임베디드 시스템 개요
임베디드 시스템이란?
내장된 시스템 또는 내장형 시스템을 의미한다. 보통 특정한 목적을 위해 설계된 시스템으로, 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 전자 시스템이다. 특정한 기능을 수행할 수 있도록 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러 등이 탑재된다.
임베디드 시스템 특징
- 특정한 기능을 수행함
- 한정된 자원 (저전력, 소형, 저렴한 가격 등)
- 한정된 시스템 자원 (프로세서 성능, 메모리 등)
- 안정성/신뢰성
- 강건성
- 낮은 호환성
- 특정 응용에서는 실시간성 필요
임베디드 시스템의 구성
임베디드 시스템 응용 분야
소비자 가전, 의료기기, 자동화, 통신기기, 원격 자동화, 군사/항공, 산업 기계 등
범용 시스템 vs 임베디드 시스템
※ 실시간 시스템이란?
제한된 시간 내에 반드시 태스크를 수행해야하는 시스템
e.g. 항공 관련 시스템, 자동차 제어 시스템, 의료 보조기구 등
경성 실시간 시스템
- 할당된 한계 시간 내에 응답하지 못했을 경우 완전한 실패로 판정되는 시스템
e.g. 원자력 발전소 제어, 항공기 제어, 인공위성 발사 제어 시스쳄
연성 실시간 시스템
- 외부 이벤트에 대해 실시간성은 중요하지만, 할당된 한계 시간 내에 응답하지 못해도 치명적인 문제가 발생하지 않는 시스템
e.g. 생상 공장 내의 로봇 팔 제어 시스템
임베디드 시스템 발전
사물 인터넷(IoT)
2016년 1월 스위스에서 열린 다보스 포럼에서 클라우스 슈밥 교수에 의해 제 4차 산업혁명 대두
사물의 센서와 프로세서를 장착하여 정보를 수집하고 제어관리할 수 있도록 인터넷으로 연결되어 있는 시스템
2007년 아이폰을 시작으로 사물 인터넷이 발달함과 동시에 전망 또한 매우 높다고 한다.
오픈소스 하드웨어 플랫폼
오픈소스의 역사는 운영체제 역사와 함께하며, AT&T의 벨 연구소와 MIT가 1960년대 말에 멀틱스를 개발함.
1973년 벨 연구소의 켄 톰슨, 데니스 리치가 멀틱스를 기반으로 Unix를 개발함.
(이때 C언어도 같이 개발함)
MIT 인공지능 연구원인 리차드 스톨먼은 소스를 공개하지 못하도록 하는 분위기와 기술을 상업화하려는 조류에 반감을 갖고 새로운 시스템을 구상하는 GNU 프로젝트를 진행하였다.
GNU 프로젝트에서는 gcc와 커너를 개발하고 있었음
1991년 리누스 토발즈는 미닉스를 기반으로 유닉스와 호환되는 리눅스를 개발함.
스톨먼과 FSF 재단은 리눅스를 GNU시스템의 커널로 채택함으로써 gcc로 컴파일된 수많은 어플리케이션이 사용가능해졌다.
이후 리눅스는 2000년대 들어서면서 임베디드 분야로 진출하였으며, 2005년 이후로는 모바일 분야로도 진출하게 되었다.
오픈된 리눅스 커널을 이용하여 수많은 프로젝트가 발생하였고, 프로젝트 결과로 나온 오픈소스 하드웨어들의 종류가 아래와 같다.
- 아두이노, 비글보드, 라즈베리파이, 구글 코랄, 엔비디아 젯슨 등
현재는 8비트 AVR 코어 기반인 아두이노와 ARM 기반 코어를 사용하는 라즈베리파이가 가장 많이 사용되고 있다.
Raspberry Pi (라즈베리 파이)
2012년 1월 영국의 라즈베리 파이 재단에 기초 컴퓨터 과학 교육을 목적으로 발표한 오픈 소스 하드웨어
- 8비트 저전력/저성능 코어를 사용하는 아두이노에 비해 ARM 기반의 빠른 CPU와 대용량 메모리를 가지고 있음
- SD 메모리 카드를 통해 외부 메모리 공간 사용 가능
- OpenGL ES 사용이 가능
- 고성능 하드웨어로 인해 리눅스 사용도 가능
H/W 특징
- USB, GPIO, 이더넷 포트, 무선 랜과 블루투스, 사운드 출력, HDMI 포트 등을 지원
- 키보드, 마우스, 디스플레이 등 연결이 가능하여 소형 PC처럼 사용할 수 있음
