임베디드 SW 엔지니어링 - 2 하드웨어 분석

- 하드웨어 기능 분석

- 요구사항 도출

- 하드웨어 분석 결과 문서화

 

 

 

 

하드웨어 기능 분석

하드웨어 이해가 얼마나 필요할까

- 많이 알수록 좋음

- 하드웨어 개발자가 아니라 소프트웨어 개발자라면 프로그래밍을 위한 하드웨어 구성요소, 회로도, 데이터 시트 이해할수있는 정도

 

하드웨어 구성요소

- 목적에 따라 프로세스, 메모리, 입출력장치, 주변장치들이 결정

- 하나의 보드에서 연결되서 구성

 

라즈베리파이3의 기능 위주로 구성 요소 살펴본다면

- 크기 : 85 mm x 56 mm

- 1GB LPDDR2

- 40개 GPIO Pin 헤더

- 멀티미디어(카메라, 비디오, 사운드) 기능 지원

- sd카드 슬롯

- 전원 공급을 위한 5V 2.5 암페어 dc 마이크로 usb 커넥터로 전원 공급

라즈베리파이3 구성도

 

라즈베리파이의 프로세서

- 하드웨어에서 프로세서/마이크로 컨트롤러 이해가 매우 중요

- 브로드컴사의 BCM2837 SoC 탑재

 

SoC System on Chip

- 전자 시스템 주요 구성요소가 하나의 칩에 결합된 집적회로 IC

 

 

라즈베리파이의 ARM SoC 

- 중앙처리 장치 CPU

- 그래픽 처리장치 GPU

- 메모리

- 타이머

- GPIO

- USB

- I2C

- SPI

- UART

- 주변장치 입출력 회로가 모두 내장됨

 

 

Cortex

- ARM의 최신 프로세서들은 cortex 이름으로 명명됨

- Cortex-A Application : 스마트폰 등 운영체제가 필요한 큰 규모 장치에 사용

- Cortex-M Microcontroller: 소형, 저가, 저전력에 필요한 어플리케이션에 사용

- Cortex-R  Realtime: 자동차, 산업용 제어장치등 실시간 임베디드 서비스에 사용

-> 라즈베리파이는 Cortex A

 

 

메모리

- 라즈베리파이3 : 메모리 1GB LPDDR2 SDRAM

- 회로도에 안보이던데 -> 라즈베리파이3의 메모리 위치. Soc위에 적층형태로 부착(BGA Package)

 

 

전원

- 휴대폰과 같은 마이크로 usb

- 주변장치가 많을수록 전원이 많이 필요

 

주변 장치 전력 소모량

- gpio : 50mA

- 개별 gpio : 16mA

- hdmi 포트 : 50mA

- 카메라 모듈 : 250mA

- 키보드/마우스 : 100mA or 1000mA 이상

 

라즈베리파이3과 일반 PC와의 차이

- 외부 장치들을 연결하여 제어가능한 GPIO핀이 외부 노출

 

임베디드 시스템 규모에 따라 부팅

- 작은 규모 : 마이크로 컨트롤러 이용 -> 이 내부에 플래시 메모리 내장

- 큰 규모 : 외부 플래시 메모리 이용

- 라즈베리파이 : 마이크로 sd 슬롯 이용

 

 

회로도 이해

- 전자공학, 마이크로프로세서 컴퓨터 구조 이해 필요

 

 

시험 요구사항 도출하기

1. 기능요소 정의

2. 시험절차 수립

3. 기능 요소별 동작 기준 수립

 

 

 

하드웨어 기능 단위 및 장치 분류

- CPU와 GPU

-통신 및 네트워크 장치

- 영상 장치

- 음향 장치

- 제어 장치

- 저장 장치

- 사용자 입력 장치나 테스트 장치

- 전원 장치

 

시험 절차 수립

- 장치 구동 순서 분석

- 하드웨어 시험 환경 구성

- 루프백 시험

-> 기능 요소 동잡 기준 수립 필요

 

기능 요소

- 전원인가, 전원 단락, 전원 대기, 프로그램 실행이나 정보 송수신, 영상/음향 입출력

 

 

단계별 시험절차 수립 수행 순서

1. 시험 단계 정의

2. 시험 절차 정의

3. 단계별 테스트 케이스 작성 : 테스트 항목, 사전 조건, 시험 절차

4. 예상 결과 단계 : 전기적 기능, 프로그램 실행, 제어 기능, 정보 교환기능, 미디어 기능

 

 

 

 

하드웨어 분석 결과 문서화

- 기술문서 작성 원칙과 하드웨어 분석 기술 문서 내용 이해 필요

- 기술문서 정의, 특징, 기본원칙 이해 

 

기술문서 작성 원칙

- 대상 고려하여 작성

- 작성된 문서 동료와 함께 검토

- 쉽고 간결하며 깔끔하게 작성

- 사실에 입각, 체계적, 논리적 작성

- 단어나 문장, 그림, 수식 등에서 일관성 유지

- 내용 중복 주의

 

하드웨어 분석기술 작성에 필요한 지식

- 하드웨어 기본 동작 방법

- CPU 명세

- 제어회로 명세

- 저장장치 명세

- 통신인터페이스 명세

- GPIO 명세

 

 

 

하드웨어 분석결과 문서화를 위해 할일

- 하드웨어 구성요소 명세 기술

- 하드웨어 분석 보고서 작성

 

하드웨어 구성요소 명세서 작성 과정

- 하드웨어 레이아웃, 사진 바탕으로 각 부분 명칭 기재

- 하드웨어 기본 성능 및 기능 사항 요약 기술

- 하드웨어 동작을 위한 기본 조건과 환경 기술

- 하드웨어 기본 동작방법 기술

- 마이크로 컨트롤러 기능과 성능 사항 요약 기술

- 시동 프로그램에서 응용프로그램 읽는 경로 기술

- GPIO 핀 배치 및 기능 사항 요약 정리

- 프로그램 실행에 필요한 메모리 맵 등 작성

 

 

 

하드웨어 분석 보고서 

- 하드웨어 분석 결과를 바탕으로 작성

 

하드웨어 분석 결과서 양식 도출

- 분석 결과서 양식에 포함될 항목 식별

- 하드웨어 분석 보고서의 기술 순서 정의

 

하드웨어 분석 결과 보고서 작성 과정

- 모든 내용 포괄하여 분석 결과 보고서 작성