본 논문은 safety critical 실시간 반응형 시스템 하에서의 임베디드 소프트웨어 개발에 적합한 방법을 찾기 위해서 여러 가지 정형기법에 대해 논의하고 그 중 하나인 SCADE를 이용해 실제 임베디드 시스템을 직접 명세하고 검증한 후 구현한 내용을 서술한다. 본 논문에서는 data flow synchronous 언어인 Lustre를 소개하고, 소개된 언어가 실시간 반응형 시스템의 검증과 구현에 왜 적합한지를 논의하며, 하나의 시스템을 SCADE를 이용해서 명세하고 검증한 후 구현 한다. 수행된 실험을 통해서 data flow synchronous 언어는 실시간 반응형 시스템의 명세, 구현 그리고 검증에 적합한 언어라는 것을 언급하고, 이 언어의 사용이 복잡한 임베디드 시스템 개발에 효과적으로 사용될 수 있음을 제시한다.
임베디드 시스템 환경에서 실시간으로 얼굴, 그리고 홍채, 지문 등의 생체인식을 위한 시스템 구현을 위해서는 전용의 칩셋이 필요하다. 본 연구에서는 생체인식 알고리즘을 소프트웨어로 구현 및 검증한 후 임베디드 시스템에서 성능을 시험하여 실시간 처리를 어렵게 하는 각 생체인식 알고리즘의 많은 계산량을 요구하는 부분을 선별하여 하드웨어로 구현하도록 설계하였다. 따라서 각 생체인식 알고리즘은 소프트웨어와 하드웨어 부분으로 나누어져 구현되며, 이들의 효율적인 연동에 의해 다중 생체인식 시스템의 실시간 처리는 가능하게 된다. 칩셋으로 구현되는 부분은 얼굴인식의 얼굴 검출을 위한 Adaboost 알고리즘이 구현되며, 홍채인식인 경우 홍채의 외부/내부 경계 구하기 및 극좌표 알고리즘이 구현되고, 지문인식의 경우에는 지문 맵 정보 도출 알고리즘 부분이 구현된다.
딥러닝 기술은 더 많은 분야와 과제에 적용되기 위해서 네트워크는 더 복잡하고 거대한 형태로 발전해왔다. YOLOv7-tiny과 같은 객체탐지 네트워크는 다양한 객체와 환경에서 활용하기 위해 COCO 데이터 세트를 대상으로 발전해왔다. 그러나 본 논문에서 적용할 모델은 임베디드 보드 환경에서 실시간으로 1개의 Class를 대상으로 객체를 탐지하는 네트워크 모델이 찾고자 프루닝을 적용하였다. 모델의 프루닝을 할 필터를 찾기 위해 본 논문에서는 클러스터링을 통한 필터 프루닝 방법을 제안한다. 본 논문의 제안 방법을 적용했을 때 기준 모델보다 정확도가 7.6% 감소하였으나, 파라미터가 1% 미만으로 남고, 속도는 2.1배 증가함을 확인하였다.
최근 임베디드 소프트웨어는 유 무선 통신의 발전 및 디지털 정보기기의 확장, 그리고 이러한 기기들의 컨버전스 등을 통해 그 활용 분야가 급격히 확장되고 있으며 그 기능이나 품질에서도 더욱 완전한 소프트웨어를 개발하려는 노력이 강조되고 있다. 이에 따라 소프트웨어 결함을 조기에 발견하여 임베디드 소프트웨어의 품질을 향상시키려는 소프트웨어 테스트 프로세스에 대한 중요성이 더욱 부각되었으나 고도의 정확성과 실시간 처리가 요구되는 임베디드 소프트웨어에 적용할 수 있는 테스트 프로세스 모델은 없는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 임베디드 소프트웨어의 특징과 테스트 프로세스의 특성을 반영한 임베디드 소프트웨어 테스트 성숙도 모델(Emb-TMM) 설계를 위한 절차와 사례연구 결과를 제시한다. 이를 위해 Emb-TMM 설계절차를 참조모델 선정 및 영역 도출, 수준별 영역 분류 그리고 모델 설계라는 세 가지의 큰 부분으로 분류하여 제안한다. 그런 다음 제안한 Emb-TMM 설계절차를 통해 실제로 임베디드 소프트웨어 개발 시 어떻게 적용할 수 있는지를 사례연구를 통해 제시한다.
본 논문은 임베디드 시스템의 제한된 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 임베디드 소프트웨어의 개발을 위한 성능 측정 도구를 제안한다. 제안하는 성능 측정 도구는 편리한 GUI를 제공하는 호스트-타겟(host-target) 기반의 테스팅 환경이다. 제안하는 테스팅 도구는 타겟 머신에 맞는 테스팅 코드 생성을 위한 파싱 엔진과 호스트-타겟간 소스 코드와 결과의 전송 및 테스팅 수행을 위한 에이젼트 모듈로 구성된다. 또한, 문자 스트링 형태의 저수준 테스팅 결과를 API 형태로 변경하는 데이터 처리기와 API 형태의 결과 정보를 그래픽 형태로 출력하는 레포트 생성기를 포함한다. 본 테스팅 도구는 개발자에게 레포트 뷰(view)를 제공하여 빠른 성능 분석과 코드 수정을 지원하며, 효율적이고 신뢰성 있는 임베디드 기반 소프트웨어 개발의 기회를 제공할 것으로 기대된다.
임베디드 시스템 개발과 임베디드 응용 소프트웨어 개발에 대한 관심이 높아지면서 이를 테스팅 하기 위한 기술과 테스팅 도구들의 도입이 확산되고 있다. 그러나 임베디드 시스템 테스팅은 여타 시험 검증 도구에 비하여 알고리즘의 정교성, 설계의 복잡성, 그리고 구현의 난이도 등으로 인하여 구현하기 쉽지 않은 것이 현실이다. 따라서 본 논문에서는 임베디드 시스템을 효율적으로 테스팅 하기 위해 타겟시스템 기반의 테스팅 방법을 제시하고, 테스팅을 위한 전체 시스템의 구성과 실시간 분석 방법을 제시한다. 이를 통해 임베디드 시스템을 테스팅 하기 위한 도구 구조를 분석하고 개발에 적용할 수 있도록 한다.
차량용 네비게이션에 사용되는 지도는 새로운 도로를 추가하거나 폐쇄된 도로를 삭제하는데 어려움을 겪는다. 이는 네비게이션 벤더에 의해 변경된 도로가 업데이트 되기 때문인데 벤더가 변경된 도로를 알아내기 위해서는 실제로 도로를 조사하는 등의 경비가 소모되므로 잦은 업데이트가 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해서 본 논문에서는 블루투스를 이용한 차량간 애드혹 네트워크를 이용해서 실시간으로 주변 도로의 형태를 생성하는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 닌텐도 DS를 이용하여, 임베디드 소프트웨어 교육을 수행하기 위한 준비 과정과, 실제 교육 내용을 소개하고, 향후 계획을 공유하고자 한다. 닌텐도 DS는 가격이 저렴한 게임기로 ARM9, ARM7 두 개의 CPU를 가지고 있으며, 기본적인 입출력 장치, 그래픽 가속기, 무선랜 등을 모두 포함하고 있다. 우리는 이 닌텐도 DS에 실시간 운영체제인 FreeRTOS를 이식하고, Eclipse 기반의 IDE 개발 도구 및 원격 디버깅 환경을 구축하였다. 또, 교육 과정에서는 하드웨어의 제어, RTOS의 기본 API의 활용, IPC, 동기화 문제의 해결에 이르는 주제를 포함함으로써 임베디드 소프트웨어 엔지니어가 지녀야할 기본적인 스킬들을 두루 다루는 실습이 되도록 구성하였다. 개발된 교육 환경 및 실습을 위한 강의 자료는 공개 소프트웨어로서 100% 공개되어 누구나 이용할 수 있다.
국방 분야에서 사이버 위협이 증대되면서 무기체계 소프트웨어의 보안이 중요해지고 있고, 현재 국내 무기체계 탑재 임베디드 소프트웨어의 대부분은 보안성이 없는 외산 실시간 운영체제(RTOS) 기반으로 동작하고 있다. 이에 따라 무기체계 임베디드 소프트웨어의 국산화와 보안 강화가 시급한 과제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 보안 RTOS의 무기체계 적용 및 발전 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 국내외 RTOS 및 보안 RTOS 기술 동향을 살펴보고, 현 무기체계 임베디드 소프트웨어의 문제점을 분석하였다. 그 결과 국산화 저조, 사이버 공격 취약성, 유지보수 어려움, 비용 증가, 기술력 축적 기회 상실 등이 주요 문제점으로 도출되었다. 현존 무기체계에 적용된 임베디드 소프트웨어 현황을 조사한 결과, 기동, 화력, 방호, 지휘통제·통신, 함정, 항공 등의 분야에 임베디드 SW가 운용 중이며, 이 중 99%이상이 VxWorks 등 외산 RTOS에 의존하고 있는 것으로 파악되었다. 보안 RTOS의 핵심 기능과 무기체계 적용 가능성을 검토한 결과, 현존 및 미래 무기체계의 사격통제, 항법장치, 비행제어 등 핵심 분야에서 실시간 성과 보안성이 요구되는 영역을 중심으로 적용이 가능할 것으로 전망된다. 다만 성능과 신뢰성 확보, 검증 및 호환성 확보, 정부의 체계적 지원 등이 선결 과제로 제기되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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