지금은 저전력 마이크로컨트롤러(MCU)의 황금기이다. 여러 업체들은 차세대 마이크로컨트롤러 설계에서의 전력 절감을 위해 다양한 고급 기능들이 내장된 MCU를 제공하고 있다. 하지만 이러한 모든 기능들을 속속들이 이해한다는 것은 결코 쉽지 않다.
게다가 효과 또한 확실히 알기 어렵다. 어떤 기능을 사용해야 적은 노력으로 큰 효과를 볼 수 있는가? 어떤 기능이 노력에 비해 효과는 적은가? 무엇보다도 절실한 문제는 과연 성능에 어떠한 영향을 미칠 것인가 하는 점이다. 오늘날 MCU의 많은 기능들은 프로세싱 성능에 지대한 영향을 미치기 때문이다.
이 문제를 해결하기 위한 방법 중 하나는 전류 측정 기능을 포함하는 IDE(통합개발환경, Integrated Development Environment)를 사용하는 것이다. 이 경우 어떤 장점을 얻을 수 있을까? 이 IDE는 당신의 코드를 기반으로 저전력 기능을 구현하는 경우 그 동안 어림짐작으로 했던 일들을 없앨 수 있다. 과거에는 믿을만한 전류계를 사용하는 것이 전부였다. 하지만 전류계는 전류 소모와 코드 실행을 실시간으로 반영하지 못한다.
전류 측정 기능이 내장된 IDE를 사용하면 어떤 기능이 전력과 성능 양측으로 어떻게 영향을 미치는지 즉각적인 피드백을 얻을 수 있다. 또한 그로 인해 둘의 상관관계를 즉시 파악할 수 있다.
마이크로칩의 ‘PIC24FJ128GA310’ 마이크로컨트롤러를 예로 들어보자. 이 마이크로컨트롤러 제품은 아이들(Idle) 모드를 제공한다. 아이들 모드가 되면 CPU는 정지하지만 주변장치들은 계속해서 실행된다. 인터럽트가 발생되면 CPU가 깨어나는 식이므로 이는 전력과 성능 간의 상충관계를 잘 보여준다.
아이들 모드를 사용할 경우, 전류 소모는 43μA/MHz로 낮아지므로 73퍼센트까지 줄일 수 있다. 하지만 CPU는 슬립 모드에 있고 코드를 실행하지 못한다. REAL ICE Power Monitor가 내장된 MPLAB 등의 IDE를 사용하면, 전류계 등으로 간접적으로 짐작하는 것이 아니라 전력과 애플리케이션 성능에 미치는 영향을 직접적으로 측정할 수 있다.
UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)를 통해서 데이터를 전송할 때마다 아이들 모드를 사용한다고 가정하자. 실시간 전력 측정 기능이 있는 IDE를 사용할 경우 전류 절약분이 증가하는 것을 관찰할 수 있으며, while 루프 내에서 UART 전송 완료 시까지 대기하느라 발생하는 결과가 성능에 미치는 영향이 미미하다는 것을 확인할 수 있을 것이다.
측정 기능을 포함하고 있는 IDE를 사용한다면, 전력 절감을 위한 자신만의 접근 방식을 모색할 수 있다. 전력 예산을 기준으로 삼아서 저전력 모드들을 활용하는 시나리오를 설정할 수 있다. 그리고 IDE의 전력 측정 기능을 사용해 이 시나리오를 테스트하고 전력이 얼마나 절약되는지 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 실시간 피드백을 얻을 수 있으므로 코딩 방식에 따라 애플리케이션이 어떤 영향을 받는지 살펴볼 수 있다.
저전력의 황금기에 접어든 지금, 이를 제대로 활용하기 위해서는 적합한 툴을 사용해야 한다. 전력 예상 계산이 문제가 되는 경우에도 IDE의 측정 기능을 사용한다면 설계상에 저전력 기능을 구현하기 위해 어림짐작으로 했던 일들을 없앨 수 있다.
최신 MCU의 고급 기능들을 최대한 활용하여 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 반면에 성능에 미치는 영향 또한 관리하여야 한다. 전류 측정 기능이 내장된 IDE를 사용할 경우 이 작업을 훨씬 더 쉽게 실시간으로 수행할 수 있다.
글 : 제이슨 톨레슨(Jason Tollefson) / 시니어 프로덕트 마케팅 매니저 / 마이크로칩테크놀로지자료제공 : 마이크로칩테크놀로지 (www.microchip.com)
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