 제3 접속부(330)는 제2의 슬레이브 인터페이스(301)의 접속핀부(310)가 접속되어 결합되며, 상기 제2의 슬레이브 인터페이스(301)에도 동일하게 제3의 슬레이브 인터페이스(302)의 접속핀부(310)가 접속되어 결합된다.
마찬가지로, 상기 제3의 슬레이브 인터페이스(302)에도 제4의 슬레이브 인터페이스(도면에 미표시)가 결합될 수 있음은 물론이다.
이에 따라 하나의 범용 인터페이스(100)에 다수의 슬레이브 인터페이스(300, 301, 302)가 결합될 수 있는 장점이 있다. 이때, 슬레이브 인터페이스에 결합되는 다른 슬레이브 인터페이스는 데이터 신호가 바이패스되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 범용 인터페이스(100)에 직접 슬레이브 인터페이스(300)가 연결된 상태에서 상기 슬레이브 인터페이스(300)에 제2의 슬레이브 인터페이스(301)가 결합된 경우, 상기 제2의 슬레이브 인터페이스(301)에서 출력되는 데이터 신호는 상기 슬레이브 인터페이스(300)를 바이패스하여 상기 범용 인터페이스(100)에 전송되도록 구성될 수 있다. 아울러 상기 제2의 슬레이브 인터페이스(301)에 제3의 슬레이브 인터페이스(302)가 결합된 경우에도, 상기 제3의 슬레이브 인터페이스(302)에서 출력되는 데이터 신호는 상기 제2의 슬레이브 인터페이스(301) 및 슬레이브 인터페이스(300)를 바이패스하여 범용 인터페이스(100)에 전송되도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 슬레이브 인터페이스를 수평으로 다수 개 접속시키기 위한 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 범용 인터페이스(100)에는 수평 방향으로 복수 개의 접속부(111)가 구비되며, 상기 슬레이브 인터페이스(303, 304, 305)에는 상기 접속부(111)에 접속되어 데이터 신호를 송수신하기 위한 접속핀부(311)와 상기 슬레이브 인터페이스(303, 304, 305)에 이웃 슬레이브 인터페이스를 접속시키기 위한 제3의 접속부(331)가 수평방향으로 구비된다.
위와 같은 구성에 따라 상기 범용 인터페이스(100)에는 슬레이브 인터페이스(303, 304, 350)가 수평 방향으로 확장되어 복수 개의 슬레이브 인터페이스가 연결될 수 있게 된다.
또한, 첨부된 도 5를 참조하면, 슬레이브 인터페이스(304)는 적어도 하나의 슬레이브 인터페이스를 경유하여 범용 인터페이스(100)에 데이터 신호가 전송되게 된다. 이에 따라, 슬레이브 인터페이스(304)에서 출력되는 데이터 신호는 슬레이브 인터페이스(303, 305) 중에서 선택된 하나 이상의 슬레이브 인터페이스를 바이패스(경유)하여 상기 범용 인터페이스(100)에 전송되도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 상기 범용 인터페이스(100)에는 다양한 종류의 슬레이브 인터페이스(300)가 접속될 수 있으며, 각각 접속된 슬레이브 인터페이스에서 출력되는 데이터는 아날로그, I2C, 싱글버스 및 디지털 등 다양하게 구성될 수 있다.
따라서, 접속된 슬레이브 인터페이스(300)로부터 전송된 데이터는 상기 단말기(10)로 전송되기 전에 상기 단말기(10)에서 읽을 수 있는 데이터로 변환되어 전송되어야 한다.
즉, 범용 인터페이스(100)는 다양한 슬레이브 인터페이스의 출력 신호를 전송받아 이를 단말기(10)에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 상기 단말기(10)로 전송되게 구성되어야 한다.
도 6a는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 범용 인터페이스의 내부 블록도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 6a를 참조하면, 범용 인터페이스(100)는 제어부(150), 스위칭부(160) 및 입/출력 인터페이스부(170)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(150)는 접속부(130)에서 수신된 데이터를 시리얼 통신규약에 따른 데이터 신호로 변환하거나 상기 시리얼 통신규약에 따른 데이터를 상기 접속된 슬레이브 인터페이스(300)에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다.
이에, 상기 제어부(150)에는 데이터를 상호 변환하기 위한 통신프로토콜 변환 소프트웨어가 탑재될 수 있다.
이때, 상기 슬레이브 인터페이스(300) 및 상기 슬레이브 인터페이스(300)에 연결된 제2 내지 제4의 슬레이브 인터페이스를 포함한 다수의 슬레이브 인터페이스에서 전송된 각각의 데이터는 하나의 패킷으로 묶여서 변환되도록 구성될 수 있다.
도 6b는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 송수신되는 데이터의 패킷 배열을 나타낸 도면이다.
첨부된 도 6b를 참조하면, 데이터의 패킷 배열은 각 슬레이브 인터페이스와 송수신되는 단위 패킷이 연결된 구조로 구성된다.
예를 들어, 슬레이브 인터페이스로부터 전송된 데이터 각각을 11 ~ 1n, 21 ~ 2n, 31 ~ 3n 및 m1 ~ mn 순으로 설정하고, 11 ~ 1n에 대응되는 데이터 패킷은 슬레이브 인터페이스(300)에 대응되게 구성하며, 21 ~ 2n에 대응되는 데이터 패킷은 제2의 슬레이브 인터페이스(301)에 대응되게 구성한다. 계속하여, 31 ~ 3n에 대응되는 데이터 패킷은 제3의 슬레이브 인터페이스(302)에 대응되게 구성하고, 나머지도 동일한 방식으로 구성되게 한다. 이때, n은 데이터의 비트 수이며, m은 연결된 슬레이브 인터페이스의 수이다.
설계조건에 따라서, 상기 범용 인터페이스(100)에 접속된 슬레이브 인터페이스(300)에서 출력되는 신호가 아날로그(anolog) 신호인 경우, 상기 제어부(150)는 상기 슬레이브 인터페이스(300)에서 출력되는 아날로그 신호를 수신하여 패킷 단위로 변환하여 출력한다.
부연하면, 아날로그 신호는 11 ~ 1n을 가지는 패킷으로 구성되고, I2C 신호는 21 ~ 2n을 가지는 패킷으로 구성되며, Single Bus 신호는 31 ~ 3n을 가지는 패킷으로 구성되고, 디지털 신호는 41 ~ 4n을 가지는 패킷으로 구성되되, 각각의 패킷이 1개의 배열 패킷으로 변환되게 구성된다.
이와 같이 이루어진 배열 패킷 중에서 신호가 없는 패킷, 즉 연결되지 않은 슬레이브 인터페이스에 의한 패킷은 네거티브 신호('0'의 값)로 구성될 수 있으며, 데이터 전송에 따른 오류 또는 보안을 위한 암/복호화 패킷이 추가될 수 있다.
또한, 상기 제어부(150)는 상기 단말기(10)로부터 제어신호가 입력되는 경우 패킷 단위의 데이터를 파싱하여 해당 슬레이브 인터페이스(300)에 전송되도록 구성된다.
상기 제어부(150)에서 출력된 배열 패킷은 스위칭부(160)로 전송된다.
상기 스위칭부(160)는 상기 제어부(150)에서 출력되는 배열 패킷 신호를 설정 정보에 따라 직접 출력하거나 또는 컨버터를 통해 출력하는 기능을 수행한다.
이를 위해서, 상기 스위칭부(160)는 D-DPDT(Dual-Double Pole Double Throw) 방식이 채용된다.
이때, 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에 적용된 상기 D-DPDT 방식은 2개의 DPDT(Double Pole Double Throw) 릴레이(161, 163)와 상기 릴레이 사이에 구비된 컨버터(165)로 이루어진다.
상기 DPDT 릴레이는 설정 정보에 따라 수신된 배열 패킷을 컨버터(165)를 통해 변환하여 출력할지 또는 직접 출력할지를 결정하게 된다.
예를 들어, 상기 스위칭부(160)에 입력된 배열 패킷에서 각 패킷의 첫 번째값을 식별코드로 설정하고, 아날로그 신호인 11 ~ 1n을 가지는 패킷의 첫 번째 비트의 값이 포지티브('1'의 값)인 경우에는 아날로그 신호를 가지는 배열 패킷으로 분류하여 해당 배열 패킷은 컨버터(165)를 통해서 출력되게 구성된다.
이때, 상기 컨버터(165)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터 및 디지털 신호를 아날로그로 변환하는 DA컨버터 기능을 동시에 만족하는 양방향 컨버터가 채용될 수 있다.
상기 입/출력 인터페이스부(170)는 상기 스위칭부(160)에서 출력되는 배열 패킷의 시리얼 데이터를 상기 단말기(10)에서 읽기 가능한 데이터로 변환하거나 상기 단말기(10)로부터 수신된 데이터를 시리얼 데이터로 변환하는 기능을 수행한다.
이에 따라, 시리얼 데이터 사이의 통신을 수행하는 유에스비(USB)모듈(171) 및 정해진 통신 속도(bad rate)에 따라 패러럴 데이터(parallel data)와 비트 단위의 시리얼 데이터(serial data)로 상호 변환하는 유아트(UART)모듈(173)을 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 입/출력 인터페이스부(170)는 무선통신 인터페이스(400)를 통해 상기 단말기(10)로 데이터가 전송될 수 있도록 한다. 즉, 상기 무선통신 인터페이스(400)와 상기 단말기(10)가 무선통신 설정을 통해 상호 무선통신이 가능하게 이루어진 상태에서는 상기 입/출력 인터페이스부(170)에서 출력되는 데이터가 상기 무선통신 인터페이스(400)를 통해 상기 단말기(10)로 전송되게 구성된다.
설계조건에 따라서, 상기 범용 인터페이스(100)와 상기 단말기(10)의 유선 연결이 차단된 경우, 기 설정된 무선통신 설정에 따라 상기 범용 인터페이스(100)와 상기 단말기(10)가 상기 무선통신 인터페이스(400)를 통해 무선통신으로 전환되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라서 상기 슬레이브 인터페이스(300)로부터 전송된 데이터는 상기 범용 인터페이스(100)를 통해 단말기(10)에서 읽기 가능한 데이터로 변환되어 전송되고, 상기 단말기(10)로부터 전송된 데이터는 상기 슬레이브 인터페이스(300)로 전송된다.
아울러, 상기 접속된 슬레이브 인터페이스(300)에서 출력되는 신호 또는 상기 슬레이브 인터페이스(300)로 전송되는 신호가 다양하게 구성된다고 하더라도 각 슬레이브 인터페이스(300)에 적합한 신호로 변환되어 출력하거나 전송될 수 있으므로, 다양한 출력을 가지는 슬레이브 인터페이스가 적용될 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 슬레이브 인터페이스 개발자 역시 출력 데이터의 형식에 구속되지 않는 다양한 센서, 다양한 외부 기기를 개발할 수 있는 여건을 조성할 수 있으며, 더 나아가 슬레이브 인터페이스의 구성을 간소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 단말기에 표시되는 VOC의 검출 결과 화면이고, 도 8은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 단말기에 표시되는 VOC 슬레이브 인터페이스를 제어하기 위한 화면이다.
첨부된 도 7을 참조하면, 범용 인터페이스(100)에는 VOC 슬레이브 인터페이스가 접속되어 있으며, 상기 접속된 VOC 슬레이브 인터페이스로부터 검출된 VOC의 농도가 실시간으로 단말기(10)에 표시된다.
또한, 단말기(10)를 통하여 상기 접속된 VOC 슬레이브 인터페이스의 동작 제어가 가능하도록 구성된다.
도 9는 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 범용 인터페이스에 적용한 일 실시 예에 따른 케이스를 나타낸 분해 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 범용 인터페이스 및 슬레이브 인터페이스에 적용한 일 실시 예에 따른 케이스를 나타낸 분해 사시도이며, 도 11은 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 일 실시 예에 따른 케이스를 조립한 상태의 사시도이다.
첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치에서 범용 인터페이스에 적용한 케이스(500)는 좌우 한 쌍의 측면 프레임(510, 520), 하부 커버(530) 및 상부 커버(540)로 구성될 수 있다.
상기 측면 프레임(510, 520)은 상기 범용 인터페이스(100)의 측면에서 서로 마주하는 "ㄷ"자형으로 이루어져 배치되고, 상기 범용 인터페이스(100)의 측면이 끼워지는 결합 홈(515)이 내측에 구비된다. 또한, 커넥터(200)를 결합하기 위한 포트 개구부(516)가 구비된다.
상기 하부 커버(530)는 플레이트 형상으로 이루어져 상기 범용 인터페이스(100)의 하부에 배치되고, 상기 한 쌍의 측면 프레임(510, 520)의 저부에 결합된다. 이때, 상기 하부 커버(530)와 상기 한 쌍의 측면 프레임(510, 520)과의 결합은 돌기와 상기 돌기가 끼워지는 요홈으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 첨부된 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 하부 커버(530)에는 복수 개의 돌기(531)가 구비되고, 상기 측면 프레임(510, 520)에는 상기 돌기(531)가 끼워지는 요홈(511, 521)이 구비되어, 상기 돌기(531)와 요홈(511, 521)의 끼움 결합에 의해 조립될 수 있다.
상기 상부 커버(540)는 플레이트 형상으로 이루어져 상기 범용 인터페이스(100)의 상부에 배치되고, 상기 한 쌍의 측면 프레임(510, 520)의 상부에 결합된다. 이때, 상기 상부 커버(540)와 상기 한 쌍의 측면 프레임(510, 520)과의 결합은 돌기와 상기 돌기가 끼워지는 요홈으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 커버(540)에는 복수 개의 돌기가 구비되고, 상기 측면 프레임(510, 520)에는 상기 돌기가 끼워지는 요홈이 구비되어, 상기 돌기와 요홈의 끼움 결합에 의해 조립될 수 있다.
이때, 첨부된 도 10과 같이, 상기 측면 프레임(510, 520)에 슬레이브 인터페이스(300)가 채용된 제2의 측면 프레임(550, 560)이 적층되어 조립될 수 있다. 이에 따라, 상기 측면 프레임(510, 520)의 일관성을 유지하면서 상기 측면 프레임(510, 520)의 상부에 상기 제2의 측면 프레임(550, 560)이 적층되어 조립될 수 있게 하기 위해서는, 상기 상부 커버(540)에는 복수 개의 요홈(542)이 구비되고, 상기 측면 프레임(510, 520)에는 상기 요홈(542)에 끼워지는 돌기(512, 522)가 구비되어, 상기 돌기(512, 522)와 요홈(542)의 끼움 결합에 의해 조립될 수 있다.
즉, 상기 측면 프레임(510, 520)과 상기 제2의 측면 프레임(550, 560)은 동일한 구성으로 이루어지되, 상기 제2의 측면 프레임(550, 560)에는 상기 측면 프레임(510, 520)의 돌기(512, 522)와 대응되어 끼워지는 요홈(551, 561)과 상기 상부 커버(540)의 요홈(542)에 끼워지는 돌기(552, 562)가 구비된다. 여기서 도면부호 561은 도면에 미표시되었으나, 도면부호 521에 대응되는 구성이다.
첨부된 도 11을 참조하면, 하부에서부터 하부 커버(530), 측면 프레임(510, 520), 제2 측면 프레임(540) 및 상부 커버(540)가 순차적으로 적층되고, 상기 각 층은 돌기와 요홈에 의해 결합되어 조립된다. 마찬가지로, 상기 제2 측면 프레임(540)과 상기 상부 커버(540) 사이에는 제3 측면 프레임(570, 580)이 더 적층될 수 있음은 물론, 제4 프레임 내지 그 이상의 측면 프레임이 더 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 범용 인터페이스에 결합된 슬레이브 인터페이스로부터 전송된 데이터를 단말기에서 용이하게 확인할 수 있으므로, 주변의 환경 정보를 직접 확인할 수 있고, 범용 인터페이스에 적용되는 센서 또는 I/O 장치의 출력 신호는 단말기에서 읽기 가능한 신호로 변환되어 출력되고, 단말기에서 출력되는 신호는 상기 채용된 센서 또는 I/O 장치에서 읽기 가능한 신호로 변환되어 전송됨으로써, 다양한 출력신호를 가지는 센서가 결합될 수 있는 장점이 있다.
아울러, 단말기를 이용한 사물인터넷과 관련된 앱 개발시 범용 인터페이스를 제외한 슬레이브 인터페이스에 대한 하드웨어만을 제작하여 적용할 수 있으므로, 개발에 따른 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 더욱이 단말기에 채용되지 않은 다양한 환경의 앱(Application)을 개발할 수 있는 여건을 제공할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 단말기
100: 범용 인터페이스 110, 111: 접속부
120: 입/출력포트 130: 제2 접속부
150: 제어부 160: 스위칭부
161, 163: DPDT 릴레이 163: 컨버터
170: 입출력 인터페이스부 171: 유에스비모듈
173: 유아트모듈 200: 커넥터
210: 제1 포트 220: 제2 포트
300, 301, 302, 303, 304, 305: 슬레이브 인터페이스
310, 311: 접속핀부 330. 331: 제3 접속부
400: 무선통신 인터페이스
500: 케이스 510, 520: 측면 프레임
511, 521, 542, 551, 561: 요홈 512, 522, 531, 552, 562: 돌기
530: 하부 커버 531: 돌기

Claims (5)

  1. 접속부를 구비하여 상기 접속부로부터 수신된 데이터를 단말기에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하는 입/출력포트 및 상기 입/출력포트에서 수신된 데이터를 상기 접속부를 통해 출력하는 범용 인터페이스;
    일단의 제1포트는 상기 입/출력포트와 연결되고 타단의 제2 포트는 상기 단말기의 통신포트에 연결되어 착탈 가능하게 구성되고, 상기 제1 및 제2 포트는 방향성이 없이 구성되되 착탈 방향은 서로 직교하게 구성되는 커넥터; 및
    상기 범용 인터페이스의 접속부에 접속되어 검출 데이터를 전송하거나, 상기 접속부로부터 수신된 제어신호에 따라 동작을 수행하는 슬레이브 인터페이스;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 범용 인터페이스는,
    상기 슬레이브 인터페이스가 접속되고, 상기 슬레이브 인터페이스와 통신을 수행하며, 결속력을 증진시키기 위해 대각선 방향으로 구비되는 접속부;
    상기 단말기로 변환된 데이터를 출력하거나 상기 단말기로부터 데이터를 수신하는 입/출력포트;
    통신프로토콜 변환 소프트웨어가 탑재되며, 상기 탑재된 통신프로토콜 변환 소프트웨어에 의해 상기 접속부에서 수신된 데이터를 시리얼 통신규약에 따른 데이터 신호로 변환하거나 상기 시리얼 통신규약에 따른 데이터를 상기 접속된 슬레이브 인터페이스에서 읽을 수 있는 데이터로 변환하여 출력하는 제어부;
    상기 제어부에서 출력되는 시리얼 데이터 신호를 설정 정보에 따라 직접 출력하거나 또는 컨버터를 통해 출력하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부에서 출력되는 시리얼 데이터를 상기 단말기에서 읽기 가능한 데이터로 변환하거나 상기 단말기로부터 수신된 데이터를 시리얼 데이터로 변환하는 입/출력 인터페이스부;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 스위칭부는,
    2개의 DPDT(Double Pole Double Throw) 릴레이; 및
    상기 릴레이 사이에 구비되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터와 디지털 신호를 아날로그로 변환하는 DA컨버터 기능을 갖는 컨버터;
    를 포함하여, 상기 DPDT 릴레이는 설정 정보에 따라 수신된 배열 패킷을 상기 컨버터를 통해 변환하여 출력할지 또는 직접 출력할지를 결정하고,
    상기 입/출력 인터페이스부는,
    시리얼 데이터 사이의 통신을 수행하는 유에스비(USB)모듈; 및
    정해진 통신 속도(bad rate)에 따라 패러럴 데이터(parallel data)와 비트 단위의 시리얼 데이터(serial data)로 상호 변환하는 유아트(UART)모듈;
    을 포함하여 구성되며,
    상기 슬레이브 인터페이스는,
    상기 접속부에 삽입되고, 삽입에 따른 접속에 의해 상기 범용 인터페이스와 상기 슬레이브 인터페이스가 결합되어 통신 연결되는 접속핀부;
    상기 접속핀부의 배면에 구비되며, 제3의 슬레이브 인터페이스가 접속되는 제3 접속부;
    가 구성되어, 슬레이브 인터페이스를 수직으로 다수 개 접속시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 범용 인터페이스에는 상기 단말기와 무선통신을 수행하는 무선통신모듈이 더 포함된 것을 특징으로 하는 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬레이브 인터페이스는,
    공기 중의 유기화합물을 검출하는 VOC 슬레이브 인터페이스, 공기 중의 이산화탄소를 검출하는 CO2 슬레이브 인터페이스, 온도와 습도를 검출하는 온습도 슬레이브 인터페이스, 디지털 입력 및 출력을 수행하는 디지털 I/O 슬레이브 인터페이스, 고도를 검출하는 고도 슬레이브 인터페이스, 각속도를 검출하는 각속도 슬레이브 인터페이스 또는 진동을 검출하는 진동 슬레이브 인터페이스 중에서 선택된 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 단말기의 기능 확장용 인터페이스 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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