제한된 Port 활용하기.¶

일반적으로 processor의 I/O pin (or port)는 그 수가 제한 되어있기 때문에,
multiplexing이 사실상 필수이다.

MUX는 n개의 입력과 1개의 출력을 가짐.

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 Pins에
12개의 Buttons에 해당하는 12개의 Pins가 필요한 상황인데,
실제로는

• 8bit의 Port A와
• 4bit의 Port B, 그리고
• 3bit의 Port C 만으로

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 선택 (low 인 경우 선택)하는 동시에,
  • 12개의 버튼을 4개 그룹으로 나누어 같이 선택하고 있다.

추가적으로,

• 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.

사실 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 보내는 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 연결하고 있다.

다시 한번 말하지만, embedding system을 다룰 경우, 이같이 제한된 port에 여러 소자를 연결하는 응용사례는 매우 일반적이다.

• Tinkercad Ex