최근 임베디드 소프트웨어가 다양한 분야에서의 개발이 증대되면서 요구사항도 변화되고 있다. 즉, 임베디드 시스템이 단순하고 독립적인 소형시스템에 정착되어 운영되었던 과거와는 달리 최근에는 초정밀의 동작제어와 함께 복잡하고 다양한 플랫폼 환경을 요구하거나 다수의 소프트웨어 통합하고 제어하는 시스템 중속적인 요구사항들이 많이 발생하고 있다. 기존의 개발방법들은 하드웨어와의 밀접한 관계, 여러 유사 도메인에 대한 고수준의 재사용성 요구 등 임베디드 소프트웨어가 갖고 있는 특성들을 효과적이로 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 개발 프로세스 혁신하고 오류를 최소화하기 위해서는 "계획 ⇒ 설계 ⇒ 구현 ⇒ 테스팅" 단계와 같은 임베디드 소프트웨어 개발 프로세스를 정립하고 각 단계에서 필요한 최적의 품질관리 체계를 구축함으로써 경쟁력 있는 임베디드 소프트웨어 제품의 개발을 지원할 수 있는 방법론을 확립하였다.
임베디드 제품의 개발 비용과 경쟁력 강화를 위한 개발 방법론으로 널리 이용되고 있는 것이 프로토타이핑이다. 프로토타이핑에는 컴퓨터 기술을 이용한 가상 프로토타이핑과 레고 블록을 이용한 실물 프로토타이핑이 있다. 가상 프로토타이핑 환경에서는 다양한 컴포넌트와 라이브러리를 제공함으로써 정밀한 단위까지의 타겟 모델의 시뮬레이션이 가능하고 실물 프로토타이핑 환경에서는 타겟 모델의 임베디드 구동 환경에 가까운 시뮬레이션 환경을 제공하다. 하지만, 가상 프로토타이핑 환경에서는 실제 타겟 모델의 구동 환경 요소까지의 시뮬레이션이 어렵고 실물 프로토타이핑 환경에서는 다양하고 정밀한 정보가전분야의 소형 제품까지의 시뮬레이션이 어려운 실정이다. 본 논문에서는 이런 가상과 실물 프로토타이핑 환경의 단점을 보완하기 위한 통합 프로토타이핑 시스템을 위한 인터페이스를 ActiveX 컴포넌트 기술과 TCP/IP 소켓 통신 데이터 연동 인터페이스를 설계 및 구현하였다.
임베디드 운영체제 기술은 향후 도래할 유비쿼터스 환경을 이루게 할 핵심적 소프트웨어 기술로써 그 파급효과가 매우 큰 기반 기술이다. 따라서 최근 몇 년간 많은 발전과 더불어 큰 변화를 거치고 있다. 그 중에서도 실시간 지원 기능은 임베디드 운영체제 기술과 연관되어 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 실시간 임베디드 시스템의 특성을 분석하고 이러한 특성을 지원하기 위한 핵심기술인 스케줄잉 기법의 기술동향은 분석하고, 구현하고자 하는 임베디드 시스템의 특성을 고려한 스케줄링 기법의 선정방안을 제시하고자 한다.
임베디드 소프트웨어의 적용범위가 넓어짐에 따라 소프트웨어의 개발시간을 줄이기 위한 많은 개발도구가 개발되었다. 하지만, 기존 도구들은 특정 플랫폼 적용을 목적으로 개발되었기 때문에 적용 가능한 범위가 제한된다. 이러한 문제 해결을 위하여 다양한 통신 환경을 지원함으로써 플랫폼 제약을 제거한 임베디드 모니터링 시스템을 개발하였다. 임베디드 모니터링 시스템은 코드 인라인 기법을 통하여 모니터링 과정을 진행한다. 하지만, 코드 인라인 기법은 모니터링 센서의 수행에 대한 부하문제를 가지고 있기 때문에 모니터링 센서의 최적화에 대한 고려가 필요하다. 이에 본 논문에서는 모니터링 과정 초기화 방안과 모니터링 센서 최적화를 위한 비트마스킹 기법을 제안한다. 개발된 임베디드 모니터링 시스템은 임베디드 시스템을 사용하는 모든 분야에 적용가능하다.
최근에 임베디드 시스템에 첨가되는 기능들은 대부분의 응용분야에서 점점 다양화되고 복잡해지고 있다. 임베디드 소프트웨어가 점점 더 많은 기능을 포함하게 되고, 그 크기도 점점 커지고 있다. 따라서 소프트웨어 개발자들이 제시간에 개발기간을 맞추는 것이 점점 더 어려워지고 있다. 그러므로 임베디드 소프트웨어 개발에 적합한 설계 및 시험 기법이 요구된다. 이 논문에서 우리는 임베디드 소프트웨어를 위한 소프트웨어 구조 형태를 제안한다. 이 구조는 재사용 가능한 기능의 조립을 촉진시키며 개발자가 개발기간을 단축하는데 도움이 된다. 또한 우리는 목적시스템에서 동작하는 임베디드 소프트웨어를 시험하는 기법과 도구를 제안한다.
본 논문에서는 임베디드 시스템의 어플리케이션 계층 소프트웨어 학습 도구로 사용할 수 있는 엘리베이터 시뮬레이터의 설계 및 개발 방법과 이를 이용한 교수학습방법을 제안한다. 본 시뮬레이터는 학생들에게 하드웨어와 임베디드 OS 계층의 이슈를 배제한 어플리케이션 계층에서 엘리베이터 시스템의 동작 원리와 제어 방법을 소프트웨어로 구현할 수 있는 환경을 제공하여, 반응(reactive)적이며 실시간(real-time)적인 특징을 갖는 임베디드 어플리케이션 개발 경험을 가질 수 있도록 한다. 아울러 본 논문에서는 시뮬레이터를 이용하여 단계별로 난이도가 높아지는 실습이 포함된 4주간의 임베디드 어플리케이션 소프트웨어 교육 과정을 제시하고, 실제 학생들을 대상으로 교육을 진행한 결과 학습 성취도 점수 83.3점을 얻어 본 교육 과정이 임베디드 어플리케이션 학습에 유의미한 효과가 있음을 입증하였다.
지능형 서비스를 제공하는 환경에서 상황을 인식하기 위하여 임베디드 시스템이 갖는 제한적인 리소스와 컴퓨팅 파워 환경에 적합한 상태 전이 기반 상황 표현 모델을 제안하고, 이를 인식하는 상황 인식기와 제어 신호를 발생시키는 동작 발생기를 결합한 임베디드 시스템에 탑재하기에 적합한 상황-동작 변환기(SAC)를 설계하였다. 또한 ARM 프로세서 기반의 임베디드 보드에 설계된 상황-동작 변환기를 응용한 상황 관리기를 구현하여 이를 스마트 스케줄러 서비스에 활용하였다.
최근 임베디드 시스템은 전자기기의 소형화와 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)의 발전과 함께 일상 서비스, 의료, 군사, 자율주행 자동차 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 하지만 임베디드 시스템을 위한 기초적인 보안이 미비하여 보안 사고에 대한 잠재적인 위협이 되고 있다. 이에 본 논문에서는 임베디드 시스템 환경의 무결성을 보호하기 위해 TPM(Trusted Platform Module)을 활용한 보안 부팅을 구현하였다. 제안된 설계 방식은 임베디드 시스템에서 요구되는 가용성을 고려하였으며, Boot 과정에서 TPM을 통해 시스템의 변조를 감지한다. 또한 보안 부팅 간 커널의 AES 암호화를 통해 커널에 대한 기밀성을 강화했다.
본 논문에서는 사람과 컴퓨팅과의 상호 컨텐츠 전달과 동시에 해당 컨텐츠와 태스크를 연결할 수 있는 제반환경을 함께 제공하는 방법을 제안함으로써, 가상 공간이나 모바일 환경에서 컨텐츠의 활용을 보다 용이하게 하고, 임베디드 시스템에서는 컨텐츠의 이동이 곧 새로운 기능의 인스톨로 연계될 수 있는 방향을 제시하고자 한다.
오늘날 디지털 기술은 네트워크 및 무선 통신 기술의 발전과 함께 크게는 U-City, 작게는 U-헬스케어를 가능하게 하였다. 이전까지 개발되어온 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 기술이 네트워크 구성과 무선 통신의 성능 향상이라면 지금은 이 기술을 하나로 합천 가정, 공장, 병원 등 실생활에 활용하는 응용 어플리케이션을 지향하고 있는 것이다. 본 논문에서는 이에 발맞추어 이더넷 네트워크 연결이 가능하고, 다른 가전기기를 제어할 수 있는 임베디드 리눅스 기반의 서버 플랫폼과 환경 정보 수집을 위해 다양한 센서가 부착된 Zigbee 센서 보드를 개발해 USN 환경을 구현하였다. 이러한 서버와 노드의 구성으로 인터넷이 연결되어 있는 곳이라면 어디서나 환경 데이터를 얻을 수 있고 카메라를 통해 출입자를 점검할 수 있으며, 이를 바탕으로 원격 제어 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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