Interface

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     Interface는 연구실 또는 산업현장에서 실험장치 또는 산업장치를 컨트롤하거나 자료를 얻기 위하여 다른 장치와의 연결하는 과정을 이야기한다.

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PICKit3를 사용한 PC와 빵판 회로사이의 Interfacing

     위 그림에서 빵판에 만들어진 회로는 LED를 켰다 껐다하는 것으로 MCU PIC12F617을 사용하여 LED를 켜고 끄는 회로이다. 이 회로에서 빵판에 있는 MCU에 PC에서 작성한 프로그램을 MCU로 보내기 위해서는 중간 역할을 하는 PICKit3라는 도구를 사용한다. 위그림에서 PICKit3가 두 장치 사이를 연결해 주는 Interface가 된다. 이러한 Interface는 두개 이상의 장치를 서로 연결 해줄 수 있는 장치로 연구실 또는 산업현장에서 장치를 조절하거나 센서 신호를 읽기위하여 매우 중요하다.

Interface

     Interface 방법으로는 크게 PC에 Interface Card를 삽입하고 Interface Card와 장치와 연결하는 방법과 다목적 I/O Board를 사용하여 외부 장치와 연결하는 방법이 있다.

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ref) https://en.wikipedia.org/wiki/File:DigitalDAQv2.pdf
 1. PC Interface Card
     일반적으로 산업체에서는 Interface 방법으로 공정 자동화를 위하여 주로 PLC를 사용하며, 간단한 조작이나 컨트롤하기 위하여는 MCU를 사용한 자동 조절기를 사용한다. 그리고 물리적인 변화량(온도, 습도, 길이, 무게 ....)을 자동으로 측정하고 자료를 수집 할 수 있는 PC를 주로 사용한다. 특히 복잡한 공정이나 반복적인 공정이 필요한 공장에서는 공정의 자동화가 필수적이다. 그러나 공정 자동화는 쉽지 않고 설치비용 또한 매우 비싸며, 일부 회사에서 이러한 자동화를 위하여 PC와 장치를 연결하기 위하여 Interface 카드를 판매하고 있지만 사용하기가 쉽지않다.

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Advantech 사의 산업용 PC와 PCI Card를 사용한 Interface


 2. DAQ Board (Multu I/O Board)
     자료를 수집하고 장치를 컨트롤하는 장치를 DAQ (Data Aquisition) 장치라고 하는데, PC에 Interface Card를 삽입하고 사용하는 것 보다 용이하다. 주로 DAQ 장치는 USB, RS232, RS485 통신방법을 사용하며 소형으로 제품 회사에서 제공하는 전용 프로그램을 사용하여 사용할 수 있다.

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ref) https://pdf.directindustry.com/pdf/data-translation/dt9814-low-cost-analog-i-o/35054-488465.html
Data를 얻기위한 DAQ


Interfacing

     Interfacing 하기위하여 크게 4가지가 신호처리 방법이 있으며 종류로는 Digital Input(D/I), Digital Output(D/O), Analog Input(A/I), Anaolg Output(A/O)이 있다.
 1. Digital Input
     Digital Input은 측정하거나 조절하기 위한 장치로 부터 신호를 읽어들이는 방법으로, 스위치와 같이 누르거(On, 1, 참)나 누르지 않거나(Off, 0, 거짓)의 경우처럼 읽어들이는 신호가 두가지 인 경우 두 종류의 신호를 1, 또는 0으로 표현할 수 있고, 이러한 방법으로 신호를 읽는 것을 Digital Input 이라한다.
 2. Digital Output
     Digital Output은 장치를 조절하기위하여 신호를 내보내는 방법으로, 0 또는 1의 두가지 경우의 출력을 갖는 방법이다. 스위치와 같이 누르거(On, 1, 참)나 누르지 않거나(Off, 0, 거짓)의 경우처럼 내보내는 신호가 두가지 인 경우 두 종류의 신호를 1, 또는 0으로 표현할 수 있고, 이러한 방법으로 신호를 내는 것을 Digital Output 이라한다.
 3. Analog Input
     Analog Input은 온도, 습도, 조도와 같은 센서로 부터 신호를 읽어들이기 위하여 사용하는 Interface 방법으로, 외부 장치로 부터 연속적인 신호(anaolog)를 읽어들일때 사용하며, 연속적인 신호를 받아들이는 방법을 Analog Input 이라한다. 각종 센서 출력 신호를 처리하기 위하여 널리 사용한다.
 4. Analog Output
     장치를 외부에서 조절하기 위하여 Analog Output을 사용한다. Analog Output은 주로 DAC를 내장한 MCU또는 DAC를 MCU에 연결하여 전압 또는 전류의 형태의 연속적인 신호를 외부로 내보내어 장치를 조절한다. 이러한 MCU를 통하여 연속적인 신호를 내보내는 것을 Analog Output 이라한다.

Communication

     Interfacing하기 위하여 장치 또는 소자간 통신이 필요한데, 병렬방식과 직렬 방식이 있으며 상대적으로 통신선이 적은 주로 직렬방식을 사용한다. 그리고 주로 사용하는 직렬방식으로는 UART, I2C, SPI 등이있다.
 1. UART
     UART는 비동기 방식의 통신방법으로 MCU-MCU, MCU-Device 사이에서 널리 사용하는 통신방식으로, 신호를 보내기 위한 Tx, 신호를 받기 위한 Rx선을 사용하여 신호를 주고 받는다. UART 신호 형식은 두 장치간에 사용하는 통신속도, 통신방법을 미리 정하고 시작한다. PC에서 사용하기 위하여 RS232, RS485등이 같은 형식(전압과 부호가 다름)을 사용한다.
 2. I2C
     I2C(Inter-Integrated Circuit)는 Philips에서 개발한 통신 방식으로 기판 내에서 소자간의 통신에 주로 사용한다. I2C는 비동기 방식의 대표적인 통신방식으로 신호의 기준을 만들기 위한 SCL(Serial Clock 신호선)과 SDA(Serial Data를 주고 받기위한 신호선) 두 신호선을 사용한다. 많은 센서들이 I2C방식으로 그 출력값을 제공하고 있어 MCU를 사용하여 어렵지 않게 센서의 출력을 읽을 수 있다.
 3. SPI
     SPI(Serial Peripheral Interface)는 I2C와 유사하지만 하나의 Serial Data 선을 사용하는 것과 달리 방향성이 있는 Serial data 선을 사용한다. MCU에서 소자로 data를 보내기 위한 MOSI와 MCUd에서 소자 출력값을 읽기위한 MISO핀을 사용하여 통신을 한다. 소자의 경우 SCL, SDO, SDI 핀을 사용하여MCU와 통신한다.

참고:

     1. Interfacing The Sensor
     2. Interface devices to optimize system communications
     3. Interface (computing)
     4. Applications of Windmill Software
     5. DAQ
     6. WHAT IS DATA ACQUISITION?
     7. Learn How WinDaq Systems Can Help Solve Your Toughest Instrumentation Problems
     8. How can a Data Acquisition Processor board help me?
     9. Data Acquisition Handbook - Measurement Computing
     10. Data Acquisition System
     11. Study and Development of a Data Acquisition & Control (DAQ) System