Microsoft Word - WAM-424Xx1 Spec_Transceiver_.doc

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나은 지
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1 WAM-424XS1 WAM-424XA1 EM Tech 대전대덕구대화동 공구상가 5 동 227 호 TEL: (042)

2 1. 주요기능및규격 공통 Digital AFSK(MSK) 변복조방식 Narrow Band (Occupied bandwidth : < 8.5KHz, 변조 < ±2.5KHz) 통신지연 :4 Bit 이하 ( 송신기 : 1.5 Bit, 수신기 : 2.5 Bit) 단일 5V±0.5V 전원송신모드 : < 40mA 수신모드 : < 25mA 간단한인터페이스 (TxD,RxD,Power) Half Duplex Communication Data Rate : 1200 ~ 2400 bps (Ordering Information 참조 ) Bi-phase Mark(FM1) Encoder / Decoder PCB Antenna or SMA Connector Type (Ordering Information 참조 ) 저소비전력 송신부 송신출력 : 10mW (10dBm) Deviation : < ±2.5kHz 빠른자동모드전환 (Rx Mode Tx Mode) 수신부 슈퍼헤트로다인수신기 DPLL 클럭을사용한 Digital Data Slicer 기능 => BER(Bit Error Rate) 향상 Bit Error 검출보정기능 => BER 향상 MCF(4 pole) 크리스털필터 => 수신감도향상수신감도 : -120dBm (BER: 0.001% 이하 ) 용도 무선조종기원격검침및제어방범및화재경보시스템출입문관리 / 통제빌딩환경컨트롤 / 모니터링컴퓨터및전자기기의데이터전송 Ordering Information Model Frequency Band Type Antenna Speed WAM- 424 X A 1 419MHz(China) T: Transmitter A: PCB Antenna 1 : 1200 bps 424MHz(Korea) R: Receiver S: SMA Connector 2 : 2400 bps 429MHz(Japan) X: Transceiver 433MHz(Europe) 447MHz(Korea) - 2 -

3 2. 송수신기블록및핀설명 WAM 모델송수신기의주요특징은 1)AFSK Modem 기능, 2) 자동모드전환기능, 3) Digital Data Slicer 기능, 4) Bit 에러검출및보정기능, 5) Bi-Phase Mark Encoder/Decoder 등을내장하고있다. Bi-Phase Mark Encoder/Decoder 기능을내장하고있어 Bit coding( 맨체스터방식등 ) 이나 Byte Coding 방식이필요가없이, UART 의데이터를직접연결하여사용할수있다. 데이터의송신시자동모드전환기능이있어별다른 H/W I/F 없이 UART 와 I/F 가가능하다. 데이터의수신회로중에서무엇보다중요한회로가 Data Slicer 회로이다. 일반적으로비용절감차원에서 Data Slicer 는 AF 신호의자체바이어스와비교기를사용해서데이터를출력을하는방식을많이사용하고있다. 그러나 WAM 모델의수신기는 DPLL 클럭과정확한기준전압 (2.4V) 을사용해수신데이터의한비트의중앙에서 3 번샘플링해서 2 번이상검출된값이 Error 검출및보정부분으로출력이되며, Digital Data Slicer 출력데이터는 Bit 에러검출및보정부로입력이되어, 에러발생시에러를보정해주는테크닉을사용하여, 에러검출및보정부의출력이 Bi-Phase Mark Encoder 로입력이되어수신된데이터가 TxD 핀으로출력이된다. 여러보정기능을사용하여데이터의수신율을높여주고, 데이터의출력이정확히송수신속도에맞춰서출력이되는장점을가지고있다. ANTENNA Mode Controller SCK/SDEN/SDATA RxD Bit Sampler Biphase Mark Decoder (FM1) AFSK Modulator HPF & 3nD LPF TxAudio DPLL & BRG (X64) DPLL Clk 2.4V Ref TH7122 (Transceiver) TxD Biphase Mark Encoder DPLL & BRG (X64) Bit Error Detection and Correction DPLL Clk Digital Data Slicer AF HPF & 3nd LPF RxAudio LD Figure 1. 송수신기블록도 주의 ) PCB 안테나버전의사용시에는전파차폐가잘되는금속케이스사용을피하고, 플라스틱계열의케이스를사용하는것이좋다

5V) O 2 GND Ground Ground O 3 PWMout O AFSK 변조출력 O 4 breset I Reset(Active Low) O 5 Tst/LD

4 WAM-xxxXSx WAM-xxxXAx Figure 2. WAM-424Xxx Dimension Pin No Name I/O Description 필수 연결 선택 1 VCC Power Power Input (DC 5±0.5V) O 2 GND Ground Ground O 3 PWMout O AFSK 변조출력 O 4 breset I Reset(Active Low) O 5 Tst/LD I/O Test 입력 ( 제작시사용 )/LD O 6 GND Ground Ground O 7 TxD O Received Data O 8 RxD I Transmit Data O Table 1. 송수신기핀설명 % 선택연결핀의경우연결할필요는없으며동작의확인등을위해서사용할수있다. % - 4 -

MCU/UART 송, 수신기 I/F Example PC 와송수신기의연결은 COM port 와 USB Serial Converter 를사용하여연결하는 2가지방법이있으며, PC 의 COM Port 와 USB

5 3. Application I/F Example MCU 에내장된 UART 나 SCC(Serial Communication Controller) 등과같이송수신기를 연결하여사용하는경우에는데이터통신선과전원만을연결시켜주면된다. Figure 3.MCU/UART 송, 수신기 I/F Example PC 와송수신기의연결은 COM port 와 USB Serial Converter 를사용하여연결하는 2가지방법이있으며, PC 의 COM Port 와 USB 전원을사용하여무선모듈을사용할수있도록제작된 EWKit-PC 와 GMSKtest 프로그램을사용하시면 3분이내에무선모듈의정상동작상태와성능을테스트해볼수있다. ( 주의 : 그림에서설명상 USB 와 COM port 를같이연결이되어있지만실제연결시는 COM Port 나 USB Port 중에서하나만연결시켜주어야한다.) Figure 4. PC 송, 수신기 I/F Example - 5 -

4. 자동모드전환송수신기는데이터를송신하는송신모드 (TxMode) 와데이터를수신하는수신모드 (RxMode) 가있다. 모드의전환은송수신기의내부에서자동으로제어가되고있어사용자가별도의회로나프로그램에서제어해줄필요는없고, 모드는 TxAudio 파형으로확인을할수있다. TxAduio 가 2.4V 의 DC 로출력이될때는수신모드이고 Audio 가포함된경우는송신모드이다.

6 4. 자동모드전환송수신기는데이터를송신하는송신모드 (TxMode) 와데이터를수신하는수신모드 (RxMode) 가있다. 모드의전환은송수신기의내부에서자동으로제어가되고있어사용자가별도의회로나프로그램에서제어해줄필요는없고, 모드는 TxAudio 파형으로확인을할수있다. TxAduio 가 2.4V 의 DC 로출력이될때는수신모드이고 Audio 가포함된경우는송신모드이다. RxD 라인의변화가있으면자동으로송신모드로전환하여 10mW 의출력으로데이터를전송을시작하게되고, 데이터입력라인 (RxD) 이 Idle 상태가 (High 나 Low 가 ) 16bit 이상연속해서입력이되면송수신기는데이터를수신하는수신모드로자동적으로전환된다. Packet 의전송중에송신모드에서수신모드로잘못전환이되지않도록전송할데이터의 Byte 와 Byte 사이에 Gap 이있으면안된다. 가능하면데이터전송을폴링방식보다는인터럽트방식을사용하는것이바람직하다. CH1: RxD (Pin : 8) RxMode TxMode RxMode CH2: TxAudio Figure 5. RxMode TxMode Change - 6 -

7 5. AFSK 변조파형 AFSK 변조는송신데이터 (RxD Pin) 를송신기에 FM 변조를위한 Audio 신호를생성시켜주는 부분으로 1200bps 통신에서는 1200Hz(Data High) 와 600Hz(Data Low) 의사인파를생성하여 FM 변조가됨으로 AFSK 모뎀이 FSK 모뎀보다노이즈에강하고데이터의전송률이높다. CH1: RxD (Pin : 8) RxMode TxMode CH2: TxAudio Figure 6. AFSK Modulation Audio Signal - 7 -

8 6. WAM-424XC1 Transmit Spectrums CW Output Spectrum AFSK Modulation Spectrum(1200 bps) Occupied Bandwidth Figure 7. WAM-424XS Spectrums - 8 -

9 7. Digital Data Slicer 수신기에서무엇보다중요한회로가 Data Slicer 회로이다. 일반적으로비용절감차원에서 Data Slicer 는 AF 신호의자체바이어스와비교기를사용해서데이터를출력을하는방식을많이사용하고있으나, WAM 수신기모델의 Digital Data Slicer 기능은 Bit Sampler 에서데이터의변화와 BRG(Baud Rate Generator) Clock(64X) 으로 DPLL Clock 을생성하고. 1bit 데이터는내부에서 SampleClk 에의해서 Sample1~3 신호를생성후샘플링된데이터에서 2 번이상샘플링된데이터 (DpllData) 는 Bit Error 검출및보정부분에서사용이된다. 그림에서 ACO 는기준전압 (2.4V) 과 AF 신호의비교기출력값이며, 실제데이터의출력은 2.5 Bit 지연이되어 TxD Line 으로출력이된다. Digital Data Slicer 의장점은 AF 신호의 DC 바이어스와위상노이즈에따른문제를보정해데이터의수신율을향상시켜주는장점이있다. ACO DpllClk SampleClk Sample1 Sample2 Sample3 DpllData Figure 8. Digital Data Slicer & DPLL Signals - 9 -

그림의앞부분을살펴보면단순한비교기만을사용한회로와다르게 Digital Data Slicer 에서의복조데이터출력이전송속도에정확히맞추어출력됨을알수있다.

10 8. RSSI, AF & TxD Signal RSSI(Received Signal Strength Indicator) 는수신기의주파수수신강도를나타내며, AF 신호는수신된데이터의 Audio 신호로 Digital Data Slicer 의입력으로사용이된다. 아래의파형은수신기의 RSSI 신호, AF 신호와복조된데이터의파형이다. 그림의앞부분을살펴보면단순한비교기만을사용한회로와다르게 Digital Data Slicer 에서의복조데이터출력이전송속도에정확히맞추어출력됨을알수있다. CH1: RSSI CH2: AF Signal CH3: TxD Figure 9. RSSI,AF & TxD Signal CH1: TxAudio (Master) CH2: RSSI (Slave) CH3: AF Signal (Slave) Figure 10.RSSI,AF & TxAudio Signal

9. 송수신기의수신감도및에러검출보정기능 장거리통신을위해서는송신출력을높게, 수신감도를좋게하는 2 가지방법이있다. ISM Band(424,447 대역 ) 의출력은최대 10mW 로제한이있어송신출력을 10mW 로하고, 수신기의감도와인접채널선택도를좋게해주는방법밖에는없다.

11 9. 송수신기의수신감도및에러검출보정기능 장거리통신을위해서는송신출력을높게, 수신감도를좋게하는 2 가지방법이있다. ISM Band(424,447 대역 ) 의출력은최대 10mW 로제한이있어송신출력을 10mW 로하고, 수신기의감도와인접채널선택도를좋게해주는방법밖에는없다. WAM 모뎀에서는데이터의수신감도를높이기위해서 Digital Data Slicer 기능과 32 종류의패턴을인식하여에러를검출하고보정해주는기능등을사용하고, 인접채널선택도를높여주기위해서협대역의크리스탈필터 10M7.5B(4 Pole) 를사용하여인접주파수에따른영향을줄여수신감도가 -120dBm 입력시에러가거의없다. 아래의파형들은입력에따른 AF 신호와복조출력 (TxD) 의파형이다. CH1: AF CH2:TxD ( 수신기복조출력 ) -120dBm 입력 (600Hz->1200Hz, ±2.5KHz 변조 ) 시출력 CH1: AF CH2:TxD ( 수신기복조출력 ) -120dBm 입력 (1200Hz -> 600Hz, ±2.5KHz 변조 ) 시출력

12 CH1: AF CH2:TxD ( 수신기복조출력 ) -115dBm 입력 (600Hz ->1200Hz, ±2.5KHz 변조 ) 시파형 CH1: AF CH2:TxD ( 수신기복조출력 ) -115dBm 입력 (1200Hz ->600Hz, ±2.5KHz 변조 ) 시파형 Figure 11. 입력에따른송수신기의 AF 및복조파형

13 10. WAM-424XS1 & WAM-424XA1 규격 항목 단위 규격 설명 사용전원 V 5±0.5 소비전류 ma Tx Mode: < 40 Rx Mode: < 25 중심주파수 MHz 점유주파수대폭 KHz < 8.5 주파수편차 ppm ±7 RF Impedance ohm 50 PCB Antenna 해당없음 Data Rate bps 1200 변복조방식 AFSK(MSK) 통신지연 Bit < 4 송신기 : 1.5 Bit 수신기 : 2.5 Bit RF 출력 dbm 10 Deviation KHz < ±2.5 수신방식 Super heterodyne 수신감도 dbm -120 BER: 0.001% 이하 Figure 12. WAM-424XS1 & WAM-424XA1 Spec

14 11. Serial Communication Protocol (Example) 데이터의수신은 UART 가 Start Bit 을정확히인식하기전까지는부정확한데이터가수신됨으로송신시사용자데이터앞에최소 3Byte 이상의 Preamble 데이터 (0xFF) 를부가적으로전송을해주어야정확한데이터수신을할수가있다. 그리고사용자데이터는 Packet 화하여전송해주는것이좋으며, 데이터의정합을확인하기위한 CRC-16 데이터를사용하는것이좋다. 한 Packet 의최대길이는제약이없지만, 장거리통신시는작게하는것이통신에유리하다. Preamble User Packet 수신기의안정적인동작을위해서는 CRC-16 5Byte 이상의 0xFF 를사용하기를 FT INFO or 권장한다. Checksum Table 3. Packet Example (1:1 통신예 ) Preamble 수신기의안정적인동작을위해서는 5Byte 이상의 0xFF 를사용하기를권장한다. User Packet Header Info CRC CRC-16 DA SA FT 사용자 Data Or Checksum Table 4. Packet Example (1:N, N:N 통신예 ) DA: Destination Address SA: Source Address FT: Frame Type INFO: data CRC-16: 16bit CRC 데이터

15 11.1. 데이터 Packet 화방법데이터를송수신하는프로토콜은여러가지가있다. 이문서에서는일반적으로많이사용하는방식몇가지를들어서설명을하도록한다 SLIP protocol (RFC-1055) 일반적으로 UART 데이터는 Packet 의시작과끝을알수없다. RFC-1055(SLIP Protocol) 은이런데이터를 Packet 화하는방법을제시하고있다. RFC-1055 문서를간략하게설명을하면 Packet 의시작과끝은 16 진수 0xC0(FEND) 을사용하고 User data 의 0xC0 는 0xDB(FESC) 와 0xDC(TFEND) 로변환해서전송을하고, 0xDB(FESC) 는 0xDB(FESC) 와 0xDD(TFESC) 로변환해서전송을하고수신하는쪽에는반대의동작을수행하는것으로정의하고있다. SLIP 프로토콜을사용하면 Packet 의시작과끝을정확히알수있어 Packet 데이터처리가용이하다. 보다자세한것은 RFC-1055 문서와 GMSKTest 프로그램의 SLIP.CPP 와 SLIP.H 프로그램소스코드를참조하기를바란다 STX 와 ETX 을사용하는방식이방식은텍스트문자열을전송시많이사용하는방식으로보내는데이터의앞에 STX(0x02) 문자를우선보낸다음사용자데이터를보낸후마지막으로 ETX(0x03) 문자를보내주는방식으로간단하게구현해서사용이가능하다. 이방식은바이너리데이터처리에적합하지않다. Preamble STX User Packet ETX 수신기의안정적인동작을 위해서는 5Byte 이상의 0xFF 를 0x02 INFO 0x03 사용하기를권장한다. % 사용자가 STX 나 ETX 외의다른문자나문자열을사용하여데이터의시작을나타내는 Header 나데이터의끝을나타내는 Tail 을사용하는방식으로변형해서사용이가능하다. %

16 12. 송, 수신기 Test GMSKTest 프로그램은무선모듈 (GMSK, AFSK & 적외선모뎀 ) 과 EWKit-PC 나 RS-232<-> TTL 변환보드등을사용하여모듈을테스트할수있는 PC 용프로그램으로 SLIP(RFC-1055) 프로토콜을사용하고있으며, 프로그램의소스코드와실행파일은 의자료실에서최신버전을다운로드받아서사용하실수있다. 이문서에서는 GMSKtest 프로그램의 Ver 1.2 를기준으로작성이되었으며, GMSKtest 프로그램을실행을시키면아래와같은화면이나타난다. Figure 13. GMSKtest 초기화면 Serial Port 설정우선화면의좌측하단의 Port Setting 명령버튼을마우스로클릭하여 Serial port 를설정하는화면이나오면, 송, 수신기와연결된 COM Port, Baud Rate, Data Bits 등을선택후 Ok 버튼을 Click 하면 Port Information Window 에설정된상태가디스플레이된다. (Baud Rate 의설정은사용모델에맞게설정 ) Figure 14. Serial Port Setting Window

17 12.2. Preamble Byte 설정 Preamble 의설정은데이터를송신하는쪽프로그램에서만설정을해주면되며, Default 값 (7) 사용시설정이필요가없다. Figure 15.Preamble Byte 수선택 Group Box Port 설정을끝낸후메인화면의하단중앙의 Preamble Group Box 내의 - 명령버튼과 + 명령버튼을이용하여 Preamble Byte 개수를 3 ~ 10 Byte 로설정할수있으며, 안정적인 동작을위해서는 5 Byte 이상을사용하는것이좋다. 디폴트값은 7 Byte 로되어있다 사용자문자열전송테스트아래의그림은사용자가문자열을직접입력하여송신테스트를확인할수있는부분으로문자열을입력후 Send Packet 명령버튼을마우스로클릭을하면입력된문자열이전송이된다. 수신된문자열은화면의중앙부에있는 Rx Text: 윈도우에표시가된다 LED On/Off 테스트 아래의그림은송신쪽에서 LED1~3 의 On/Off 제어테스트를해볼수있는명령버튼들로 마우스로해당명령버튼을클릭을하면된다. 아래의그림은수신쪽프로그램에서송신쪽에서보낸 LED1~3 의 On/Off 제어명령을 수신한경우에 LED 가 On/Off 되는형태로표시가되는부분이다

송신쪽에서송신데이터는아래의그림과같이 16 진수형태로송신된 Packet 의개수와 데이터가 16 진수형태로화면에표시가되며, 송신된 Packet 의개수는 Clear 명령버튼을 클릭을하면 0 으로초기화된다. Figure 16.

18 12.5. 자동송수신테스트메인화면의좌측하단의 Tx Test(Run/Stop) 명령버튼은토글형태로되어있어 (Run) 으로표시되어있는경우는테스트를멈춘상태이고, (Stop) 으로표시된상태는테스트를진행중인상태를나타낸다. 테스트가진행중인경우에무작위데이터를비주기적으로데이터를연속적으로보내는테스트를진행하며, 송신된 Packet 의개수와수신된 Packet 의개수를서로비교하여성능을확인할수있다. 송신쪽에서송신데이터는아래의그림과같이 16 진수형태로송신된 Packet 의개수와 데이터가 16 진수형태로화면에표시가되며, 송신된 Packet 의개수는 Clear 명령버튼을 클릭을하면 0 으로초기화된다. Figure 16. 송신데이터표시부 수신쪽에서수신데이터는아래의그림과같이 16 진수형태로수신된 Packet 의개수와데이터가 16 진수형태로화면에표시가되며, 수신된 Packet 의개수는 Clear 명령버튼을클릭을하면 0 으로초기화된다. 수신데이터의앞부분 (Preamble) 이송신데이터와다른것은화이트노이즈에때문에생긴데이터이다. Figure 17. 수신데이터표시부

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Microsoft Word - WGM-447Xx9 Spec_Transceiver_.doc WGM-447XS9 WGM-447XA9 EM Tech 대전대덕구대화동 289-1 공구상가 5 동 227 호 TEL: (042) 623-4470 http:// - 1 - 1. 주요기능및규격 GMSK UHF 송수신기 (447.9MHz) 공통 Digital GMSK 변복조방식 Scrambler & Descrambler 기능 Narrow Band (Occupied