마이크로프로세서의 선택은 임베디드 시스템 설계 시 목표 기능을 구현하기 위해 균형을 맞춰야 하며, 많은 변수를 가진 복잡한 이슈이다. 따라서 설계자는 목표로 하는 시스템을 명확히 파악하고 있어야 하며, 프로세서의 선택에 있어서 적극적인 흥미가 필수 요소다. 또한 타임투마켓에 최적으로 대응할 수 있도록 소프트웨어의 질과 지원 툴에 대한 고려가 함께 동반되어야 한다.
현재 임베디드 시장에 영향을 미치는 사실상의 변화는 범용 프로세서가 고성능과 저전력을 실현할 수 있도록 애플리케이션 소프트웨어도 멀티프로세싱 패러다임을 도입한 범용 프로세서 엘리멘트를 인식해야 한다는 것이다. 멀티프로세싱과 멀티쓰레딩은 임베디드 개발자들에게 모두 멀티프로세싱의 복잡성을 제기하지만, 모두가 동일한 것은 아니다. 이 글은 이 둘 사이의 비용 및 절충관계를 설명한다.
STMicroelectronics (www.st.com)는 슈퍼 고집적 STR750F 제품군을 출시하고, ARM7TDMI-S™ 코어를 기반으로 하는 32비트 마이크로컨트롤러의 STR7 제품 범위를 확장했다. 3.3V 및 5V 모두에서 완전 규격 동작을 지원하는 최초의 범용 ARM7 플래시 마이크로컨트롤러인 이 새 제품군은 STOP 모드에서 12μA 또는 STANDBY 모드에서 10μA까지 낮아지는 저전력 모드를 제공하는 동시에 배터리 구동 어플리케이션에 적합한 54 MIPS (60MHz에서)를 제공한다. 3.3V 또는 5V부터 작동
시스템이 복잡해지면서 설계자들은 애플리케이션 내의 다양한 모듈/블록에 다른 전력과 전압을 공급해야 하는 문제에 직면하게 된다. 휴대용 디바이스에서 이 문제는 배터리 전력 제한 때문에 더욱 복잡해지게 된다. 이 문제에 대한 다양한 솔루션을 검토하기 전에 먼저 고급 전력 컨트롤러(APC)와 하드웨어 성능 모니터(HPM)에 대한 콘셉트와 그 해당 기능에 대해 알아보고자 한다.
임베디드 OS 분야에서는 주로 산업용에 사용되던 실시간 OS(RTOS: Real-Time Operating System)가 주류를 이루어왔다. 실시간성을 중시하는 RTOS는 의료기기, 자동차 모니터링 시스템, 항공기 모니터링 장치, 내비게이션 시스템, 휴대전화 중계기, PMP, MP3 플레이어 등에 탑재되면서 시장을 확대하고 있다. 국내에는 한국전자통신연구원(ETRI)의 ‘큐플러스(Qplus)’, MDS테크놀로지의 ‘밸로스(Velos)’, 아이지시스템의 ‘유비포스(UbiFOS)’ 등이 있으나 시장점유율이 아직은 미미한 수준이다. 대부분 외산 RTOS인 VxWorks, Nucleus, QNX 등이 높은 시장점유율을 차지하고 있는 게 현실이다. 이들 OS는 실시간성 보장과 8비트나 16비트 마이크로컴퓨터 상의 적은 리소스에서 동작하며 이제까지 OS를 사용하지 않던 임베디드 기기의 소프트웨어 개발 형태를 크게 변화시켰다.
기본적으로 임베디드 시스템은 범용 소프트웨어를 필요로 하지 않는다. 임베디드 시스템 자체가 정해진 기능에만 충실하면 되는 목적을 가지고 있기 때문이다. 또한 임베디드 시스템의 프로세서나 주변장치, 메모리 공간 등 하드웨어 자원은 제한적이라 교체가 거의 불가능하다. 따라서 임베디드 시스템용 소프트웨어는 보편적인 범용 소프트웨어와는 여러 가지 다른 특징이 있다. 아직 국내에서 업체명이 낯선 엔써크(www.encirq.com)는 데이터베이스의 효율적 관리라는 부분에 초점을 맞춘 임베디드 소프트웨어 개발 업체다.
멘토 그래픽스(www.mentor.com)가 Accelerated Technology의 디버거 툴인 코드랩과 마이크로텍의 컴파일러 툴인 엑스레이의 장점을 보완/결합해 임베디드용 통합개발환경을 지원하는 EDGE Developer Suite를 새롭게 선보였다. 이와 함께 향상된 Nucleus PLUS 버전 2.0을 함께 발표했다. Nucleus를 개발한 Accelerated Technology는 RTOS 개발을 주요 사업 영역으로 하는 임베디드 시스템 소프트웨어 업체로, 멘토가 임베디드 소프트웨어 사업의 확장을 위해 2002년 인수했다.
많은 사람들은 ESL 툴이 주로 ASIC 설계 흐름에 초점을 맞추고 있다고 생각지만, 사실은 점점 더 많은 ESL 툴 제공업체들이 프로그래머블 로직에 초점을 맞추고 있다. ESL 설계 흐름은 FPGA 설계 툴의 자연적인 진화이며, FPGA를 위한 ESL 툴은 하드웨어 설계와 관련된 세부적인 로우 레벨 사항을 배울 필요 없이 프로그래머블 하드웨어를 이용해 설계자의 아이디어를 검증할 수 있도록 한다
과거의 컨트롤러들은 오로지 로직 컴포넌트들로 만들어졌으며, 지금에 비해 대개는 크고 무거운 상자들이었다. 그 후 마이크로프로세서들이 사용되어 전체 컨트롤러를 작은 회로 보드에 맞출 수 있게 됐고, 이것은 아직까지도 보편적으로 사용되고 있다. 모든 반도체들이 그렇듯 계속되는 경박단소화에 따라, 한 컨트롤러에 필요한 모든 구성요소들도 한 개의 칩 안에 직접 설계되면서 마이크로컨트롤러로 발전한 것이다.
ARM9E 프로세서 제품군은 하드 디스크 드라이브, 이미징, 자동차, 네트워킹 및 무선기기 등 광범위한 애플리케이션에서 수년 간 폭넓게 사용돼 왔다. 이 제품군의 저전력, 작은 크기, 고성능은 업계 표준 아키텍처와 접목되어 다양한 애플리케이션에 유용한 프로세서로 자리 잡게 되었다. ARM의 Cortex-R4 프로세서는 기존 ARM9E 프로세서의 장점인 시스템 비용을 낮추면서 성능 향상과 더불어 프로세서의 컴퓨팅 효율성을 증가시키는 다양한 신기술과 설계 개선사항을 바탕으로 한 제품이다.
지금까지 마이크로프로세서는 CISC, RISC, EISC, DSP 등 단일 프로세서 중심으로 발전을 해왔다. 하지만, CPU 성능을 향상시키기 위해서 클록 속도를 계속 올리는 데는 기술적인 한계에 부딪치고 있는 상황에서, 그 대안으로 많은 반도체 회사들이 멀티코어 프로세서 구조를 채택을 하고 있다. 이 글에서는 이러한 멀티코어 프로세서를 위한 Nucleus RTOS 솔루션 및 Nucleus EDGE 멀티코어 통합개발환경(IDE)을 소개한다.
Strategic Test는 세계 최초로 Intel/Marvell PXA270을 위한 마이크로소프트(MS) Windows CE 6.0 BSP를 발표했다. BSP(Binary Support Package)는 새롭게 TRITON Development Kit-3를 구입하거나 기존 고객들을 위한 업그레이드를 통해 제공된다.지난 2004년 10월에 발표된 Development Kit-3는 Linux와 Windows CE 5를 모두 지원하는 레퍼런스 플랫폼이다. Linux 및 Windows CE BSP는 정기적인 무료 업데이트가 제공된다.Ki
프리스케일 세미컨덕터(www.freescale.com) 는 차세대 자동차 계측용 클러스터를 위한 혁신적인 16비트 마이크로 컨트롤러(MCU)를 발표하였다. MC9S12XHZ512 MCU는 업계 최초로 통합형 박막 트랜지스터(TFT) 디스플레이 구동 기능을 제공하는 계측용 클러스터 MCU이다.S12XHZ512 MCU는 적용분야의 핵심적인(application-critical) 지능형 제어 함수를 처리하며, 자동차 대시보드의 디스플레이를 구동할 수 있도록 설계되었다. 이 디바이스는 TFT 디스플레이를 지원하는 동시에 아날로그 게이지,
프리스케일 세미컨덕터(www.freescale.com)는 소형 기기와 DC 팬 분야에 적합하도록 보드 공간, 시스템 비용 및 소비 전력을 최소화 시킨 신제품을 8비트 S08 MCU 제품 군에 추가했다.MC9S08QD4(QD4) 디바이스는 광범위한 임베디드 애플리케이션을 설계할 수 있는 유연성과 다양한 기능을 개발회사에 제공한다. QD4 디바이스는 소형 8핀 패키지에서 높은 수준의 집적도와 5V 의 전원을 제공하므로 높은 전압이 필요하면서 비용에 민감한 분야에 이상적인 제품이다. QD4의 적용 분야로는 모터 제어, 보안 시스템, 워키
엔써크(www.encirq.com)는 디바이스의 인텔리전스, 성능, 사용 편의성 향상을 위한 데이터 관리 소프트웨어 프레임워크인 ‘DeviceSQL™’의 3세대 버전을 발표하였다. DeviceSQL 3.0은 디바이스 데이터 관리를 위한 새로운 차세대 표준으로서, 사용하는 CPU나 타겟 운영체제에 관계없이 로우엔드에서 하이엔드 디바이스에 이르는 전체 제품 라인에 걸쳐 최적화된 공통 데이터 관리 환경을 구현할 수 있게 해 준다.DeviceSQL 3.0은 뛰어난 유연성과 관리성을 제공함과 동시에 런타임 성능을 개선해 주고, CPU 사이클
최첨단 임베디드 애플리케이션 분야에서 성공을 거두기 위해서는 지극히 콤팩트한 폼팩터로 높은 수준의 프로세싱 성능과 I/O 대역폭을 실현할 필요가 있다. 이미 PCI-X(Peripheral Component Interconnect Extended)나 AGP(Accelerated Graphics Port) 등의 레거시 인터페이스는 의료용 이미징 기기, 소매 POS 단말기, 광고 단말기, 게임기, 산업자동화 등 최첨단 애플리케이션의 요구사항을 더 이상 만족시킬 수 없게 되었다.이러한 최첨단 임베디드 시장의 요구를 지원하기 위해서는 새로운
많은 전자 시스템에는 RTC(Real-Time Clock, 실시간 클록)가 탑재되어 있다. RTC는 달력 시간 계시, 시점확인 및 주기적 동작 개시(예, 측정을 위한 정기적인 웨이크 업) 등 다양한 기능을 수행한다. RTC가 사용된 지 수년이 됐지만, 임베디드 애플리케이션용으로 최적화 되어 있지 않다. 요즘은 MCU 풀업 ‘자체실행(Standalone)’ 기능을 RTC와 통합한 솔루션이 지원되며, MCU와 긴밀한 결합을 통해 많은 장점을 지니고 있다. 이 글에서는 기존 RTC와 MCU의 결합으로 전체가 부분의 총합보다 클 수 있는 방법을 다룬다.
임베디드 시스템, 특히 정보 가전제품은 지난 10년 사이에 극적인 변화를 경험했다. 하드웨어 측면에서는 처리하는 데이터가 디지털화 되고, 고속의 유·무선 네트워크 기능 및 USB로 대표되는 사용자 친화적이며 고속인 장치 연결 인터페이스를 탑재하게 됐다. 소프트웨어 측면에서는 가전제품에서는 General Purpose OS(기존의 RTOS에 대비 하이엔드 OS)가 사용되면서, 향상된 하드웨어를 이용하여 빠르고 효과적인 제품화가 가능하게 됐다. 오늘날 디지털 정보 가전의 중요한 특징은 네트워크의 연결로 디지털화된 대용량의 멀티미디어 데이터를 처리하는 능력과 대용량 데이터를 언제나 사용 가능하도록 어디엔가 저장할 수 있는 능력이다.
많은 임베디드 제품 가운데 공통적으로 발견되는 요건은 가능한 최저 가격으로 최적의 성능을 확보하는 것이다. 애플리케이션이 요구하는 것보다 훨씬 높은 성능의 설계 플랫폼을 선택하게 되면, 불필요한 비용이 발생하고 전력 분산이 일어나 제품의 생산력이 저하되기 때문이다. 이 같은 상황은 임베디드 CPU 시스템의 경우 엔드 유저에게 가능한 최저의 프로그램 비용을 제공하기 위해 경쟁해야 하며, 부가적으로 또 다른 도전 과제가 생기는 것을 의미한다. 이는 단순히 개당 비용에만 영향을 미치는 것이 아니라, 전반적인 설계 구조에 상당한 영향을 미치는 원인이다.
마이크로칩 테크놀러지(www.microchip.com)는 단일 칩에 셧다운(shutdown), 파워굿(power good), 프로그래머블 파워굿 지연(delay) 및 본드 와이어 보상(bond wire compensation) 기능들을 통합한1.5A LDO를 발표했다.공정 기술 단위가 계속 줄어들면서 더 높은 작동 전류와 더 낮은 코어 전압을 요구하는 새로운 클래스의 고급 CPU와 로직 코어가 등장했다. 최저 0.8V의 출력 전압과 최고 1.5A의 출력 전류를 갖춘 MCP1727은 이러한 유형의 시스템에 장착돼 시스템을 구동한다.