KR102620897B1 - Hdmi 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.
본 발명에서는 HDMI 커넥터를 HDMI 입력변환부 및 HDMI 출력변환부 중 어느 하나와 전기적으로 연결하는 HDMI 전송신호 스위치와, HDMI 싱크 또는 HDMI 소스 중에서 선택된 어느 하나의 모드로 동작시키기 위한 배선제어신호를 생성하는 입출력배선제어부 및 입출력배선제어부의 배선제어신호에 의해 HDMI 커넥터와의 배선 연결 상태를 변환시키는 입출력배선변환부를 포함하는 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기가 제공된다.
본 발명에 따른 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기에 의해서 하나의 HDMI 커넥터를 통해서 선택적으로 해당 전자기기를 싱크 및 소스로 동작시킬 수 있게 되었다.
본 발명에서는 HDMI 커넥터를 HDMI 입력변환부 및 HDMI 출력변환부 중 어느 하나와 전기적으로 연결하는 HDMI 전송신호 스위치와, HDMI 싱크 또는 HDMI 소스 중에서 선택된 어느 하나의 모드로 동작시키기 위한 배선제어신호를 생성하는 입출력배선제어부 및 입출력배선제어부의 배선제어신호에 의해 HDMI 커넥터와의 배선 연결 상태를 변환시키는 입출력배선변환부를 포함하는 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기가 제공된다.
본 발명에 따른 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기에 의해서 하나의 HDMI 커넥터를 통해서 선택적으로 해당 전자기기를 싱크 및 소스로 동작시킬 수 있게 되었다.
Description
본 발명은 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하나의 HDMI 커넥터를 이용하여 HDMI 싱크 또는 소스로 동작시키기 위한 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.
HDMI(High Definition Multimedia Interface)는 비압축 방식의 디지털 비디오/오디오 인터페이스 규격의 하나이다. HDMI는 컴퓨터와 디스플레이의 인터페이스 표준 규격인 DVI를 AV 전자제품용으로 변경한 것으로 HDMI를 지원하는 셋탑박스, DVD 재생기 등의 멀티미디어 소스에서 AV기기, 모니터, 디지털 텔레비전 등의 장치들 사이의 인터페이스를 제공한다.
HDMI로 인해서 다양한 전자기기에서 고화질의 영상을 시청할 수 있게 되었다. 예를 들어, 스마트폰으로 HDMI 영상을 다운받은 후 스마트폰의 작은 화면 대신에 스마트폰에 구비된 HDMI단자를 이용하여 텔레비젼과 연결하여 텔레비젼의 큰 화면으로 고화질의 영상을 시청할 수 있게 되었다. 이러한 경우 스마트폰은 HDMI 소스(SOURCE) 장치로 동작하고 텔레비젼은 HDMI 싱크(SINK) 장치로 동작한다고 부른다.
HDMI 커넥터는 타입 A부터 타입 E까지 제공되는데 타입 B는 29핀이며 타입 E는 자동차 연결 시스템용이다. 타입 B 및 타입 E를 제외한 나머지 타입 A, C 및 D는 크기는 다르지만 모두 19핀으로 구성된다. 이중에서 가장 크기가 작은 타입 D는 마이크로 HDMI라 부르는데 6.4mm×2.8mm의 제원을 갖는다.
TV와 같이 부피가 큰 전자기기는 싱크로 사용하기 위한 HDMI 입력 커넥터와 소스로 동작시키기 위한 HDMI 출력 커넥터를 각각 구비하도록 설치할 수 있다. 이에 비해 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기는 HDMI 커넥터를 설치하기 위한 공간이 충분지 않아 HDMI 커넥터 하나만 설치할 수 밖에 없어 싱크 또는 소스 중에서 하나의 방식으로만 동작하도록 제공하고 있다. 예를 들어 스마트폰에는 하나의 HDMI 커넥터가 구비되며 소스로만 동작시킬 수 있도록 제공되는 불편함이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 하나의 HDMI 커넥터를 구비하고 이를 통해 필요에 따라 HDMI 싱크 및 소스로 선택적으로 사용할 수 있도록 하는 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 외부기기와 HDMI 케이블과 연결되는 HDMI 커넥터를 통하여 HDMI 싱크 또는 HDMI 소스 중 어느 것으로 동작시킬지 여부를 결정하는 HDMI 양방향제어회로로서, HDMI 커넥터로부터 입력되는 제1 HDMI 전송신호를 수신하고 이를 제1 HDMI 영상신호로 변환하는 HDMI 입력변환부 및 내부에서 입력받은 제2 HDMI 영상신호를 제2 HDMI 전송신호로 변환하여 HDMI 커넥터로 전송하는 HDMI 출력변환부로 구성되는 HDMI신호변환부와, HDMI 커넥터를 상기 HDMI 입력변환부 및 상기 HDMI 송신부 중 어느 하나와 전기적으로 연결하는 HDMI 전송신호 스위치와, HDMI 싱크 또는 HDMI 소스 중에서 선택된 어느 하나의 모드로 동작시키기 위한 배선제어신호를 생성하는 입출력배선제어부 및 입출력배선제어부의 배선제어신호에 의해 상기 HDMI 커넥터 및 상기 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 연결 상태를 변환시키는 입출력배선변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDMI 양방향제어회로에 의해서 달성 가능하다.
바람직하게는 HDMI 커넥터 및 상기 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 중에서 '+5V Power' 배선에 5V를 인가하는 파워공급부 및 HDMI 커넥터 및 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 중에서 HPD(Hot Plug Detect) 배선 및 '+5V Power'를 동일 전위로 연결하는 제어스위칭소자를 포함하는 것이 좋다.
이러한 제어스위칭소자는 소스단자 및 드레인단자 중 선택된 어느 하나의 단자는 '+5V Power' 배선과 연결되고 선택되지 않은 나머지 단자는 HPD(Hot Plug Detect) 배선과 연결되고 게이트단자는 배선제어신호가 인가되는 제1트랜지스터를 더 포함하도록 설계한다.
바람직하게는 HDMI 커넥터에 HDMI 케이블이 연결되었는지 여부를 판별하는 케이블감지회로부 및 HDMI 커넥터와 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 중에서 '+5V Power' 배선에 5V가 인가되었는지 여부를 감지하는 동작모드감지부를 더 구비하는 것이 좋다.
바람직하게는 입출력배선제어부는 케이블감지회로부가 활성화 되고 동작모드감지부가 활성화되는 경우에는 파워공급부를 비활성화시키고, 제어스위칭소자를 활성화시키며, 입출력배선제어부는 케이블감지회로부가 활성화 되고 동작모드감지부가 비활성화되는 경우에는 파워공급부를 활성화시키고, 상기 제어스위칭소자를 비활성화 상태로 유지하거나 비활성화 상태로 전환하는 것이 바람직하다.
케이블감지회로부가 활성화되는 경우는 HDMI 커넥터에 HDMI 케이블이 연결되는 경우를 의미하며, 상기 동작모드감지부가 활성화되는 경우는 '+5V Power' 배선에 상기 외부기기로부터 '5V'가 공급되는 경우를 의미한다.
제어스위칭소자를 활성화시키면 상기 HPD 배선 및 상기 '+5V Power'배선이 동일 전위로 연결되며, 동작모드감지부가 비활성화되는 경우는 '+5V Power' 배선에 외부기기로부터 '5V'가 공급되지 않는 경우를 의미한다.
파워공급부를 활성화시키면 '+5V Power' 배선에 '+5V'가 인가되며, 제어스위칭소자를 비활성화되는 상태는 HPD 배선 및 '+5V Power'배선이 서로 단락되는 상태를 의미한다.
입출력배선제어부는 케이블감지회로부가 활성화되고 동작모드감지부가 활성화되는 경우에는 HDMI 전송신호 스위치가 HDMI 커넥터와 HDMI 입력변환부를 연결하도록 스위칭하는 제어신호를 생성하고, 케이블감지회로부가 활성화되고 동작모드감지부가 비활성화되는 경우에는 HDMI 전송신호 스위치가 HDMI 커넥터와 HDMI 송신부를 연결하도록 스위칭하는 제어신호를 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 HDMI 양방향제어회로 및 하나의 HDMI 커넥터만을 구비하는 전자기기에 의해서 달성 가능하다.
본 발명에 따른 HDMI 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기에 의해서 하나의 HDMI 커넥터를 통해서 선택적으로 해당 전자기기를 싱크 및 소스로 동작시킬 수 있게 되었다.
특히, 작은 부피의 휴대용 전자기기의 경우 하나의 HDMI 커넥터만을 구비하고 양방향제어회로를 이용하여 자동으로 HDMI 데이터 전송 방향을 감지하여 자동으로 싱크 및 소스로 동작시킬 수 있게 되었다.
도 1은 본원 발명자가 개발한 종래 휴대용 액정 프로젝터의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 휴대용 액정 프로젝터 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 6은 HDMI 커넥터 A 타입, C 타입 및 D 타입의 핀 배치도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 일실시예의 휴대용 액정 프로젝터 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 휴대용 액정 프로젝터 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 6은 HDMI 커넥터 A 타입, C 타입 및 D 타입의 핀 배치도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 일실시예의 휴대용 액정 프로젝터 구성도.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본원 발병자는 국내에서 유일하게 레이저 광원을 사용하는 액정 프로젝터를 연구 개발한 자이다. 최근 필요성에 따라 본원 발명자는 스마트폰과 연결하여 휴대용으로 사용 가능한 휴대용 액정 프로젝터를 제조하여 판매한 바 있다. 본원 발명자가 개발한 종래 휴대용 액정 프로젝터는 스마트폰과 연결하여 스마트폰에 저장된 HDMI비디오영상을 벽면 등의 스크린에 확대 투사하거나 프로젝터에 구비되는 메모리에 저장된 HDMI비디오영상을 벽면 등의 스크린에 확대 투사하는 용도로 사용되었다.
도 1은 본원 발명자가 개발한 종래 휴대용 액정 프로젝터의 구성도이다. 휴대용 액정 프로젝터(200)는 내외부 메모리(10), AP(Application Processor, 20), HDMI 2X1 스위치(50), HDMI 입력변환부(Rx, 141), HDMI 커넥터(70) 및 영상디스플레이부(60)로 구성된다. 내외부 메모리(10)는 내장되는 플레쉬 메모리 등과 같은 내부 메모리 또는 구비된 연결단자를 통해 연결하여 사용 가능한 USB, SD 메모리 등의 외부 메모리를 의미한다. 영상 디스플레이부(60)는 HDMI 영상을 디스플레이하는 구성을 의미하며, 프로젝터에서는 투사렌즈를 포함한 광학 엔진을 구비하여 입력되는 HDMI 영상을 홱대하여 벽면 등에 투사하는 확대 투사 장치를 의미한다.
휴대용 액정 프로젝터는 스마트폰과 연결하여 스마트폰에 저장된 HDMI비디오영상을 벽면 등의 스크린에 확대 투사하거나 프로젝터에 구비되는 메모리에 저장된 HDMI비디오영상을 벽면 등의 스크린에 확대 투사하는 용도로 사용되었다.
도 1에 제시된 액정 프로젝터는 (1) 내외부 메모리(10)에 저장된 HDMI 영상데이터를 AP(20)를 통해 HDMI 영상(video)으로 생성한 후 HDMI 2X1 스위치(50)를 통해 영상 디스플레이부(60)에 전송되고, 영상 디스플레이부(60)는 HDMI 영상을 확대 투사하거나 (2) HDMI 커넥터(70)를 이용하여 스마트폰과 연결하고, 스마트폰(소스로 동작)으로부터 전송받은 HDMI전송신호를 HDMI 입력변환부(Rx, 141)를 통해 HDMI 영상으로 송부받은 후 HDMI 2X1 스위치(50)를 통해 영상 디스플레이부(60)에 전달되고, 영상 디스플레이부(60)는 HDMI 영상을 확대 투사하여 시청하게 되는 것이다.
본 발명에서는 내외부 메모리(10)에 저장된 데이터를 'HDMI 영상 데이터'라 부르고, 메모리(10)에 저장된 HDMI 영상 데이터를 변환하여 액정 프로젝터(200) 내에서 이동되며 영상 디스플레이부(60)로 입력되는 데이터 형태를 HDMI 영상 신호(또는 줄여서 'HDMI 영상'이라 부름)라 부르며, HDMI 영상 신호를 HDMI 커넥터(70)를 통해 유무선으로 전송할 수 있는 데이터를 HDMI 전송신호라 부르기로 한다.
도 1과 같은 액정 프로젝터는 스마트폰과 같은 외부기기와 연결하여 외부기기로부터 HDMI 영상을 수신하는 기능만을 구비하고 있다. 프로젝터 내부에 저장된 HDMI 영상 데이터를 외부기기로 송부할 필요성이 있으며 OTT(Over The Top) 서비스 등의 요구에 의해서 이러한 필요성이 점점 증가하고 있는 실정이다. 그런데 휴대용 프로젝터는 작은 부피를 가지므로 HDMI 커넥터와 같이 큰 공간을 사용하는 단자를 여러 개 구비하기에는 부담이 있는 실정이다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 휴대용 액정 프로젝터 구성도이다. 휴대용 액정 프로젝터(200)는 내외부 메모리(10), AP(Application Processor, 20), HDMI 1X2 스위치(30), HDMI 2X1 스위치(50), 양방향 HDMI 스위치회로부(100), HDMI 커넥터(70) 및 영상디스플레이부(60)로 구성된다. 내외부 메모리(10), HDMI 2X1 스위치(50) 및 영상 디스플레이부(60)는 도 1에 제시된 내외부 메모리(10), HDMI 2X1 스위치(50) 및 영상 디스플레이부(60)와 동일한 구성이다. HDMI 1X2 스위치(30)는 선택 신호에 따라 AP(20)로부터 입력되는 HDMI 영상 신호를 제2HDMI 스위치(50) 또는 양방향 HDMI 스위치회로부(100)로 택일적으로 전송하는 스위치이다. HDMI 2X1 스위치(50)는 선택 신호에 따라 HDMI 1X2 스위치(30) 또는 양방향 HDMI 스위치회로부(100)로부터 입력되는 HDMI 영상을 영상디스플레이부(60)로 택일적으로 전송하는 스위치이다.
양방향 HDMI 스위치회로부(100)는 HDMI 1X2 스위치(30)로부터 입력되는 HDMI 영상을 HDMI 전송신호로 변환하여 HDMI 커넥터(70)로 전송하거나 HDMI 커넥터(70)로부터 입력되는 HDMI 전송신호를 수신한 후 HDMI 영상으로 출력하는 회로부이다.
도 2에 제시된 휴대용 액정 프로젝터(200)는 (1) 내외부 메모리(10)에 저장된 HDMI 영상데이터를 AP(20)를 통해 HDMI 영상(video)으로 생성한 후 HDMI 1X2 스위치(30) 및 HDMI 2X1 스위치(50)를 통해 영상 디스플레이부(60)에 전송되고, 영상 디스플레이부(60)는 HDMI 영상을 확대 투사하거나, (2) 내외부 메모리(10)에 저장된 HDMI 영상데이터를 AP(20)를 통해 HDMI 영상(video)으로 생성한 후 HDMI 1X2 스위치(30)를 거쳐 양방향 HDMI 스위치회로부(100)로 전송된 후 HDMI 전송신호로 전달된 후 HDMI 커넥터(70)를 통해 외부기기로 송부되거나 또는 (3) HDMI 커넥터(70)를 통해 외부기기로부터 HDMI 전송신호를 입력받은 후 이를 HDMI 영상으로 변환된 후 HDMI 2X1 스위치(50)를 통해 영상 디스플레이부(60)에 전송되고, 영상 디스플레이부(60)는 HDMI 영상을 확대 투사하는 기능을 제공한다.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부(100)의 구성도이다. 양방향 HDMI 스위치회로부(100)는 케이블감지회로부(110), 입출력배선제어부(120), HDMI 전송신호 스위치(130), HDMI 신호변환부(140), 입출력배선변환부(150) 및 동작모드감지부(160)으로 구성된다.
케이블감지회로부(110)는 HDMI 커넥터(70)에 HDMI 케이블이 연결되었는지 여부를 감지하는 회로로서, 후술하겠지만 반드시 구비될 필요는 없다. 입출력배선제어부(120)는 HDMI 전송신호를 입출력에 따라 HDMI 커넥터(70)와 HDMI 전송신호 스위치(130) 사이를 연결 상태를 변경시키기 위한 제어신호를 생성하는 회로부이다. HDMI 전송신호 스위치(130)는 HDMI 커넥터(70)로부터 입력되는 HDMI 전송신호를 HDMI 신호변환부(140)로 입력받거나 HDMI 신호변환부(140)로부터 출력되는 HDMI 전송신호를 HDMI 커넥터(70)로 출력되도록 스위치하는 회로부이다. HDMI 신호변환부(140)는 HDMI 출력변환부(143, HDMI Tx) 및 HDMI 입력변환부(141, HDMI Rx)로 구성된다. HDMI 출력변환부(143)는 내부에서 입력되는 HDMI 영상 신호를 HDMI 전송신호(HDMI Tx)로 변환하는 회로부이며, HDMI 입력변환부(141)는 HDMI 커넥터(70)로부터 입력되는 HDMI 전송신호(HDMI Rx)를 HDMI 영상 신호로 변환하는 회로부이다. 입출력배선변환부(150)는 입출력배선제어부(120)의 제어 신호에 따라 HDMI 커넥터(70)와 HDMI 전송신호 스위치(130) 사이의 연결 배선을 적합한 회로배선으로 전환시키는 회로부이다. 동작모드감지부(160)는 프로젝터가 소스로 동작하는지 또는 싱크로 동작되는지 여부를 감지하는 회로부이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부(100)의 회로 구성도이다. 케이블감지회로부(110)는 HDMI 커넥터(70)의 출력핀과 HDMI 전송신호 스위치(130) 사이를 연결하는 Data 0 Shield, Data 1 Shield, Data 2 Shield, Clock Shield 및 DDC/CEC Ground 중에서 선택된 어느 하나의 배선과 일단이 연결되고 타단은 구동전압(DC 5V)과 연결되는 제1저항(R1)으로 구성된다. 도 5의 실시예에서는 Data 2 Shield(D2 Shield) 배선을 이용하였다. HDMI 커넥터(70)에 HDMI 케이블이 연결되는 경우에는 케이블감지회로부(110)가 폐회로(closed circuit)로 형성되므로 det 신호는 '0V'(Low)로 출력되며, 연결되지 않은 경우에는 det 신호는 '5V'(High)가 출력된다. 케이블감지회로부(110)의 감지신호는 입출력배선제어부(120)에 det 신호로 입력된다.
동작모드감지부(160)는 HDMI 커넥터(70)의 출력핀 중에서 '+5V Power' 핀을 이용하여 구성하였다. 프로젝터가 싱크 장치로 동작되는 경우에는 외부 소스 장치로부터 '+5V Power' 핀을 통해 5V 전압이 인가되고, 반대로 프로젝터를 소스 장치로 동작시킬 경우에는 '+5V Power' 배선에 +5V를 인가해 주어야 한다. 본 발명에서는 '+5V Power' 배선에 인가되는 전압을 감지하여 입출력배선제어부(120)의 Vin 입력으로 사용하였다.
입출력배선제어부(120)는 케이블감지회로부(110)의 det 신호 및 동작모드감지부(160)의 Vin 신호를 입력으로 하여 HDMI 커넥터(70)와 HDMI 전송신호 스위치(130) 사이의 배선 연결을 제어하기 위한 배선제어신호(Ven, HPDen) 및 HDMI 전송신호 스위치(130)를 제어하기 위한 칩선택신호(CHsel)를 출력하는 로직부이다. 입출력배선제어부(120)의 회로 동작은 표 1과 같이 정리할 수 있다.
| 입력 신호 | 출력 신호 |
비 고 | |||
| det | Vin | Ven | HPDen | CHsel | |
| 1 | 1 | - | - | - | 케이블 연결 안됨 |
| 1 | 0 | - | - | - | 케이블 연결 안됨 |
| 0 | 1 | Disable | Enable | In.Ch | 케이블 연결 & 싱크 모드 |
| 0 | 0 | Enable | Disable | Out.Ch | 케이블 연결 & 소스 모드 |
HDMI 전송신호 스위치(130)는 2 X 1 먹스(MUX) 스위치로 구현할 수 있으며, 칩선택신호(CHsel)에 따라 HDMI 커넥터(70)의 배선을 HDMI Rx(141)와 연결하여 싱크로 동작시키거나 HDMI Tx(143)와 연결하여 소스로 동작시키는 스위치이다. 표 1의 실시예에서는 칩선택신호(CHsel)가 'High' 일 경우 싱크 모드로 동작되며, 칩선택신호(CHsel)가 'Low'일 경우 소스 모드로 동작시키게 설계하였다.
HDMI 신호변환부(140)는 HDMI 출력변환부(143, HDMI Tx) 및 HDMI 입력변환부(141, HDMI Rx)로 구성된다. 프로젝터가 싱크로 동작할 때 HDMI 입력변환부(141)는 HDMI 커넥터(70)로부터 입력되는 HDMI 전송신호를 수신하여 HDMI Rx(141)를 통해 HDMI 영상 신호로 변환한다. 프로젝터가 소스로 동작하는 경우, HDMI 출력변환부(143)는 내부에서 입력되는 HDMI 영상 신호를 HDMI Tx(143)을 이용하여 HDMI 전송신호로 변환하여 HDMI 전송신호 스위치(130)을 통해서 HDMI 커넥터(70)로 전송한다. HDMI 출력변환부(143, HDMI Tx) 및 HDMI 입력변환부(141, HDMI Rx)는 통상 각각 하나의 칩으로 구현된다.
입출력배선변환부(150)는 입출력배선제어부(120)에서 출력되는 배선제어신호(Ven, HPDen)에 따라 HDMI 커넥터(70)와 HDMI 전송신호 스위치(130)의 사이의 배선 연결을 적합하게 변경하고 적합한 전압을 인가하는 회로부이다. 입출력배선변환부(150)는 파워공급부(P1) 및 제어스위칭소자(CW)를 포함하는 배선 등으로 구성된다. 배선제어신호(Ven, HPDen)은 파워공급부(P1)를 제어하는 제1배선제어신호(Ven) 및 제어스위칭소자(CW)를 제어하는 제2배선제어신호(HPDen)로 구분할 수 있다.
파워공급부(P1)는 제1배선제어신호(Ven)를 입력으로 하고 '+5V Power' 배선과 연결되는 출력단자(Vo)를 구비하며, 제1배선제어신호(Ven)가 활성화 될 경우에만 출력단자를 통해 '+5V Power' 배선에 5V를 공급하는 회로부이며, 통상 하나의 칩으로 구현된다. 파워공급부(P1)의 출력단자(Vo)와 '+5V Power' 배선에는 동작 안정화 다이오드(역방향 방지 다이오드)를 설치하는 것이 바람직하다.
제어스위칭소자(CW)는 '+5V Power' 배선과 HPD(Hot Plug Detect) 배선 사이에 연결되고 제2배선제어신호(HPDen)를 입력으로 한다. 제어스위칭소자(CW)는 제2배선제어신호(HPDen)가 활성화될 경우에만 온(on)되어 '+5V Power' 배선과 HPD(Hot Plug Detect) 배선을 동일 전위로 연결하는 스위칭 기능을 제공한다. 후술하는 바와 같이 제어스위칭소자(CW)는 트랜지스터로 구현할 수 있으며, 트랜지스터 외에도 제어가능한 기타 스위치 소자로 구현될 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도이다. 도 5에 제시된 회로도는 도 4에 제시된 회로도에서 제어스위칭소자(CW)를 N 채널 타입 FET 트랜지스터(Q1, 이하 '제1트랜지스터'라 함, 또는 NPN 타입 BJT로 구현 가능)로 구현한 예이다. 제1트랜지스터(Q1)는 소스단자 및 드레인단자 중 선택된 어느 하나의 단자를 '+5V Power' 배선과 연결하고 소스단자 및 드레인단자 중 선택되지 않은 나머지 단자는 HPD(Hot Plug Detect) 배선과 연결하고, 게이트단자에는 제2배선제어신호(HDPen)가 연결되도록 구성하였다. 바람직하게는 제1트랜지스터(Q1)의 소스단자(바람직하게는 드레인 단자)를 '+5V Power' 배선과 연결하는 것이 바람직하다. 제1트랜지스터(Q1)는 제2배선제어신호(HDPen)가 활성화될 경우에만 온(on)되어 '+5V Power' 배선과 HPD(Hot Plug Detect) 배선을 동일 전위로 연결하는 기능을 제공한다. 도 5의 회로에서 제1트랜지스터(Q1)을 N채털 타입 FET 트랜지스터로 형성하였으며, 제2배선제어신호(HDPen)에 High 신호가 인가될 때 온(on) 상태로 전환된다.
도 6은 HDMI 커넥터 A 타입, C 타입 및 D 타입의 핀 배치도이다. 도 6에 제시된 세개 타입은 모두 19개의 핀으로 구성되어 있으며 타입에 따라 핀 배치가 상이함을 알 수 있다. 예를 들어, HPD(Hot Plug Detect) 핀의 경우 A 및 C 타입은 19번 핀에 배치되고 D 타입은 1번 핀에 배치되어 있음을 알 수 있으며, '+5V Power' 핀은 A 및 C 타입은 18번 핀에 배치되고 D 타입은 19번 핀에 배치된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부(100)의 회로 구성도이다. 도 5에 제시된 양방향 HDMI 스위치회로부(100)에서 입출력배선제어부(120)는 간단한 구조의 제어로직인 마이콤으로 구현하거나 프로젝터에 구비되는 AP(20)를 이용하여 쉽게 구현할 수 있다. 도 7은 입출력배선제어부(120)를 간단한 디지털 회로 로직부로 구현한 예이다. 입출력배선제어부(120)는 케이블감지신호(det) 및 '+5V Power'핀 신호(Vin)를 입력으로 하는 Nor 게이트(Nor1, 이하 'Nor1'라 함), 클럭(CLK)에 의해 동작하는 제1로직회로부(L1)로 구성하였다. 클럭으로 동작하는 제1로직회로부(L1)를 사용한 이유는 클럭에 의해 동기화되지 않은 디지털 게이트로만 구성할 경우 오동작을 할 수 있기 때문이다. 도 7에 제시된 제1로직부(L1)는 Nor1의 출력단과 연결되며 클럭에 의해 동기화되어 제1배선제어신호(Ven), 제2배선제어신호(HDPen) 및 칩선택신호(CHsel)를 출력한다.
입출력배선제어부(120)는 도 7에 제시된 바와 같은 클럭으로 동작되는 제1로직회로부 대신에 클럭을 사용하지 않는 패시브 소자(클럭과 동기화 없이 동작되는 소자)로도 구성할 수 있음은 물론이다. 도 8은 클럭을 사용하지 않는 패시브 디지털 로직회로만으로 구현한 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부의 회로 구성도이다. 도 8에 제시된 실시예에서는 HDMI 커넥터(70)와 HDMI 전송신호 스위치(130) 사이의 '+5V Power' 배선과 Nor1 게이터 입력 사이에 제2트랜지스터(Q2, p channel 타입)를 삽입 설치하고, 제2트랜지스터(Q2)의 게이트 단자를 제1배선제어신호(Ven)와 연결하였다.
도 8의 회로는 HDMI 케이블이 연결되지 않을 경우에는 det 신호가 'High' 상태(비활성화)가 되므로 Nor1 게이터 출력단자는 'Low'상태가 되고, Ven도 'Low"상태가 되므로 제2트랜지스터(Q2)는 '온' 상태가 된다. 이후 HDMI 커넥터에 케이블이 연결되고(det는 'Low'상태, 활성화 상태) 프로젝터가 소스로 동작할 경우(Vin가 'High' 상태) Nor1 게이터 출력단자는 'Low'상태가 되고, Ven도 'Low"상태가 되므로 제2트랜지스터(Q2)는 '온' 상태가 된다.
이후 프로젝터를 싱크 모드에서 소스 모드로 동작시키기 위해서는 케이블에 따라 상이하지만 확실한 동작 전환을 위해서는 HDMI 커넥터(70)에 커넥터가 연결되지 않는 상태를 거치는 것이 바람직하다(실질적으로 케이블은 HDMI 커넥터(70)에 연결된 상태에서 소스 모드의 외부 기기가 싱크 모드의 외부 기기로 교체될 수 있음). 케이블이 연결되지 않을 경우에는 det 신호가 'High' 상태(비활성화)가 되므로 Nor1 게이터 출력단자는 'Low'상태가 되고, Ven도 'Low"상태가 되므로 제2트랜지스터(Q2)는 '온' 상태가 된다. 이후 HDMI 커넥터에 케이블이 연결되고(det는 'Low'상태) 프로젝터가 싱크로 동작할 경우(Vin가 'Low' 상태) Nor1 게이터 출력단자는 'High'상태가 되고, Ven도 'High"상태가 되므로 제2트랜지스터(Q2)는 '오프' 상태가 되어 케이블 연결이 차단되기 전까지 안정적인 상태를 유지할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 HDMI 스위치회로부(100)의 회로 구성도이다. 도 9의 양방향 HDMI 스위치회로부(100)는 지금까지 설명한 양방향 HDMI 스위치회로부(100)와 달리 HDMI 커넥터 연결 여부를 감지하는 기능을 구비하지 않고 수동으로 동작시킬 수 있는 절환 스위치(125)를 갖는 입출력배선제어부(120)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 9의 양방향 HDMI 스위치회로부(100)에는 케이블감지회로부(110)가 구비되지 않으며 절환스위치(125) 및 인버터(INV1)로 구성되는 입출력배선제어부(120)가 구비된다.
도 9에 제시된 양방향 HDMI 스위치회로부(100)를 갖는 프로젝터는 안정성을 확보하는 차원에서 HDMI 싱크로 동작되도록 설계하는 것이 바림직하다. 프로젝터를 HDMI 소스로 동작시키고자 할 경우에만 사용자는 수동으로 절환 스위치(125)를 Vcc(5V)와 연결되도록 스위칭 한다. 절환스위치(125)는 사용자가 수동으로 조작하는 스위치로서 스위칭 동작에 의해 Vcc(5V) 또는 접지 중 하나와 연결되도록 절환된다. 통상적으로는 프로젝터를 싱크로 작동시키므로 절환 스위치(125)는 접지와 연결되는 상태를 유지되도록 한다. 이 상태에서 제1트랜지스터(Q1)은 온 상태를 유지하므로 '+5V Power' 배선과 HPD 배선이 동전위를 형성하도록 연결된다.
프로젝터를 소스로 동작시킬 경우에는 절환 스위치(125)를 Vcc(5V)로 스위칭시킨다. 이러한 스위칭 동작에 의해 파워공급부(P1)가 활성화되면서 '+5V Power' 배선에 5V가 공급되고, '+5V Power' 배선과 HPD 배선은 단락되게 된다.
도 9에 제시된 양방향 HDMI 스위치회로부(100)를 갖는 프로젝터는 기본 동작 모드를 HDMI 소스로 동작시키도록 설계하는 것도 가능하다. 다만, 이 경우에는 전원 충돌 등의 현상이 있을 수 있기 때문에 전원 입력단에 전원 충돌 회로를 추가하는 것이 필요할 수 있다. 이는 MCU나 로직 게이트 등에 의한 자동 검출 제어 방식이 아닌 수동 제어 방식을 사용하는 대부분의 경우에 해당되는 사항이다. 간단하게는 파워공급부(P1)의 출력단(Vo)와 HDMI 커넥터 5V 배선 사이에 다이오드를 설치하여 해결할 수 있다.
지금까지 설명한 프로젝터는 싱크로 동작될 경우 외부기기로부터 전송받은 HDMI 영상을 영상디스플레이부(60)를 통해 투사하는 방식으로 동작된다. 프로젝터를 싱크로 동작시킬 경우에는 영상디스플레이부(60)를 통해 투사하는 방식 외에도 도 10에 도시한 바와 같이 내외부 메모리에 저장하도록 구현할 수 있음은 물론이다. 도 2에 제시된 프로젝터(200)에서 HDMI 1X2 스위치(30)를 양방향 HDMI 스위치회로부(100)로부터 전송받을 HDMI 영상을 지금까지 설명한 반대 방향으로 입력받을 수 있는 구조로 변경하고 이를 수신받는 AP(20)가 수신되는 HDMI 영상을 내외부 메모리(10)에 HDMI 영상 데이터로 저장할 수 있도록 구성하면 도 10에 제시된 프로젝터를 구현할 수 있게 된다.
지금까지의 설명은 하나의 HDMI 커넥터를 갖는 프로젝터를 HDMI 싱크 및 HDMI 소스로 동작시키는 HDMI 양방향제어회로에 대해 설명하였다. 본 발명에 따른 HDMI 양방향제어회로는 프로젝터 외에도 다양한 전자기기에 적용될 수 있다. 예를 들어 현재 시판 중인 스마트폰에는 HDMI 커넥터가 구비되고 HDMI 소스로만 동작시킬 수 있으나 본 발명에 따른 HDMI 양방향제어회로를 적용하면 동일한 HDMI 커넥터를 이용하여 HDMI 싱크로 동작시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 하나의 HDMI 커넥터를 구비하는 HDMI 싱크 또는 HDMI 소스로 동작하는 모든 전자기기에 적용할 수 있음은 물론이다.
도 7 또는 도 8은 도 4 또는 도 5의 MCU(마이컴) 제어 부분을 로직게이트로 구현한 회로 중 하나의 예시 일뿐이며, 이러한 제어를 할 수 있는 회로는 구성 및 설계하기에 따라 다양한 방법이 있을 수 있다. 다만 MCU 제어에서는 펌웨어 프로그램 소프트웨어 형식으로 유연하게 설계 및 제어가 가능해서 오동작 특성을 고려해 줄 필요없이 간단하게 구현 가능하다. 도 9의 스위치는 모바일 AP 같은 멀티미디어 CPU를 사용하게 되면 터치스크린이나 애플리케이션 제어에 의해 가능하게 할 수도 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
CW: 제어스위칭소자 P1: 파워공급부
L1: 제1로직회로부
10: 내외부영상저장부
20: AP(Application Processor) 30: 제1HDMI스위치
50: 제2HDMI스위치 60: 디스플레이
70: HDMI커넥터 100: 양방향HDMI스위치회로부
110: 케이블감지회로부 120: 입출력배선제어부
125: 절환 스위치 130: HDMI 전송신호 스위치
140: HDMI신호변환부
141: HDMI 입력변환부 143: HDMI 출력변환부
150: 입출력배선변환부 160: 동작모드감지부
L1: 제1로직회로부
10: 내외부영상저장부
20: AP(Application Processor) 30: 제1HDMI스위치
50: 제2HDMI스위치 60: 디스플레이
70: HDMI커넥터 100: 양방향HDMI스위치회로부
110: 케이블감지회로부 120: 입출력배선제어부
125: 절환 스위치 130: HDMI 전송신호 스위치
140: HDMI신호변환부
141: HDMI 입력변환부 143: HDMI 출력변환부
150: 입출력배선변환부 160: 동작모드감지부
Claims (7)
- 외부기기와 HDMI 케이블과 연결되는 HDMI 커넥터를 통하여 HDMI 싱크 또는 HDMI 소스 중 어느 것으로 동작시킬지 여부를 결정하는 HDMI 양방향제어회로로서,
상기 HDMI 커넥터로부터 입력되는 제1 HDMI 전송신호를 수신하고 이를 제1 HDMI 영상신호로 변환하는 HDMI 입력변환부 및 내부에서 입력받은 제2 HDMI 영상신호를 제2 HDMI 전송신호로 변환하여 상기 HDMI 커넥터로 전송하는 HDMI 출력변환부로 구성되는 HDMI신호변환부와,
상기 HDMI 커넥터를 상기 HDMI 입력변환부 및 상기 HDMI 출력변환부 중 어느 하나와 전기적으로 연결하는 HDMI 전송신호 스위치와,
HDMI 싱크 또는 HDMI 소스 중에서 선택된 어느 하나의 모드로 동작시키기 위한 배선제어신호를 생성하는 입출력배선제어부 및
상기 입출력배선제어부의 배선제어신호에 의해 상기 HDMI 커넥터 및 상기 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 연결 상태를 변환시키는 입출력배선변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDMI 양방향제어회로.
- 제1항에 있어서,
상기 입출력배선변환부는
상기 HDMI 커넥터 및 상기 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 중에서 '+5V Power' 배선에 5V를 인가하는 파워공급부 및
상기 HDMI 커넥터 및 상기 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 중에서 HPD(Hot Plug Detect) 배선 및 상기 '+5V Power' 배선을 동일 전위로 연결하는 제어스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDMI 양방향제어회로.
- 제2항에 있어서,
상기 제어스위칭소자는 소스단자 및 드레인단자 중 선택된 어느 하나의 단자는 상기 '+5V Power' 배선과 연결되고 선택되지 않은 나머지 단자는 상기 HPD(Hot Plug Detect) 배선과 연결되고 게이트단자는 상기 배선제어신호가 인가되는 제1트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HDMI 양방향제어회로.
- 제3항에 있어서,
상기 HDMI 커넥터에 HDMI 케이블이 연결되었는지 여부를 판별하는 케이블감지회로부 및
상기 HDMI 커넥터와 상기 HDMI 전송신호 스위치 사이의 배선 중에서 상기 '+5V Power' 배선에 5V가 인가되었는지 여부를 감지하는 동작모드감지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 HDMI 양방향제어회로.
- 제4항에 있어서,
상기 입출력배선제어부는 상기 케이블감지회로부가 활성화 되고 상기 동작모드감지부가 활성화되는 경우
- 케이블감지회로부가 활성화되는 경우는 HDMI 커넥터에 HDMI 케이블이 연결되는 경우를 의미하며, 상기 동작모드감지부가 활성화되는 경우는 상기 외부기기로부터 '+5V Power' 배선에 '5V'가 공급되는 경우를 의미함 -
에는 파워공급부를 비활성화시키고, 상기 제어스위칭소자를 활성화시키며,
- 상기 제어스위칭소자를 활성화시키면 상기 HPD 배선 및 상기 '+5V Power'배선이 동일 전위로 연결됨 -
상기 입출력배선제어부는 상기 케이블감지회로부가 활성화 되고 상기 동작모드감지부가 비활성화되는 경우
- 상기 동작모드감지부가 비활성화되는 경우는 상기 외부기기로부터 '+5V Power' 배선에 '5V'가 공급되지 않는 경우를 의미함 -
에는 파워공급부를 활성화시키고, 상기 제어스위칭소자를 비활성화 상태로 유지하거나 비활성화 상태로 전환하는
- 상기 파워공급부가 활성화되면 상기 '+5V Power' 배선에 '+5V'가 인가되며, 상기 제어스위칭소자를 비활성화되면 상기 HPD 배선 및 상기 '+5V Power'배선이 서로 연결된 상태에서 단락 상태로 전환되거나 단락된 상태를 계속 유지하는 것을 의미함 -
것을 특징으로 하는 HDMI 양방향제어회로.
- 제5항에 있어서,
상기 입출력배선제어부는
상기 케이블감지회로부가 활성화되고 및 상기 동작모드감지부가 활성화되는 경우에는 상기 HDMI 전송신호 스위치가 상기 HDMI 커넥터와 상기 HDMI 입력변환부를 연결하도록 스위칭하는 제어신호를 생성하고,
상기 케이블감지회로부가 활성화되고 상기 동작모드감지부가 비활성화되는 경우에는 상기 HDMI 전송신호 스위치가 상기 HDMI 커넥터와 상기 HDMI 출력변환부를 연결하도록 스위칭하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 HDMI 양방향제어회로.
- 제1항 내지 제6항 중에서 선택된 어느 한 항의 HDMI 양방향제어회로 및
하나의 HDMI 커넥터만을 구비하는 전자기기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210153830A KR102620897B1 (ko) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Hdmi 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210153830A KR102620897B1 (ko) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Hdmi 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210153830A KR102620897B1 (ko) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Hdmi 양방향제어회로 및 이를 구비하는 전자기기 |
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| KR100517502B1 (ko) | 2003-05-26 | 2005-09-28 | 삼성전자주식회사 | Ｄｖｉ／ｈｄｍｉ 병용 커넥터 사용시의 신호 재생 장치및 방법 |
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