규칙으로 배우는 임베디드 시스템 : CPU 이론 및 펌웨어 개발 규칙 (개정2판)

규칙으로 배우는 임베디드 시스템 : CPU 이론 및 펌웨어 개발 규칙 (개정2판)

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Description
전기 / 전자시스템 개발 전문가 길잡이

베테랑 엔지니어의 전기/전자
임베디드 시스템 개발을 위한 확실한 로드맵!

\"이 책을 읽는 가장 좋은 방법은 소설책 읽듯이 반복하여 읽어 기초 이론과
시스템 개발 규칙 간의 연관관계에 대해 이해하는 것입니다.\"

CPU(Central Processing Unit)는 목표하는 동작을 수행하기 위해 명령을 읽고 해석하여 처리하는 중앙 처리 장치로 정의된다. 수동 소자, 능동 소자와 반도체 IC. 특히 플립플롭 같은 메모리 소자들을 모두 이용한 회로를 하나의 패키지에 집적하여 만들어진 IC가 CPU이며, 집적회로의 최고봉이라 할 수 있다.

CPU의 사용은 하드웨어만으로 설계된 시스템에 비하여 소프트웨어만 변경함으로써 시스템의 구현 및 수정을 쉽게 할 수 있다는 최대의 장점으로 대부분의 전기/전자 시스템에 사용되므로 구조 및 동작에 대해 알아 두어야 한다.

특정 CPU를 지정하여 자세히 알아보는 것도 충분히 의미가 있겠지만, 여기서는 CPU의 일반적인 구성 요소들과 동작에 대해서 살펴봄으로써, 사용하게 될 CPU의 종류가 바뀌더라도 쉽게 접근할 수 있는 능력 배양을 목표로 한다.
저자

장선웅

저자:장선웅
1999년도충남대학교메카트로닉스학과를졸업했다.이후반도체팹리스업체에서18년동안엔지니어로근무하면서,특허청장표창을받은이력이있다.

목차


I.CPU기초이론
1.CPU일반
1.1.CPU의구조및동작
1.2.명령어구조와실행파일
1.3.CPU동작을위한주변하드웨어
1.4.리셋후펌웨어부팅과정
1.5.인터럽트
2.MCU(MicroControllerUnit)
2.1.GPIO
2.2.MCU선택의고려사항
3.펌웨어의동작이해
3.1.CPU의동작과바이너리파일생성과정
3.2.스타트업프로그래밍실습

II.펌웨어개발규칙
1.펌웨어의설계및구현규칙
1.1.펌웨어구조
1.2.펌웨어의환경설정
1.3.펌웨어의안전성
1.4.펌웨어의성능
1.5.펌웨어의양산및유지보수

III.펌웨어설계및개발
1.시스템개발프로세스
2.시스템요구사항및펌웨어설계
2.1.시스템요구사항
2.2.펌웨어설계
3.제어기로보는코드구현순서
3.1.ON/OFF제어기
3.2.온도제어기의설계및코드구현
3.3.채터링방지알고리즘
4.데이터취득및처리
4.1.ADC와DAC&PWM
4.2.수치해석
4.3.디지털필터
5.통신
5.1.직렬통신일반
5.2.직렬통신종류
5.3.자료구조론
5.4.모드버스(Modbus)펌웨어구현

IV.[참고]디버깅

출판사 서평

책속에서

1.3.4.CPU버스구조

CPU가메모리에서데이터를취득하고기록하는전기적과정을알기위해서는버스구조를알아야한다.
버스(BUS)는동일한목적을가진신호선들의묶음을의미하는것으로,일종의데이터교환을위한통신선로로정의된다.
물론,데이터전송을더효율적으로처리하기위해설계된표준인터페이스인ARMCPU에서사용되는AMBA(AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture)버스와같은경우이장에서볼단순한SRAM버스보다복잡한구조와프로토콜을가지는데,결국데이터를주고받는목적으로써의개념은동일하므로,CPU동작의이해측면에서는이전통적인SRAM버스의동작을이해하는것만으로도충분할수있다.
이버스구조는비단CPU와메모리사이의연결통로일뿐아니라,CPU와디지털입/출력과같은주변장치들과의연결통로가된다.
p.I-33

4.1.3.PWM(PulseWidthModulation)

앞에서디지털신호를전압으로만들어주는DAC컨버터를보았다.이보다간단한개념인PWM(PulseWidthModulation)은펄스의주기를고정한상태에서HIGH상태의시간을바꾸어가며평균전압을제어하는것을말한다.
이런PWM구동방식은특정전압을출력하기위하여DAC나저항분압등의방식을사용하지않고도,디지털포트제어로듀티비(HIGH기간)를조절하여전압을제어할수있어간단하고,낮은전력손실로동작시킬수있기때문에많이사용되는방법이다.
PWM의ON/OFF스위칭동작에서스위칭주파수노이즈와그의하모닉(정수배)노이즈를유발하고작은링잉노이즈가계속발생하게되는단점도가지고있지만,단점보다장점이훨씬크기때문에인버터,DC-DC컨버터,LED밝기제어,모터제어등많은곳에서사용되는기술이므로알아둘필요가있다.
아래는ON구간과OFF구간의폭이다른디지털펄스출력에대한평균전압을나타낸그림이다.
p.III-192