임베디드시스템 설계
Embedded System Design
CE-161334

교과목명
임베디드시스템
Embedded System Design
교과목코드
161334
주관학과(부)
컴퓨터공학
* 작성일  2011-02-12  *  조진영 * 강의요일/시간  월3 (28213) 목3 (28213)

이수구분 공필 교과구분 전공설계 인증구분 인필
년도 / 학년 / 학기
2011/3/1
학점구성 학점:3 설계:1 이론:2 대상학년 3
담당 성명 조진영 연구실 8509, 8522-3 강의실  
직위 교수 상담시간   전화번호 940-5402
* e-mail  chronous@honam.ac.kr
chronous@empal.com
홈페이지  www.systembus.com
com.honam.ac.kr
abeek.honam.ac.kr

강의규모  중규모
수업방식
(강의진행방식)
강의/시뮬레이션/실험
* 교과목개요
(교과목 내용을 포함)
목표

본 교과의 목표는 Microprocessor를 응용한 embedded system의 설계에 Visual Application Tool을 이용한 능률적인 Embedded System에 관한 응용 뿐만 아니라 차세대 정보가전에 이용되는 Embedded Networking 등의 분야도 다루어 진다. Target processor를 선정하여 이론과 실험을 병행하며, 보다 고도화된 개발을 위하여 MDS에 의한 개발 과정도 다루고, 실무능력을 배양하고 이해의 폭을 넓히기 위한 실험과 Design Project를 병행하여, 실용수준의 Embedded System의 구현능력 배양을 목표로 한다.

개요
Microcontroller의 응용 능력을 제고하기 위하여, CPU 동작 원리의 강의와 실험/실습을 병행한다.
  1. AVR의 내부 구조와 프로그래밍 기법 부분은 이론 강의를 실시하여 학생들의 이론적인  접근 방법을 배양할 수 있도록 하고, AVR 응용을 위한 인터페이스 부분은 이론과 연관된  Simulation과 실험/실습을 병행하여 학습효과를 극대화시킨다.

  2. AVR용의 교육용 보드를 직접 제작하여 Microprocessor를 이용한 H/W시스템 설계 능력을  배양하고, 직접 모니터 프로그램을 작성토록 하여 H/W 관련 Device Driver 설계능력을  배양토록 하여 시스템 설계에 관한 이해력과 응용력을 배양토록 유도한다.

  3. 미니 프로젝트를 실시함으로써 연구방법, 연구과제 수행방법 등을 익히고 제반 과정을 수행하여 실질적인 문제 해결 능력 및 프로젝트 수행능력을 배양한다.

  4. ARM/Cortex의 내부 구조와  인터페이스와 연관된  실험과 Simulation을 병행하여 학습효과를 극대화시킨다.

 

* 교과목의
교육목표
Embedded System기초 원리와 응용에 대한 이해
개발시스템의 이해
디버깅 기술의 이해
가상 머신에 대한 이해
교과목
학습성과
* 프로그램학습성과:공학교육인증 프로그램을 이수한 결과로 학생이 졸업한 시점에서 갖추고 있음을 증명해야하는 능력과 자질
* S,M,W : S=Strong(강), M=Medium(중), W=Weak(약), -=관계없음
교과목과 프로그램 학습성과
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
- S - - M - - - - - - -
 
CO * 교과목학습성과 내용 * 평가도구
1  목적과 절차를 설명한다.  필기고사, 실험
2  문제해결 팀웍을 통한 해결 능력 배양  실험, 과제, 출석
3  실제 문제를 해결하기 위한 Design Project 수행 및 평가  실험, 기말고사
4  교육내용 점검  학생 포트폴리오
5    
6    
7    
8    
9    
10    
평가도구 및 반영율
(%)
No 도구명 * 반영률 * 평가도구 루브릭 내용
1  출석  20
상중하 3단계 평가, 3회 이하 결석 : 상, 4회-6회 결석 : 중, 7회 이상 결석 : 하
2  과제  10
과제물 평가를 통하여 상, 중, 하로 구분함
3  실험  20
상 : 동작 및 설계 우수, 중 : 동작은 되나 설계 미흡, 하 : 동작 안됨
4  중간고사  0
 
5  기말고사  30
 
6 프로젝트  20
상 : 동작 및 설계 우수 발표회 출품,  중 : 동작은 되나 미흡, 하 : 동작 안됨
7    
 
8    
 
9    
 
10    
 
* 선수과목  디지털논리회로, 컴퓨터구조
* 주교재

부교재
AVR과 ARM 기반 임베디드 시스템(2nd ed. 2010-12-20), 이영일 배도현 공저,  북두출판사
ISBN-13 9788980006076,   ISBN-108980006071

참고문헌
1. AVR Microprocessor Lab.  : http://systembus.com/AVR/

2. Embedded Systems Building Blocks, Miller Freeman 1995, Labrosse

3.. ARM System Developer s Guide : Designing and Optimizing System Software
    원저자 : Andrew N. Sloss 역자 :씨랩시스
   ISBN : 89 5550 839 5
   2005년 3월 / 788 페이지 / 사이텍미디어
   http://scitech.co.kr/details.html?book_num=651&h_code=h_1

4. 교재 : Embedded System 아키텍쳐  임희연역
   도서출판ITC ISBN 13 978 89 90758 53 8
   Embedded System Architecture, Newnes, Noergaard

5.임베디드 시스템 펌웨어 분석 Ed Sutter 지음 / 성원호 옮김 에이콘출판사 펴냄
6. Embedded Systems Design: An Introduction to Processes, Tools and Techniques, Arnold S. Berger
7. Databook : http://systembus.com/databook/

주별세부내용    

수업내용
과제 / 실험 및 실습계획
1
Embedded System 소개
Computer organization, Embedded Computers
Embedded System 구성
AVR,  ARM Architecture 비교 조사
Embedded System 기술의 적용분야
2
Microprocessor 및 Microcontroller 개요
개발환경의 이해
- In-System Programming
- Hex 파일 형식의 이해
- AVR Processor Family 특징 조사
- Atmel AVR Processors and Tools overview
3
AVR  Processors Architecture
AVR microcontroller Unit and Tools for the AVR MCU
CPU Organization and Memory access
AVR Instruction
AVR Architecture
- Instruction set
4
- AVR Assembly Language
- AVRstudio Assembler Directives
Introduction to AVR-GCC
- Accessing hardware using C
- The AVR-GCC libc library functions
5
Development System
Toolchain
Libraries
Toolchain 설치
- AVR Studio
- ISP, JTAG
6

Memory allocation and data moving instructions
Arithematic instructions
Decision making and branching
Loop control structure
Compound conditions
Overall program organization

- AVRlib Library & Header File 대응 관계 분석

7

I/O 포트의 이해
- AVR 타이머/카운터 동작
- Registers and Subroutines
- Stack and Subroutines
- Interrupt  System - 인터럽트 동작 학습

- Timer Programming
- Mapping into memory
- Using Interrupts and Timers

8
- How to access Embedded System Peripherals
- I/O Read/Write and I/O bit Addressing
- Using Serial Communications - AVR 직렬통신 포트 동작
- Using I/O ports
- LED
- UART, SPI, TWI, and Network Interface
9 Analog World Interface
 A/D Conversion
- Using AD Converter & Analog Comparator
10
CAD 설계
- Simulation/Emulation
- 인터페이스 설계 및 검증
- Proteus ISIS Schematic Capture 사용법 숙지
- Proteus VSM / Virtual System Simulation 사용법 숙지
11
Debugging -  디버깅 기술
어셈블러 코드 작성 및 최적화 방안,
어셈블러 코드를 이용한 원형함수의 최적화
- Machine Language 기계어 변환 과정 조사
- Hex file 내용 분석
12
Embedded System 설계 프로젝트
설계 프로젝트 제안서
- Virtual System Simulation 연습
- 설계 프로젝트 검토
13  Design Project 수행 - Design Project
14
설계 프로젝트 정리
Project Documentation
- Project Demonstrations
15
평가
Final Examination
- Course Evaluations
  - CQI
 
⇒ 프로그램학습성과 연관성 및 프로그램교육목표 연관성
PO
프로그램학습성과 내용
관계
연관된 프로그램교육목표
[ S(강) / M(중) / W(약) ]
2 자료를 이해하고 분석할 수 있는 능력 및 실험을 계획하고 수행 할 수 있는 능력. S
1 2 3 4
M W W S
5 공학 실무에 필요한 기술, 방법, 도구들을 사용할 수 있는 능력. M
1 2 3 4
S W M M

⇒ 프로그램학습성과 연관성 및 프로그램교육목표 연관성
PO
프로그램학습성과 내용
관계

연관된 프로그램교육목표
[ S(강) / M(중) / W(약) ]

2 자료를 이해하고 분석할 수 있는 능력 및 실험을 계획하고 수행 할 수 있는 능력. S
1 2 3 4
M W W S
5 공학 실무에 필요한 기술, 방법, 도구들을 사용할 수 있는 능력. M
1 2 3 4
S W M M

 설계 구성요소 및 내용

구성요소
내용
설계목표 설정법
Embedded System의 구조,동작과 개발과정을 이해한다.
목표를 설정하고 학습한 내용이 포함될 수 있도록 작품을 선정한다.
분석
다양한 시스템 설계안을 수립한후 최적의 시스템 설계안을 확정 하며 잠재 인자를 도출하여 우선순위화 한다.
합성
기존의 Embedded System의 특징을 수집 분석 하여 가장 영향력이 큰 인자를 찾아내며 이를 분석 하여 상세 설계 사양을 확정 한다.
제작
미니프로젝트를 통해 Target System을 구현하여 본다.
시험
Cross Debugger를 통해 Target System을 검증하고 문서화 작업을 실시 한다.
기능 시험이 필요
평가
Embedded System 개발절차를 이해하고 최적 개발환경을 구축능력을 습득했는지를 평가 한다.

⇒ 현실적 제한요소
제한요소
내용
고려여부
이유
산업표준
JTAG기술 이용
표준 모듈 이용
Y
최신 Embedded System 개발 도구로 자리 잡음
검증된 기술사용
실용화기술 접근 필요
경제성
단순 명료하게 설계한다.
Y
가능한 알고리즘을 구현하는데 있어서 간결하게 할 필요가 있음
윤리성
 
N
 
안정성
가능한 모든 경우에 원하는 기능을 보여주어야 됨
Y
프로그램내에서는 무결성이 이루어져야 함
신뢰성
내부 기계어 코드를 이해함으로써 오류에 대한 대응 능력 부양
Y
고신뢰 시스템 구현 능력 배양
미학
설계의 중요성, 상용성고려
Y
상용성에 대한 폭넓은 이해 필요
환경에 미치는 영향
 
N
 
사회에 미치는 영향
 
N
 
정치에 미치는 영향
 
N
 
기타
 
N