THine Value IOHA:B의 새로운 활용법 ‘릴레이 방식’, 데이터의 장거리 전송 및 도중 승하차 실현
2026.09.17
- NEW
- 기사
- 솔루션
자인일렉트로닉스가 제품화한 시리얼 트랜시버 IC「THCS251, THCS253A, THCS254A」
이들은 ‘IOHA:B(아이오허브라고 발음)’라는 제품 시리즈명으로 널리 알려져 있다.
IOHA:B 의 특징 중 하나는, 범용성이 높다는 점이다. 다시 말해, 아이디어에 따라 다양한 용도로 활용할 수 있다는 뜻이다. 지금까지도 자인일렉트로닉스는 산업기기 제조사 등을 대상으로 IOHA:B의 다양한 활용법을 제안해 왔다. 하지만 새로운 활용법은 여전히 존재한다. 바로 ‘릴레이형’ 이라는 활용법이다. 릴레이형이란 어떤 사용법이며, 어떤 장점이 있을까? 아래에서 자세히 설명해 보겠다.
이들은 ‘IOHA:B(아이오허브라고 발음)’라는 제품 시리즈명으로 널리 알려져 있다.
IOHA:B 의 특징 중 하나는, 범용성이 높다는 점이다. 다시 말해, 아이디어에 따라 다양한 용도로 활용할 수 있다는 뜻이다. 지금까지도 자인일렉트로닉스는 산업기기 제조사 등을 대상으로 IOHA:B의 다양한 활용법을 제안해 왔다. 하지만 새로운 활용법은 여전히 존재한다. 바로 ‘릴레이형’ 이라는 활용법이다. 릴레이형이란 어떤 사용법이며, 어떤 장점이 있을까? 아래에서 자세히 설명해 보겠다.
간편하게 전이중 통신 구현
먼저, IOHA:B에 대해 간단히 복습해 보겠다. IOHA:B는 송신기(트랜스미터)와 수신기 (리시버)를 1개의 칩에 집적시킨 시리얼트랜시버 IC(8B10B 트랜시버 IC)이다. (그림 1)
기본적인 사용 방법은 이 시리얼 트랜시버 IC를 2개 준비하여, 한 개는 프라이머리 측에, 다른 한 개는 세컨더리 측에 탑재하여, 이 둘 사이를 2pair의 차동 라인(차동 케이블)으로 연결하는 것이다. 이것만으로도 피어 투 피어(Peer to Peer) 전송 시스템을 구성할 수 있다. 게다가 업링크(상향)와 다운링크(하향)를 통한 전이중 통신을 실현할 수 있다.
프라이머리 측에서는 병렬 I/O 단자에 32~35비트의 영상 신호나 저속 제어 신호 등을 입력한다. 그러면 입력된 신호가 시리얼라이저에서 자동으로 시리얼화되어, 한pair의 차동 라인(업링크)을 통해 세컨더리 측으로 전송된다. 세컨더리 측에서는 이 신호를 수신하여 디시리얼라이저를 통해 자동으로 원래 형태로 복원하고, 영상 신호나 제어 신호 등으로 분할하여 병렬 I/O 단자를 통해 출력한다. 또한 다운링크를 사용하여 제어 신호 등을 프라이머리 측으로 전송할 수 있다.
그림 1 시리얼 트랜시버 IC (IOHA:B) 사용법
기본적인 사용 방법은 이 시리얼 트랜시버 IC를 2개 준비하여, 한 개는 프라이머리 측에, 다른 한 개는 세컨더리 측에 탑재하여, 이 둘 사이를 2pair의 차동 라인(차동 케이블)으로 연결하는 것이다. 이것만으로도 피어 투 피어(Peer to Peer) 전송 시스템을 구성할 수 있다. 게다가 업링크(상향)와 다운링크(하향)를 통한 전이중 통신을 실현할 수 있다.
프라이머리 측에서는 병렬 I/O 단자에 32~35비트의 영상 신호나 저속 제어 신호 등을 입력한다. 그러면 입력된 신호가 시리얼라이저에서 자동으로 시리얼화되어, 한pair의 차동 라인(업링크)을 통해 세컨더리 측으로 전송된다. 세컨더리 측에서는 이 신호를 수신하여 디시리얼라이저를 통해 자동으로 원래 형태로 복원하고, 영상 신호나 제어 신호 등으로 분할하여 병렬 I/O 단자를 통해 출력한다. 또한 다운링크를 사용하여 제어 신호 등을 프라이머리 측으로 전송할 수 있다.
AOC를 통한 장거리, 밀리파 및 광학 영역에서의 Cable less전송
IOHA:B 는 이미 많은 전자기기 제조업체에서 채택되고 있다. 호평을 받는 이유로는, 앞서 언급한 기본적인 사용법을 통해 “보드 간이나 기기 간 신호 배선을 깔끔하게 통합하고 싶다”, “차동 전송을 통해 노이즈 내성을 높이고 싶다”, “차동 전송을 통해 데이터를 최대 15m 정도의 장거리로 전송하고 싶다”와 같은 ‘고민거리’를 손쉽게 해결할 수 있다는 점이 꼽힌다.
하지만 그 이유만 있는 것은 아니다. IOHA:B와 조합하는 전송 매체를 잘 활용하면 활용 범위를 더욱 넓힐 수 있다는 점도 높이 평가받고 있다.(그림 2)
예를 들어, 차동 케이블 대신 광전송(AOC: Active Optical Cable)을 사용하면 100m가 넘는 매우 긴 거리에서도 데이터 전송이 가능해진다. 밀리파 통신 모듈이나 광 공간 전송 모듈을 사용하면 Cable less를 실현할 수 있다. 로봇의 관절 등의 데이터 전송에 최적이라고 할 수 있겠다.
또한 자인일렉트로닉스에서는 IOHA:B의 연결 방식을 응용하면 링형 네트워크를 구축할 수 있음을 이미 제안한 바 있다.
（링형에 대한 상세 해설은 여기). 예를 들어, 시리얼 트랜시버 IC( THCS251 )를 탑재한 보드를 6장 준비하여, 1장을 마스터로, 5장을 슬레이브로 설정한다. 그리고 마스터에서 5장의 슬레이브를 연쇄적으로 연결한 뒤, 마지막에 다시 마스터로 되돌린다. 이렇게 하여 링형 네트워크를 구축한다. 이를 통해 마스터와 각 슬레이브를 피어 투 피어로 연결하는 것보다 차동 케이블 사용량을 대폭 줄일 수 있으며, 배선을 훨씬 깔끔하게 정리할 수 있다. 현재로서는 하나의 마스터에 최대 8개의 슬레이브를 연결할 수 있다.
하지만 그 이유만 있는 것은 아니다. IOHA:B와 조합하는 전송 매체를 잘 활용하면 활용 범위를 더욱 넓힐 수 있다는 점도 높이 평가받고 있다.(그림 2)
그림 2 다양한 사용이 가능한 IOHA:B
예를 들어, 차동 케이블 대신 광전송(AOC: Active Optical Cable)을 사용하면 100m가 넘는 매우 긴 거리에서도 데이터 전송이 가능해진다. 밀리파 통신 모듈이나 광 공간 전송 모듈을 사용하면 Cable less를 실현할 수 있다. 로봇의 관절 등의 데이터 전송에 최적이라고 할 수 있겠다.
또한 자인일렉트로닉스에서는 IOHA:B의 연결 방식을 응용하면 링형 네트워크를 구축할 수 있음을 이미 제안한 바 있다.
（링형에 대한 상세 해설은 여기). 예를 들어, 시리얼 트랜시버 IC( THCS251 )를 탑재한 보드를 6장 준비하여, 1장을 마스터로, 5장을 슬레이브로 설정한다. 그리고 마스터에서 5장의 슬레이브를 연쇄적으로 연결한 뒤, 마지막에 다시 마스터로 되돌린다. 이렇게 하여 링형 네트워크를 구축한다. 이를 통해 마스터와 각 슬레이브를 피어 투 피어로 연결하는 것보다 차동 케이블 사용량을 대폭 줄일 수 있으며, 배선을 훨씬 깔끔하게 정리할 수 있다. 현재로서는 하나의 마스터에 최대 8개의 슬레이브를 연결할 수 있다.
데이터의 중간 연결/분리가 가능
이번에 자인일렉트로닉스가 제안한 릴레이형은 링형에는 없는 특징을 갖춘 새로운 활용 방식이다.
릴레이형은 2개의 직렬 트랜시버 IC ( THCS253 A)에 의한 피어 투 피어 연결 을 기본 형태로 하며, 이를 반복하는 구성으로 이루어진다. (그림 3)
즉, 시작점, 중계점, 종점이라는 3개 지점 사이를 각각 차동 케이블로 피어 투 피어 방식으로 연결한다. 따라서 시작점 에는 THCS253A 1개 , 중계점에는 THCS253A 2개, 종점에는 THCS253A 1개를 탑재한다. 또한 중계점에 장착된 2개의 THCS253A 사이에는 보드 상의 GPIO(범용 입출력)를 사용하여 연결한다.
릴레이 방식의 장점은 크게 두 가지가 있다. 첫 번째는 시작점에서 종점까지 전송하는 데이터에 대해 도중탑승 과 도중하차가 가능하다는 점이다. 구체적으로는, 시작점에서 종점까지 데이터를 전송하는 도중, 중계점에서 새로운 데이터를 추가하거나 전송 데이터의 일부를 출력할 수 있다. 이 때문에 중계점에 센서를 장착해 감지한 데이터를 전송 데이터에 추가하거나, 전송 데이터의 일부를 출력하여 중계점에 연결된 모터를 구동하거나, LED를 점등하는 것 등이 가능해진다.
또 다른 장점은 데이터 전송 거리를 늘릴 수 있다는 점이다. 한 쌍의 피어 투 피어 연결 으로 최대 15m의 데이터 전송이 가능하다. 따라서 두 쌍의 피어 투 피어 연결을 구성함으로써 최대 30m의 데이터 전송을 실현할 수 있게 된다.
또한 자인일렉트로닉스에서는 시작점, 중계점, 종점의 커넥터에 직렬 트랜시버 IC를 내장한 액티브 케이블을 맞춤형 설계로 제공할 수 있다. 이를 사용하면 이번에 소개한 릴레이형 연결을 보다 간편하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자 측에서 이미 보유하고 있는 시스템의 인쇄회로기판을 재설계하지 않고도 간편하게 배선 절감을 실현할 수 있게 된다 (그림 4)
한편, 전송 거리를 늘리기 위해서는 리피터 IC를 사용하는 방법이 널리 알려져 있다.전송 거리를 늘리는 목적만이라면 리피터 IC를 채택하는 편이 더 간단하다. 그러나 리피터 IC는 전송 파형을 보정하여 전송 거리를 늘리는 방식을 채택하고 있기 때문에, 전송 데이터의 중간 탑승이나 중간 하차는 불가능하다. 따라서 장거리 전송에 더해 데이터의 중간 탑승과 중간 하차가 필요한 애플리케이션에는 IOHA:B를 사용한 릴레이형 연결이 최적이라고 할 수 있다.
릴레이형은 2개의 직렬 트랜시버 IC ( THCS253 A)에 의한 피어 투 피어 연결 을 기본 형태로 하며, 이를 반복하는 구성으로 이루어진다. (그림 3)
그림 3 릴레이형 연결
즉, 시작점, 중계점, 종점이라는 3개 지점 사이를 각각 차동 케이블로 피어 투 피어 방식으로 연결한다. 따라서 시작점 에는 THCS253A 1개 , 중계점에는 THCS253A 2개, 종점에는 THCS253A 1개를 탑재한다. 또한 중계점에 장착된 2개의 THCS253A 사이에는 보드 상의 GPIO(범용 입출력)를 사용하여 연결한다.
릴레이 방식의 장점은 크게 두 가지가 있다. 첫 번째는 시작점에서 종점까지 전송하는 데이터에 대해 도중탑승 과 도중하차가 가능하다는 점이다. 구체적으로는, 시작점에서 종점까지 데이터를 전송하는 도중, 중계점에서 새로운 데이터를 추가하거나 전송 데이터의 일부를 출력할 수 있다. 이 때문에 중계점에 센서를 장착해 감지한 데이터를 전송 데이터에 추가하거나, 전송 데이터의 일부를 출력하여 중계점에 연결된 모터를 구동하거나, LED를 점등하는 것 등이 가능해진다.
또 다른 장점은 데이터 전송 거리를 늘릴 수 있다는 점이다. 한 쌍의 피어 투 피어 연결 으로 최대 15m의 데이터 전송이 가능하다. 따라서 두 쌍의 피어 투 피어 연결을 구성함으로써 최대 30m의 데이터 전송을 실현할 수 있게 된다.
또한 자인일렉트로닉스에서는 시작점, 중계점, 종점의 커넥터에 직렬 트랜시버 IC를 내장한 액티브 케이블을 맞춤형 설계로 제공할 수 있다. 이를 사용하면 이번에 소개한 릴레이형 연결을 보다 간편하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자 측에서 이미 보유하고 있는 시스템의 인쇄회로기판을 재설계하지 않고도 간편하게 배선 절감을 실현할 수 있게 된다 (그림 4)
그림 4 액티브 케이블도 구현 가능
한편, 전송 거리를 늘리기 위해서는 리피터 IC를 사용하는 방법이 널리 알려져 있다.전송 거리를 늘리는 목적만이라면 리피터 IC를 채택하는 편이 더 간단하다. 그러나 리피터 IC는 전송 파형을 보정하여 전송 거리를 늘리는 방식을 채택하고 있기 때문에, 전송 데이터의 중간 탑승이나 중간 하차는 불가능하다. 따라서 장거리 전송에 더해 데이터의 중간 탑승과 중간 하차가 필요한 애플리케이션에는 IOHA:B를 사용한 릴레이형 연결이 최적이라고 할 수 있다.
크레인 게임 등에 적합
최적의 애플리케이션으로는 오락 시설 등에 설치된 크레인 게임 등을 들 수 있다. 크레인 게임은 본체의 외형 치수가 상당히 크다. IOHA:B의 릴레이형 을 채택하면 전송 거리를 최대 30m까지 늘릴 수 있으므로, 상당히 여유를 가지고 설계할 수 있을 것이다.
또한 크레인 게임에는 암과 X축 이동 기구, Y축 이동 기구, Z축 이동 기구 등이 탑재되어 있으며, 이를 구동하는 보드는 호스트 보드(메인 컨트롤러 탑재)와 직접 연결되어 구동되고 있다. 이 때문에 신호 배선이 상당히 복잡해진 것이 현실이다. 이에 이번에 제안한 IOHA:B의 릴레이형 연결 을 적용하면, 암용 보드(시점), 중계 보드(중계점), 호스트 보드(종점)로 정리할 수 있어, 크레인 게임으로서의 기능을 일절 줄이지 않으면서도 신호 배선을 대폭 간소화할 수 있을 것이다(크레인 게임의 기능에 따라 중계 보드가 여러 장이 될 가능성도 있다).
이 외에도, 외형 치수가 큰 산업용 기기 등에도 IOHA:B의 릴레이형 연결 이 적합하다. 장거리 전송이 가능할 뿐만 아니라, 데이터의 중간 연결 및 분리가 가능하기 때문이다. 또한 적합한 이유가 하나 더 있다. 바로 현재도 산업용 기기에서 활발히 채택되고 있는 아날로그 센서를 연결하기 쉽다는 점이다. 물론 시리얼 트랜시버 IC에는 직접 연결할 수 없지만, 그 근처에 A-D 컨버터를 내장한 서브 마이크로컨트롤러를 장착해 두면 아날로그 센서를 간단히 연결할 수 있다. 온도 센서나 기압 센서, CO₂센서, 온습도 센서, 서미스터 등의 출력을 모두 디지털화하여 묶을 수 있다. (그림 5)
또한 크레인 게임에는 암과 X축 이동 기구, Y축 이동 기구, Z축 이동 기구 등이 탑재되어 있으며, 이를 구동하는 보드는 호스트 보드(메인 컨트롤러 탑재)와 직접 연결되어 구동되고 있다. 이 때문에 신호 배선이 상당히 복잡해진 것이 현실이다. 이에 이번에 제안한 IOHA:B의 릴레이형 연결 을 적용하면, 암용 보드(시점), 중계 보드(중계점), 호스트 보드(종점)로 정리할 수 있어, 크레인 게임으로서의 기능을 일절 줄이지 않으면서도 신호 배선을 대폭 간소화할 수 있을 것이다(크레인 게임의 기능에 따라 중계 보드가 여러 장이 될 가능성도 있다).
이 외에도, 외형 치수가 큰 산업용 기기 등에도 IOHA:B의 릴레이형 연결 이 적합하다. 장거리 전송이 가능할 뿐만 아니라, 데이터의 중간 연결 및 분리가 가능하기 때문이다. 또한 적합한 이유가 하나 더 있다. 바로 현재도 산업용 기기에서 활발히 채택되고 있는 아날로그 센서를 연결하기 쉽다는 점이다. 물론 시리얼 트랜시버 IC에는 직접 연결할 수 없지만, 그 근처에 A-D 컨버터를 내장한 서브 마이크로컨트롤러를 장착해 두면 아날로그 센서를 간단히 연결할 수 있다. 온도 센서나 기압 센서, CO₂센서, 온습도 센서, 서미스터 등의 출력을 모두 디지털화하여 묶을 수 있다. (그림 5)
그림 5 아날로그 센서와의 연결이 용이
물리 AI를 원스톱으로
마지막으로, 피지컬 AI에 대해 언급해 두자. 현재 산업 기기 분야에서는 피지컬 AI가 주목받고 있다. 이는 카메라를 포함한 다양한 센서에서 수집한 데이터를 바탕으로, 로봇 암 등의 물리적 장치의 동작을 최적화하는 시스템이다.
자인일렉트로닉스는 이 피지컬 AI 시스템에 필요한 하드웨어와 소프트웨어를 원스톱으로 제공할 수 있다. 하드웨어의 경우 미국 퀄컴(Qualcomm)사의 SoC(System on a Chip)를 탑재한 미국 썬더콤(Thundercomm)사의 싱글 보드 컴퓨터 ‘RUBIK Pi’를 마련해 두고 있으며, 이를 IOHA:B의 릴레이형 연결 종단(호스트 보드 등)에 탑재할 수 있다. 소프트웨어의 경우 파트너 기업을 통해 제공받을 수 있다.
이상
자인일렉트로닉스는 이 피지컬 AI 시스템에 필요한 하드웨어와 소프트웨어를 원스톱으로 제공할 수 있다. 하드웨어의 경우 미국 퀄컴(Qualcomm)사의 SoC(System on a Chip)를 탑재한 미국 썬더콤(Thundercomm)사의 싱글 보드 컴퓨터 ‘RUBIK Pi’를 마련해 두고 있으며, 이를 IOHA:B의 릴레이형 연결 종단(호스트 보드 등)에 탑재할 수 있다. 소프트웨어의 경우 파트너 기업을 통해 제공받을 수 있다.
이상