아두이노와 라즈베리 파이를 이용한 최신 실전 기술 수록! 임베디드 엔지니어를 목표로 하는 사람과 신입 임베디드 엔지니어를 위한 필독서! 다른 책이나 인터넷 등에도 아두이노나 라즈베리 파이에 관한 다양한 정보가 있지만, 대부분이 센서에 접속하거나 서버 설정 방법을 설명하는 정도입니다. 하지만 이 책에서는 독자가 시중에서 구하기 쉬운 소형 마이크로컴퓨터 아두이노와 고성능 마이크로컴퓨터를 탑재한 라즈베리 파이를 활용해서 마이크로컴퓨터나 운영체제를 화이트박스로서 이해하는 것과 함께, 개발환경에서 이용되는 소형 마이크로컴퓨터부터 고성능 마이크로컴퓨터까지 응용하는 것을 목표로 합니다.

CHAPTER 1 임베디드 소프트웨어 엔지니어의 업무 1 01 임베디드 시스템이란? 3 임베디드 시스템의 중요성 3 임베디드 시스템과 PC, 서버는 어떻게 다른가? 4 02 임베디드 시스템의 특징 5 Nature: 자연 법칙의 취급 6 Time: 실시간성의 요구 7 Constraint: 엄격한 제약 사항 8 Reliability: 높은 신뢰성 9 제품별 NTCR 요구사항의 특징 9 03 임베디드 소프트웨어란? 10 소프트웨어의 종류 10 04 임베디드 소프트웨어 엔지니어의 업무 13 임베디드 소프트웨어 엔지니어가 속하는 조직 13 임베디드 소프트웨어의 규모에 따라 조직은 변한다 13 하청이 아닌 프로 서비스 14 05 임베디드 소프트웨어 엔지니어의 직종 16 CHAPTER 2 마이크로컴퓨터 하드웨어 19 06 임베디드 시스템의 구성 21 07 임베디드 마이크로컴퓨터의 구성 23 하드웨어의 종류 23 CPU와 마이크로컴퓨터 24 메모리 25 메모리의 종류 27 버스의 구성 29 메인 버스의 용도 29 로컬 버스 31 주변장치 34 주변장치의 제어 방식 36 08 CPU란? 38 CPU의 명령 실행 40 인터럽트 43 CHAPTER 3 임베디드 소프트웨어 47 09 임베디드 시스템의 소프트웨어 49 임베디드 소프트웨어의 종류 49 10 임베디드 소프트웨어를 개발하는 흐름 51 실제 빌드의 흐름 확인하기 53 11 어셈블리 언어로부터 알 수 있는 것 59 스타트업 루틴 61 main 함수가 호출될 때까지의 흐름 추적 61 메모리 맵 63 스택 64 스택과 인터럽트 65 12 임베디드 소프트웨어의 테스트 환경 68 ICE 68 13 임베디드 시스템 프로그래밍에서의 C언어 71 최적화 옵션의 장점과 단점 71 volatile 선언 71 unsigned와 signed 72 pragma 73 포인터와 배열 73 인터럽트 핸들러 74 CHAPTER 4 임베디드 시스템을 사용한 C언어 프로그래밍 77 14 아두이노의 하드웨어 확인하기 79 아두이노란? 79 아두이노 우노의 하드웨어 구성 80 마이크로컴퓨터의 데이터 시트 조사하기 82 데이터 시트와 보드 맞춰 보기 84 ATmega328P의 내부 구성과 커넥터와의 관계 88 15 LED를 ON/OFF하는 실험 93 LED 실험의 개요 93 LED 접속 94 점멸 프로그램 작성하기 96 동작 확인 101 16 LED 실험 프로그램 이해하기 103 CPU의 관점에서 바라본 레지스터 제어 103 어셈블러에서 확인 103 17 LED 점멸 시간 지정하기 109 타이머의 이용 111 CHAPTER 5 실시간 운영체제 113 18 임베디드 시스템의 운영체제 115 운영체제란? 115 임베디드 운영체제가 필요한 이유 116 임베디드 운영체제를 사용할 때의 단점 121 19 임베디드 운영체제 사용해 보기 123 임베디드 운영체제의 동작 123 20 FreeRTOS 동작 배우기 128 FreeRTOS의 구성 128 FreeRTOS의 기본 동작 129 소스 코드의 실제 동작 131 21 임베디드 운영체제의 역사 136 임베디드 운영체제의 역사 136 임베디드 운영체제의 종류와 시대 배경 138 22 임베디드 운영체제의 선택 방법 142 임베디드 운영체제의 선정 포인트 142 CHAPTER 6 스마트 디바이스 145 23 데이터 주도 사회 147 데이터의 활용 147 24 스마트 디바이스 149 스마트 디바이스란? 149 스마트 디바이스의 사용 예 150 스마트 디바이스의 구성 152 CHAPTER 7 임베디드 리눅스 161 25 임베디드 리눅스 163 리눅스 운영체제를 사용하는 이유 163 리눅스 운영체제가 동작하는 하드웨어 구성 164 리눅스 운영체제가 동작하는 소프트웨어 구성 168 26 임베디드 리눅스 소프트웨어의 개요 170 프로세스 170 스레드 171 IPC 171 커널 172 시스템 콜 인터페이스 175 27 임베디드 리눅스의 빌드와 기동 179 이용할 하드웨어 179 라즈베리 파이 3B+의 리눅스 배포판 181 라즈베리 파이 3B+에서 Yocto를 기동하기까지의 흐름 183 Yocto에서의 빌드 실행 183 28 임베디드 리눅스의 동작 확인 187 Yocto 재빌드에 의한 자체 개발환경의 도입 187 sysfs의 이용 196 오픈 소스 소프트웨어의 이용 198 임베디드 리눅스 개발에서 주의해야 할 포인트 203 CHAPTER 8 임베디드 소프트웨어의 개발 프로세스 207 29 임베디드 시스템의 라이프사이클 209 30 임베디드 시스템의 개발 방법 211 동시 개발 211 프런트 로딩 212 임베디드 소프트웨어 개발 프로세스의 V자 모델 213 임베디드 소프트웨어 개발 프로세스 214 31 시스템 요구 정의 216 32 시스템 아키텍처 설계 218 33 소프트웨어 요구 정의 223 34 소프트웨어 아키텍처 설계 225 35 소프트웨어 상세 설계 228 36 구현, 단위 테스트 229 37 소프트웨어 결합, 통합 테스트 232 38 소프트웨어 타당성 확인 테스트 235 39 시스템 결합, 통합 테스트와 시스템 타당성 확인 테스트 236 40 제품 출하 237 CHAPTER 9 사물인터넷/인공지능 시대의 임베디드 소프트웨어 개발 239 41 산업혁명과 임베디드 시스템 241 제1차 산업혁명 241 제2차 산업혁명 242 제3차 산업혁명 243 제4차 산업혁명 245 42 DX 시대의 임베디드 시스템 개발 247 기능 배치의 변화 247 43 임베디드 엔지니어의 학습방법 253 수파리 이론 253 표준적인 개발 방법 배우기 254 자신이 직접 정보를 제공하면 다른 정보도 수집된다 255 APPENDIX A Arduino IDE/Yocto의 설치 257 44 Arduino IDE를 윈도우 10에서 설치하기 259 Arduino IDE의 입수 259 Arduino IDE의 설치 262 AVR 명령의 동작 확인 266 45 Yocto 빌드 환경의 준비 267 dash의 전환 267 빌드에 필요한 패키지 설치 267 프록시의 설정이 필요할 때 268 46 라즈베리 파이 3의 Yocto 환경 구축 271 Yocto의 버전 271 Yocto의 환경 구축 271 Yocto 환경의 셋업 272 찾아보기 276

임베디드 시스템은 외부 세계(시스템의 외부)의 변화를 감지하여 마이크로컴퓨터로 처리해 결과를 외부 세계로 피드백한다. 이런 동작은 IPO(Input, Processing, Output)라고도 불린다. 예를 들어, 가장 단순하게 생각해 볼 수 있는 시스템으로 자동문이 있다. 자동문은 인체 감지 센서나 거리 센서 등을 사용해 마이크로컴퓨터가 사람이 접근한 것을 감지하고, 액추에이터를 가동해서 문을 자동으로 열고 닫는다. 오피스 빌딩의 화장실에 있는 자동 라이트도 사람을 센서로 감지하여 라이트의 점등과 소등을 제어하는 시스템이다. _16페이지 C언어는 일반적으로 사용되는 고급 언어이지만, 임베디드 시스템의 프로그래밍에서는 주의해야 할 점이 몇 가지 있다. 대부분의 임베디드 시스템은 제약 사항으로 메모리(ROM/RAM) 용량에 제한이 있거나 처리 시간에 제약이 있기 때문에 프로그램을 최적화해야 한다. 이때에 컴파일러의 최적화 옵션을 사용하여 프로그램 구조를 최적화함으로써 제약 사항을 지키도록 한다. 단, 컴파일 시의 최적화에 따라 프로그램이 의도하지 않는 동작을 하는 경우도 있다. _71페이지 FreeRTOS는 오픈 소스로 개발된 실시간 운영체제다. FreeRTOS는 사용할 수 있는 마이크로컴퓨터의 종류가 많아서 특정 마이크로컴퓨터의 사용 방법을 습득하면 다른 마이크로컴퓨터에서도 활용할 수 있다. RTOS로서의 기본 기능을 한정해서 구성했기 때문에 코드 크기가 작아 ROM 용량을 압박하지 않는 설계로 되어 있다. 필요에 따라 사용하지 않는 기능을 줄여 코드 크기를 보다 더 줄일 수도 있다. _123페이지 임베디드 시스템은 다양한 영역에서 제품이나 시스템으로 이용된다. 이러한 제품이나 시스템은 웹이나 애플리케이션 등과는 달리 하드웨어로 판매 및 제공, 이용되고 있다. 임베디드 시스템의 가장 큰 특징은 하드웨어라는 실물이 존재하고, 거기에 컴퓨터가 탑재되어 있다는 점이다. _209페이지 임베디드 엔지니어들은 최신 기술을 따라잡으면서 업무를 진행해 나가지 않으면 안 된다. 그러나 최신 기술도 기반이 되는 기술이 있으며, 그 기반 기술을 응용하여 최신 기술이 태어난다. 최신의 마이크로컴퓨터라도 완전히 새로운 것은 없다. 근간이 되는 마이크로컴퓨터가 있기 때문에 새롭게 기능과 성능이 향상되는 것이다. GPU도 예전 GPU가 하던 것과 기본적으로는 차이가 없다. 기본적인 기능은 DSP에서의 신호 처리와 동일하다. 최신의 통신 모듈 제어도 기존의 통신 모듈과 거의 동일하다. 새로운 기술을 두려워하지 말고 새로운 기술을 사용한다는 기쁨을 즐길 수 있기 바란다. _253페이지 1.