IoT의 센싱 기술을 위한 단일 핀 직렬통신 설계 및 구현에 관한 연구 = A study on the design and implementation of serial communication using single pin for IoT sensing technology

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, a lot of products combined with IoT are released and also diversely applied to commercial purpose and real life such as smart-home and wearable device. Like this, IoT could be applied to various areas because of the important role of sensor. The existing sensor communication method is to quickly transmit data by using clock and two data pins based on the I2C serial communication method. As the objects used are gradually light-weighted and the amount of data transmission is decreased, the simplification of hardware is more emphasized as an essential design element than the speed of transmission. This paper designed a circuit to send/receive data in series, and also realized arduino, by analyzing the existing communication method of temperature/humidity sensor, and then using a single pin for light-weight. The single pin serial communication could reduce power consumption, which is suitable for the sensor area using digital communication of IoT area.

국문 초록 (Abstract)

최근 IoT를 접목시킨 제품들이 다양하게 활용 되고 있으며 상업 용 뿐만이 아니라 실생활에서도 스마트홈, 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야에서 응용이 되고 있다. 이처럼 IoT는 다양한 분야에서 활용 될 수 있는 것은 센서의 역할이 가장 중요 하다고 볼 수 있다. 기존의 센서 정보를 주고받는 통신 방식은 I2C로 대표적인 직렬 통신 방식이며 클럭과 데이터 2개의 핀을 사용하여 비교적 빠른 속도로 데이터를 전송하는 방식이다. IoT 분야에서 사용되는 사물들이 점차 경량화가 되어가고, 데이터 전송 정보의 양이 적어지면서 전송 속도 보다는 하드웨어의 단순화가 중요한 설계 요소가 되는 응용분야가 증가하고 있다. 본 논문에서는 기존 온습도 센서의 통신 방식을 분석하고 경량화를 위해 기존 2개의 핀을 사용하던 통신 방식에서 단일 핀을 사용하여, 데이터를 직렬로 송/수신하는 회로를 설계하고 아두이노로 구현 하였다. 제안된 단일 핀 직렬 통신으로 기대 할 수 있는 효과는 전력소모를 낮추어 줄 수 있으며 단순화를 통하여 기존의 IoT기기들에 적합하다. 이는 IoT분야의 디지털통신을 사용하는 센서 분야의 적합하다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․1
• II. 관련연구 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․7
• 2.1 기존 데이터 전송 방식․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․7
• 2.1.1 I2C 데이터 구성 및 전송 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․8
• 2.1.2 I2C 장단점․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․11
• 2.2. 온도 습도 센서․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․12
• 2.2.1 온도 습도 센서 데이터 구성․․․․․․․․․․․․․․․․13
• 2.2.2 온도 습도 센서 신호 출력 전환․․․․․․․․․․․․․․․17
• 2.2.3 온도 습도 센서 데이터 측정 방식․․․․․․․․․․․․․․18
• III. 제안된 단일 핀 데이터 전송 방식구현․․․․․․․․․․․․․․ 20
• 3.1 단일 핀 데이터 전송 방식 구현․․․․․․․․․․․․․․․․20
• 3.2 온도 습도 센서 단일 핀 데이터 전송 방식 ․․․․․․․․․․23
• IV. 실험 및 평가 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․26
• V. 결 론 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․34
• 참고문헌․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․35
• 영문요약․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․36