제한된 port 활용하기.¶
일반적으로 processor의 I/O pin (or port)는 제한 되어있기 때문에, multiplexing이 사실상 필수이다.
다음은 secrete life of programs: Understand Computers 의 6장에 있는 그림으로 제한된 processor의 port에서 다양한 I/O 장치를 multiplexing한 개략도 임.
4개의 Flexible Numeric Display (FND or 7-segment display)에서 \(4 \times 9\) 개의 pin에 12개의 button에 해당하는 12개의 pin이 필요한 상황인데, 실제로는 8bit의 Port A와 4bit의 Port B, 그리고 3bit의 Port C만으로 처리한 구조를 간단하게 보여준다.
간략히 보면, Port A는 모든 FND에 공유되어 연결되어 있으면서 Port B를 통해 특정 FND를 선택해서 output을 보내는 구조이다. 그리고 Port B는 FND를 선택하는 동시에, 12개의 버튼을 4개 그룹으로 나누어 같이 선택하고 있다. 단, FND에는 Port A가 연결되어 있고(Processor 관점에서 output), button에는 3개의 입력핀으로 구성된 Port C가 연결(Processor 관점에서 input)된다. 앞서 살펴본 것처럼 4개의 FND가 Port A를 시간으로 분할하여 공유하는 것처럼, 4그룹의 버튼들도 Port C를 시간을 분할하여 공유하는 방식이다.
위의 예는 매우 간단한 구조에 속한다. 보다 많은 I/O 소자들을 multiplexing하는 경우, MUX, DEMUX, Parallel2Serial Converter 등의 소자들이 이용되기도 한다.
하나의 pin을 이용하여 serial communication을 이용하여 여러 bit의 정보를 보낸는 소자를 활용하는 경우도 많다. Serial communication과 Parallel communication의 차이에 대한 개념을 꼭 이해하고, 이들을 활용하자.
Tinkercad Example¶
다음 Tinkercad 예제에서는 Arduino UNO의 Port D와 Port A 일부를 활용하여 2개의 FND, 6개의 Button을 아까 살펴본 방식으로 연결한 예이다.
다시 한번 말하지만, embedding system을 다룰 경우, 이같이 제한된 port에 여러 소자를 연결하는 응용사례는 매우 일반적이다.