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임베디드 시스템 아키텍처

다니엘 라카메라 저자(글) · 김세영 , 정윤선 번역
에이콘출판 · 2019년 03월 29일
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임베디드 시스템의 하드웨어 아키텍처, 라이브러리, 개발 도구 및 사용 방법, 그리고 에너지 효율성에 중점을 둔 설계 기술을 설명하고 있다. 비교적 접근이 간단한 단일 시스템의 구축부터 쉽게 놓칠 수 있는 상세한 부분까지 설명하고 있기 때문에, 임베디드 시스템에 처음 입문하는 개발자는 개요를 살펴볼 수 있으며, 숙련자는 다양한 주제에 대해 고려해볼 수 있다.

작가정보

여러 산업계의 임베디드 시스템에 대한 소프트웨어 설계 및 개발에서 방대한 경험을 갖춘 소프트웨어 전문가이자 연구원이다. 현재는 프리랜서 소프트웨어 개발자 및 트레이너로 일하고 있다. TCP/IP와 전송 프로토콜 설계 및 최적화 분야의 세계적인 전문가이며, 이 주제로 20개 이상의 논문을 썼다. 리눅스 커널을 비롯한 몇몇 프로젝트에 기여하고, IoT의 무료 및 오픈소스 소프트웨어 사용을 권장하는 여러 커뮤니티와 조직에 참여함으로써 자유 소프트웨어를 지원한다.

번역 김세영

성균관대학교 정보통신공학부와 기계공학부를 졸업했으며 웹, 서버, 커널 등 여러 분야에 관심을 갖고 있다. 어떻게 하면 지식을 효율적으로 습득, 저장, 관리할 수 있는지 고민하고 있다. 현재는 캐노니컬에서 근무하며, 우분투를 발전시키고 클라우드 환경의 버그를 잡는 등, 오픈소스 프로젝트 기여에 힘쓰고 있다.

번역 정윤선

성균관대학교 정보통신공학부를 졸업했으며 웹 기술과 서버 API, 하이퍼바이저에 관심이 많다. 아헴스, KT클라우드웨어, A2C를 거치며 웹, 가상화 등의 업무를 수행했다. 현재는 육아를 병행하며 단기 웹 프로젝트, 리액트 네이티브를 이용한 모바일 프로젝트를 진행하며 번역에 참여하고 있으며, 다시 현업으로 돌아갈 날을 손꼽아 기다리고 있다.

작가의 말

이 책은 전형적인 임베디드 시스템의 하드웨어 아키텍처에 대해 간단히 설명하고, 타깃 아키텍처 개발을 시작하기 위한 도구와 방법을 소개한 다음, 시스템 기능과 주변장치 상호작용을 이용해 독자들을 안내한다. 저전력 및 연결 시스템을 설계하는 데 사용되는 기술을 더 자세히 살펴보기 위해 에너지 효율 및 연결성 같은 분야가 설명되어 있다. 더 나아가, 단일 시스템 구성요소의 구현에서부터 시작하여 더 복잡한 설계(간소화된 실시간 운영체제를 포함해서)를 구축한다. 마지막으로, 내부 구현에 대한 고려와 이상적인 애플리케이션 분야에 대한 안내를 포함하여 임베디드 장치를 위해 설계된 기존의 유효한 오픈소스 운영체제에 대한 개요가 제공된다.
애플리케이션 코드의 프로그래밍 오류에 대한 시스템의 견고성이나 무결성을 손상시키는 악의적인 시도에 대한 문제를 개선하기 위해 특별한 기술을 제안함으로써, 특정 보안 및 안전 메커니즘에 초점을 둔다.

목차

  • 1장. 임베디드 시스템: 실용주의적 접근

    __도메인 정의
    ____임베디드 리눅스 시스템
    ____저사양 8비트 마이크로컨트롤러
    ____하드웨어 아키텍처
    ____도전 과제 이해하기
    ____멀티스레딩
    __RAM
    __플래시 메모리
    __인터페이스와 주변장치
    ____비동기식 UART 기반 직렬 통신
    ____SPI
    ____I2C
    ____USB
    __연결 시스템
    __레퍼런스 플랫폼
    ____ARM 레퍼런스 설계
    ____Cortex-M 마이크로프로세서
    __요약

    2장. 작업 환경과 워크플로 최적화

    __워크플로 개요
    ____C 컴파일러
    ____링커
    ____빌드 자동화
    ____디버거
    ____임베디드 워크플로
    __GCC 툴체인
    ____크로스 컴파일러
    ____컴파일러 컴파일
    ____실행 파일 링크
    ____바이너리 포맷 변환
    __타깃과의 상호작용
    ____GDB 세션
    __검증
    ____기능 테스트
    ____하드웨어 도구
    ____오프 타깃 테스트
    ____에뮬레이터
    __요약

    3장. 아키텍처 패턴

    __환경설정 관리
    ____리비전 제어
    ____추적 활동
    ____코드 리뷰
    ____지속 통합
    __소스 코드 구성
    ____하드웨어 추상화
    ____미들웨어
    ____애플리케이션 코드
    __임베디드 프로젝트의 생애 주기
    ____프로젝트 단계 정의
    ____프로토타입 제작
    ____리팩토링
    ____API와 문서
    __요약

    4장. 부트업 과정

    __인터럽트 벡터 테이블
    ____시작 코드
    ____리셋 핸들러
    ____스택 할당
    ____장애 핸들러
    __메모리 레이아웃
    __부트 코드 빌드 및 실행
    ____makefile
    ____애플리케이션 실행
    __다중 부트 단계
    ____부트로더
    ____이미지 빌드
    ____다중 단계 시스템 디버깅
    ____공유 라이브러리
    __요약

    5장. 메모리 관리

    __메모리 매핑
    ____메모리 모델과 주소 공간
    ____코드 구역
    ____RAM 구역
    ____주변장치 접근 구역
    ____시스템 구역
    ____메모리 트랜잭션 순서
    __실행 스택
    ____스택 배치
    ____스택 오버플로
    ____스택 페인팅
    __힙 관리
    ____사용자 정의 구현
    ____newlib 사용
    ____힙 제한
    ____다중 메모리 풀
    ____일반적인 힙 사용 오류
    __메모리 보호 유닛
    ____MPU 환경설정 레지스터
    ____MPU 프로그래밍
    __요약

    6장. 일반 목적 주변기기

    __인터럽트 컨트롤러
    ____주변장치 인터럽트 환경설정
    __시스템 시간
    ____플래시 대기 상태 적용
    ____클록 환경설정
    ____클록 배분
    ____SysTick 활성화
    __일반 타이머
    __범용 I/O
    ____핀 환경설정
    ____디지털 출력
    ____PWM
    ____디지털 입력
    ____인터럽트 기반 입력
    ____아날로그 입력
    __워치도그
    __요약

    7장. 로컬 버스 인터페이스

    __직렬 통신 소개
    ____클록과 심볼 동기화
    ____버스 와이어링
    ____주변장치 프로그래밍
    __UART 기반 비동기 직렬 버스
    ____프로토콜 상세
    ____컨트롤러 프로그래밍
    ____Hello World!
    ____newlib printf
    ____데이터 수신
    ____인터럽트 기반 입출력
    __SPI 버스
    ____프로토콜 상세
    ____트랜시버 프로그래밍
    ____SPI 트랜잭션
    ____인터럽트 기반 SPI 전송
    __I2C 버스
    ____프로토콜 상세
    ____클록 늘리기
    ____다중 마스터
    ____컨트롤러 프로그래밍
    ____인터럽트 처리
    __요약

    8장. 저전력 최적화

    __시스템 환경설정
    ____하드웨어 설계
    클록 관리
    ________전압 제어
    ____저전력 운영 모드
    ____딥슬립 환경설정
    ____정지 모드
    ____대기 모드
    ____웨이크업 간격
    __전력 측정
    ____개발 보드
    __저전력 임베디드 애플리케이션 설계
    ____비지 루프를 슬립 모드로 대체
    ____긴 비활성 기간 동안의 딥슬립
    ____클록 속도 선택
    ____전력 상태 전환
    __요약

    9장. 분산 시스템과 IoT 아키텍처

    __네트워크 인터페이스
    ____매체 접근 제어
    ____이더넷
    ____와이파이
    ____저속 무선 개인 영역 네트워크(LR-WPAN)
    ____LR-WPAN 산업 링크 계층 확장
    ____6LoWPAN
    ____블루투스
    ____모바일 네트워크
    ____저전력 원거리 네트워크(LPWAN)
    ____적절한 네트워크 인터페이스 선택
    __인터넷 프로토콜
    ____TCP/IP 구현
    ____네트워크 장치 드라이버
    ____TCP/IP 스택 구동
    ____소켓 통신
    ____메시 네트워크와 동적 라우팅
    __전송 계층 보안
    ____보안 소켓 통신
    __애플리케이션 프로토콜
    ____메시지 프로토콜
    ____REST 구조 패턴
    ____분산 시스템(단일 실패 지점)
    __요약

    10장. 병렬 태스크와 스케줄링

    __태스크 관리
    ____태스크 블록
    ____컨텍스트 스위칭
    ____태스크 생성
    __스케줄러 구현
    ____슈퍼바이저 호출
    ____협업 스케줄러
    ____동시성과 타임 슬라이스
    ____블록되는 태스크
    ____자원 대기
    ____실시간 스케줄링
    __동기화
    ____세마포어
    ____뮤텍스
    ____우선순위 도치
    __시스템 자원 분리
    ____권한 수준
    ____메모리 세그먼테이션
    ____시스템 호출
    __요약

    11장. 임베디드 운영체제

    __실시간 애플리케이션 플랫폼
    ____FreeRTOS
    ____ChibiOS
    __저전력 IoT 시스템
    ____Contiki OS
    ____Riot OS
    __POSIX 호환 시스템
    ____NuttX
    ____Frosted
    __안전한 임베디드 시스템의 미래
    ____프로세스 분리(Tock)
    __요약

출판사 서평

★ 이 책에서 다루는 내용 ★

■ 임베디드 상품의 설계 및 정의 단계에 참여
■ ARM Cortex-M 마이크로컨트롤러를 위한 코드 작성법
■ 임베디드 개발 실험 환경 구축 및 워크플로 최적화
■ 메모리 안전 코드 작성
■ 통신 인터페이스 이면의 아키텍처 이해
■ IoT 영역에 연결 및 배포된 설계 및 개발 패턴 이해
■ 멀티태스크 병렬 실행 패턴과 실시간 운영체제 이해

★ 이 책의 대상 독자 ★

대부분의 내용은 임베디드 시스템에 대해 배우고자 하는 다른 분야의 경험을 갖춘 소프트웨어 개발자 및 설계자를 대상으로 한다.
초심자나 경험이 부족한 임베디드 프로그래머는 특정 개발 영역으로 지식을 확장할 수 있다.
숙련된 임베디드 소프트웨어 엔지니어들은 이 책에서 제기된 논의점, 특히 차세대 임베디드 시스템을 위한 안전성, 보안 연결, 그리고 에너지 효율성에 대한 영감을 얻을 수도 있다.

★ 이 책의 구성 ★

1장 ‘임베디드 시스템: 실용주의적 접근’ 마이크로컨트롤러 기반 임베디드 시스템에 대해 소개한다.
2장 ‘작업 환경과 워크플로 최적화’ 사용되는 도구 및 개발 워크플로를 설명한다.
3장 ‘아키텍처 패턴’ 협업 개발과 테스트를 위한 계획 및 개발 방법론을 다룬다.
4장 ‘부트업 과정’ 임베디드 시스템의 부트 절차, 부트 단계 및 부트로더에 대해 분석한다.
5장 ‘메모리 관리’ 메모리 관리를 위한 최적의 전략을 제시한다.
6장 ‘범용 주변장치’ GPIO 핀과 기타 일반 내장 주변장치에 대한 접근을 설명한다.
7장 ‘로컬 버스 인터페이스’ 직렬 버스 컨트롤러(UART, SPI, I2C)의 통합으로 독자를 안내한다.
8장 ‘저전력 최적화’ 에너지 효율 시스템의 전력 소모를 줄이는 데 이용 가능한 기술을 살펴본다.
9장 ‘분산 시스템과 IoT 아키텍처’ 분산 및 연결된 시스템을 구축하기 위해 요구되는 사용 가능한 프로토콜과 인터페이스를 소개한다.
10장 ‘병렬 태스크와 스케줄링’ 실시간 작업 스케줄러의 구현으로 멀티태스킹 운영체제의 인프라를 설명한다.
11장 ‘임베디드 운영체제’ 구현된 안전성과 보안 메커니즘에 초점을 두고, 임베디드 세계에서 이용 가능한 오픈소스 운영체제를 알아본다.

★ 옮긴이의 말 ★

사물인터넷(IoT)으로 대변되는 현재의 임베디드 시스템 분야의 이슈는 단연 에너지 효율성 및 인터넷으로의 연결입니다. 인터넷 연결을 이루기 위한 기존 범용 시스템에서 사용되는 중첩 스택은 임베디드 분야로 넘어오면서 에너지 효율성을 일부 떨어뜨립니다. 따라서 목적에 맞게 운영체제 및 라이브러리를 선택하는 것이 더욱 중요합니다.
이 책은 임베디드 시스템 소개에서부터 작업 환경, 아키텍처 패턴, 부트업 절차, 메모리 관리, 일반 목적 주변기기 관리, 로컬 버스 인터페이스, 저전력 최적화, 분산 시스템, 병렬 작업 및 스케줄링, 임베디드 운영체제를 순서대로 살펴봅니다. 이를 통해 사물인터넷을 위한 임베디드 시스템을 구축하기 위한 기초 및 상세사항들을 살펴봅니다. 또한 제한된 자원을 가진 임베디드 시스템을 목적에 맞고 안정성 있으며, 안전하게 구축하는 방법을 서술합니다. 이를 통해 초심자부터 숙련자까지 임베디드 시스템을 접하기 위한 기본부터 놓치기 쉬운 상세사항까지를 다루기 때문에, 사물인터넷에 관심이 있는 개발자를 해당 분야에 발을 딛도록 하는 데 도움이 되는 책이라 생각합니다.

기본정보

상품정보
ISBN 9791161752839
발행(출시)일자 2019년 03월 29일
쪽수 396쪽
크기
187 * 234 * 31 mm / 917 g
총권수 1권
원서명/저자명 Embedded Systems Architecture/Daniele Lacamera

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도서 소득공제 안내

  • 도서 소득공제란?

    • 2018년 7월 1일 부터 근로소득자가 신용카드 등으로 도서구입 및 공연을 관람하기 위해 사용한 금액이 추가 공제됩니다. (추가 공제한도 100만원까지 인정)
      • 총 급여 7,000만 원 이하 근로소득자 중 신용카드, 직불카드 등 사용액이 총급여의 25%가 넘는 사람에게 적용
      • 현재 ‘신용카드 등 사용금액’의 소득 공제한도는 300만 원이고 신용카드사용액의 공제율은 15%이지만, 도서·공연 사용분은 추가로 100만 원의 소득 공제한도가 인정되고 공제율은 30%로 적용
      • 시행시기 이후 도서·공연 사용액에 대해서는 “2018년 귀속 근로소득 연말 정산”시기(19.1.15~)에 국세청 홈택스 연말정산간소화 서비스 제공
  • 도서 소득공제 대상

    • 도서(내서,외서,해외주문도서), eBook(구매)
    • 도서 소득공제 대상 상품에 수반되는 국내 배송비 (해외 배송비 제외)
      • 제외상품 : 잡지 등 정기 간행물, 음반, DVD, 기프트, eBook(대여,학술논문), 사은품, 선물포장, 책 그리고 꽃
      • 상품정보의 “소득공제” 표기를 참고하시기 바랍니다.
  • 도서 소득공제 가능 결제수단

    • 카드결제 : 신용카드(개인카드에 한함)
    • 현금결제 : 예치금, 교보e캐시(충전에한함), 해피머니상품권, 컬쳐캐쉬, 기프트 카드, 실시간계좌이체, 온라인입금
    • 간편결제 : 교보페이, 네이버페이, 삼성페이, 카카오페이, PAYCO, 토스, CHAI
      • 현금결제는 현금영수증을 개인소득공제용으로 신청 시에만 도서 소득공제 됩니다.
      • 교보e캐시 도서 소득공제 금액은 교보eBook > e캐시 > 충전/사용내역에서 확인 가능합니다.
      • SKpay, 휴대폰 결제, 교보캐시는 도서 소득공제 불가
  • 부분 취소 안내

    • 대상상품+제외상품을 주문하여 신용카드 "2회 결제하기"를 선택 한 경우, 부분취소/반품 시 예치금으로 환원됩니다.

      신용카드 결제 후 예치금으로 환원 된 경우 승인취소 되지 않습니다.

  • 도서 소득공제 불가 안내

    • 법인카드로 결제 한 경우
    • 현금영수증을 사업자증빙용으로 신청 한 경우
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