UNIT 01 마이크로 프로세서 개론 로봇 SW 교육원 조용수

학습 목표 마이크로 프로세서 강의 개요 PC System Embedded System CPU & MCU 강사 소개 로봇 SW 교육원 소개: 기존 HW 중심의 로봇 교육을 보완하기 위해서 SW 관련 정보를 전달하기 위한 목적 추가로 SW 인력에게 Embedded 관련 정보 전달 출석 은 다음 시간에 한달간의 강의 진행 방향에 대해서 개발 보드 이용 : ARM Cortex M0 를 이용하는 방법 양산 보드 분석 하고 응용하는 과정

마이크로 프로세서 강의 개요 마이크로 프로세서의 이해 ARM Processor 에 대한 이해 MCU & CPU 개발환경 Compiler Debugger 회로 및 Block Diagram 분석 ARM Processor 에 대한 이해 Nuvoton MCU Cortex-M0 과 IP 사용 방법 마이크로 프로세서 강의 진행 방향 마이크로 프로세서 의 이해: 기존 Pc 시스템에서 개발하는 과정과 MCU 개발 과정의 차이 개발 환경에 대한 이해 컴파일러 디버거 회로 및 Block Diagram ARM 프로세서 MCU 개발 관련 전반적인 정보

강의 개요 교육용 보드를 이용한 MCU 기능 습득 개발용 장비 및 컴파일러 기능 습득 Firmware 구조 및 기초 프로그램 작성 개발 보드의 분석 및 응용 개인 Project 진행

PC System 스티브 잡스와 위즈니악이 만든 Apple 1976년 출시 키보드 + tv 출력 단자 포함 현재의 컴퓨터와 달리 각각의 기능을 담당하는 부품을 모아서 구성함.

PC System Pc 시스템 의 초기형 MCU 시스템과 얼추 비슷해 보임

PC System 일반적인 데스크톱 컴퓨터의 구성 디스플레이 마더보드 전원 공급 장치 광 디스크 장치 하드 디스크 CPU (마이크로프로세서) 램 확장 카드 전원 공급 장치 광 디스크 장치 하드 디스크 컴퓨터 키보드 마우스 일반적인 PC 시스템 디스플레이 마더 보드 CPU RAM Extention Card Power ODD HDDㅅ Keyboard Mouse 범용 시스템으로써 다양한 사용자의 요구를 충족하기 위한 시스템 입출력 디바이스가 다수 있으며, 사용자 친화형 OS 탑재 대부분의 SW 개발 은 Pc 에서 이루어지고 있음

PC System MainBoard CPU North Bridge South Bridge Power Ram Slot 메모리 컨트롤러 허브(MCH) 라고도 부르며, 컴퓨터의 메인보드 내에 존재한다. 노스브리지는 일반적으로 CPU, 램, 바이오스 롬, PCI 익스프레스 (또는 AGP) 그래픽 카드 간 통신을 관장 South Bridge 입/출력 컨트롤러 허브(ICH)라고도 부르며, 컴퓨터의 메인보드 내에 존재하며, 컴퓨터에 부착된 각각의 장치와의 입/출력을 담당 Power Ram Slot Bus Slot 메인 보드 Pc 시스템에서 CPU 와 메모리 등이 장착되어 동작하는 메인 시스템 보드 CPU 와 다른 IO 디버이스를 연결하는 Bridge Chip 으로 구성되어 있음. PC 에서 CPU 는 계산에만 특화된 Chip 으로 다양한 연산을 고속 처리할 수 있도록 설계 되어 있다. CPU 와 다른 디바이스를 연결하기 위한 Bridge Chip 은 North, South 로 구성되어 진다. North Bridge 는 고속의 디바이스 연결을 위한 Chip 으로 메모리 , PCI 등과의 통신을 담당 South Bridge 의 경우 입/출력 디바이스 연결을 위한 Chip, 다양한 입출력 장치 (usb, sound, network 등) 와 연결된다. Power : 전원 공급

Embedded System H/W System 전원이 인가되면 구현된 기능을 수행 원하는 기능을 수행하기 위한 전용 H/W 한번 제작이 되면 기능을 수정하기 어렵다.

Embedded System Embedded System 일상적으로 사용되는 전자 기기 중 H/W 와 제어용 SW 가 조합되어 특정 기능을 수행하는 시스템 휴대폰이나 게임기 등 전원 인가 후 별도 조작 없이 특정 기능을 수행 제어용 프로그램을 수정하여, 기능을 추가/수정 할 수 있음

Embedded System Embedded System 구성 H/W S/W Processor Memory 다양한 IO 특수 목적 디바이스 S/W Firmware Device Driver OS Application

Embedded System Embedded System 목적 산업용 제어 기기 가정용 기기 이동 기기

Processor (CPU) CPU 연산장치 (ALU) 와 제어장치 (CU) , 레지스터, 버스 등으로 이루어진 중앙 처리 장치 메모리에서 데이터를 읽어서 연산, 비교, 변환, 분기 등의 작업을 수행한다. 명령어의 구조화 형식에 따라서 2가지로 구분 CISC : Complex Instruction Set Computer RISC : Reduced Instruction Set Computer 이전에는 CPU + 주변 디바이스 칩 으로 시스템을 구성하지만, SoC(System On Chip) 의 발전으로 인하여 , CPU + 기타 기능 을 포함하는 하나의 칩 형태로 발전되고 있다.

Processor (CPU) CPU 종류 I386 ARM MIPS PowerPC M68K Intel 의 CPU 계열 32 bit Processor 로서 PC 에서 사용 현재 64 bit 로 확장 ARM RISC 형식의 프로세서로서 임베디드 분야에서 많이 사용 SoC 형태로 다수의 회사에서 라이센스해서 생산함. MIPS RISC 형식의 프로세서로, 고속의 연산이 필요한 분야에서 많이 사용됨. PowerPC M68K 이전 Mac PC 에서 사용되던 프로세서.

Micro Controller 마이크로 프로세서 Rasp Berry Pi 보드 단일 칩으로 구성된 시스템, 이전 pc 시스템에서 구성된 입 출력 시스템이 단일 칩에 구현되어 있음. 위 의 MCU 보드는 단일 칩 ( 메인칩) + Ethernet 칩 으로 구성되어 있음. Ethernet 외 다른 디바이스는 약간의 회로가 추가되어 메인칩에서 동작함. PC 의 복잡한 시스템이 위와 같은 구성으로 단순화 됨.

Micro Controller 마이크로 프로세서 Rasp Berry Pi 보드 단일 칩으로 구성된 시스템, 이전 pc 시스템에서 구성된 입 출력 시스템이 단일 칩에 구현되어 있음. 위 의 MCU 보드는 단일 칩 ( 메인칩) + Ethernet 칩 으로 구성되어 있음. Ethernet 외 다른 디바이스는 약간의 회로가 추가되어 메인칩에서 동작함. PC 의 복잡한 시스템이 위와 같은 구성으로 단순화 됨.

Micro Controller 마이크로 프로세서 Rasp Berry Pi 보드 단일 칩으로 구성된 시스템, 이전 pc 시스템에서 구성된 입 출력 시스템이 단일 칩에 구현되어 있음. 위 의 MCU 보드는 단일 칩 ( 메인칩) + Ethernet 칩 으로 구성되어 있음. Ethernet 외 다른 디바이스는 약간의 회로가 추가되어 메인칩에서 동작함. PC 의 복잡한 시스템이 위와 같은 구성으로 단순화 됨.

Micro Controller MCU MCU 구성 마이크로컨트롤러(Microcontroller) MCU는 Micro Controller Unit의 약자로 집적회로 위에 있는 조그만 컴퓨터로 볼 수 있다 MCU 구성 CPU Flash or Storage Memory Ram 각종 IO Port GPIO UART I2C ….. Mcu 위의 사진과 같이 단일칩에 다양한 디바이스를 추가함 시스템 이 단순화 되며, 비용도 절약할 수 있다.

Micro Controller MCU 개발 특정 목적의 임베디드 시스템의 개발용 제한된 H/W 에서 개발 처리 속도 내부 저장 공간의 제한 지원되는 IO 체크 확장 및 차후 업그레이드가 어려움. 개발 완료 후 발생 하는 이슈에 대한 처리 OS / Firmware Update 문제

Micro Controller MCU 개발 비용 및 개발 시간 중요 개발 지원 장비 체크 Time To Market 양산 비용 양산 기간 개발 지원 장비 체크 Compiler 지원 Debugger 지원 Writer 지원

Micro Controller MCU 기존의 MCU 의 사용은 단순하고 간단한 동작을 반복하는 시스템 에서 사용 네트워크에 연결하기 위한 환경 구성이 어려웠고, 구성 비용이 많이 들었음. 따라서 응용 범위가 제한적이며, 독립적인 시스템에서 사용 가전 , 교육 등에서 응용 앞으로는 네트웍과 연계되어 Internet Of Things (사물 인터넷) 의 기반 기술로 사용 Wifi 를 통해서 인터넷과 연계 되거나, Bluetooth 를 통해서 스마트 폰과 연계 되어 사용 가전 제품 및 Wearable , 자동차 등이 개인용 Smart Phone 같은 장비와 통신하여 여러 정보를 전달 -> 프로세서 및 IC 의 발달로 시스템이 간단해지고, 저렴한 비용으로 네트워크가 구성이 가능해짐

Micro Controller Arduino Yun Arduino + Wifi Module : Arduino 에 리눅스가 포팅된 Wifi 모듈이 추가됨 Intel Edison Intel Atom Processor + Wifi, Bluetooth, + Arduino Shield 로 응용 프로그램 작성 가능