디지털 가상 실험을 위한 USB-UART 변환 기능 구현
Implementation of USB-UART Converter for Digital Virtual Experiments
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초록
공학교육에서 온라인과 오프라인 학습의 장점을 결합한 하이브리드 학습이 소기의 교육목표를 효율적으로 달성하기 위해서는 오프라인 실험 실습을 대체할 수 있는 가상 실험 도구 개발이 필수적이다. 본 논문에서는 전기전자 공학 분야에서 필수적으로 학습되고 있는 디지털 회로 설계 분야의 가상 실험 소프트웨어 개발 연구를 위해가상 실험 소프트웨어 내의 가상 마이크로프로세서가 컴퓨터 외부의 다른 실물 장치와 RS232 직렬 통신 방식을이용해 데이터를 송수신 할 수 있도록 하는 USB-UART 변환 기능 모듈을 개발하고 실험을 통해 기능 검증을수행 하였다. 개발된 USB-UART 변환 기능 모듈은 가상 실험 소프트웨어에서 소자 형태로 제공되고, 가상 마이크로프로세서와 RS-232 직렬 통신 방식의 Rx/Tx 선들을 이용해 연결된다. 또한 가상 실험 소프트웨어가 실행되고 있는 호스트 컴퓨터의 USB 가상 COM 포트를 통해 외부의 다른 실물 장치와의 연결 기능을 제공한다. 따라서가상 실험 소프트웨어 내의 가상 마이크로프로세서는 호스트 컴퓨터 외부의 실물 장치와 RS-232 통신 방식을이용한 데이터 송수신이 가능하게 된다. 개발된 USB-UART 변환 기능 모듈은 실험을 통해 기능이 정상 동작함을 확인하였으며, 순수한 가상 실험에서 벗어나 가상 마이크로프로세서와 외부 실물 장치간 RS-232 직렬 통신기능을 제공함으로써 가상 실험 소프트웨어의 활용도를 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
In order for hybrid learning that combines the advantages of online and offline learning in engineering education to efficiently achieve the intended educational goals, it is essential to develop a virtual experimental tool that can replace offline experimental practice. In this paper, we developed a USB-UART conversion module that enables a virtual microprocessor within virtual experiment software to transmit and receive data with external physical devices via the RS232 serial communication, and verified its functionality through experiments. The developed USB-UART conversion module is provided in the form of a device in the virtual experiment software and is connected to the virtual microprocessor using Rx/Tx lines in the RS-232 serial communication. It also provides an interface function with other external real-world devices through the USB virtual COM port of the host computer running the virtual experiment software. The developed USB-UART conversion module was successfully validated through experiments and is expected to significantly enhance the utilization of virtual experiment software by enabling RS-232 serial communication between virtual microprocessors and external physical devices extending its application beyond purely virtual environments.