Abstract
For the last half a century, the personal computer and software industries have been prosperous due to the incessant evolution of computer systems. In the 21st century, the embedded system market has greatly increased as the market shifted to the mobile gadget field. While a lot of multimedia gadgets such as mobile phone, navigation system, PMP, etc. are pouring into the market, most industrial control systems still rely on 8-bit micro-controllers and simple application software techniques. Unfortunately, the technological barrier which requires additional investment and higher quality manpower to overcome, and the business risks which come from the uncertainty of the market growth and the competitiveness of the resulting products have prevented the companies in the industry from taking advantage of such fancy technologies. However, high performance, low-power and low-cost hardware and software platforms will enable their high-technology products to be developed and recognized by potential clients in the future. This paper presents such a platform for industrial embedded systems. The platform was designed based on Telechips TCC8300 multimedia processor which embedded a variety of parallel hardware for the implementation of multimedia functions. And open-source Embedded Linux, TinyX and GTK+ are used for implementation of GUI to minimize technology costs. In order to estimate the expected performance and power consumption, the performance improvement and the power consumption due to each of enabled hardware sub-systems including YUV2RGB frame converter are measured. An analytic model was devised to check the feasibility of a new application and trade off its performance and power consumption. The validity of the model has been confirmed by implementing a real target system. The cost can be further mitigated by using the hardware parts which are being used for mass production products mostly in the cell-phone market.
지난 반세기 동안 컴퓨터 시스템의 발전으로 개인용 컴퓨터와 소프트웨어 산업은 유래 없는 호황을 누렸다. 21세기에 들어서는 이러한 흐름이 모바일 기기로 점차 이동하면서 임베디드 시스템 시장이 폭발적으로 증가하였다. 휴대전화, 내비게이션 시스템, PMP 등의 휴대용 멀티미디어 기기들은 시장에 쏟아져 나온 반면에 대부분의 산업용 제어시스템은 여전히 단순제어 시스템에 의존하여 제품이 개발되고 있다. 실제로 이를 첨단 하드웨어와 소프트웨어의 기술로 전환하려고 해도 그 수요가 모바일 시장에 비해 낮아 부품수급이 어렵고 가격이 상승하는 문제를 안고 있으며 기술개발 시 발생하는 많은 비용과 인력은 기업 입장에서는 투자 부담이 될 수밖에 없다. 그러나 미래 고객들에게 제품에 대한 기업 이미지를 끌어올리기 위해서는 고성능 시스템의 하드웨어와 소프트웨어 플랫폼 개발이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 네트워크 임베디드 시스템의 최적화된 하드웨어 플랫폼과 소프트웨어 플랫폼을 개발하였다. 개발된 플랫폼은 멀티미디어 기능을 추가하여 고급형 제품을 위한 플랫폼으로 제작하였다. 멀티미디어 기능을 구현하기 위해서 텔레칩스 사의 멀티미디어 프로세서인 TCC8300을 기반으로 개발하였으며 프로세서 내부의 다양한 병렬하드웨어 기능을 이용함으로써 회로상의 부품의 수를 최소화 하고 성능 향상과 더불어 전력소모량을 최소화하였다. 그리고 소프트웨어의 기술비용(로열티)을 없애기 위해서 오픈소스 기반의 운영체제인 임베디드 리눅스와 오픈소스 기반의 그래픽 라이브러리인 TinyX와 GTK+를 이용하여 GUI(Graphic User Interface)를 구현하였다. 또한 개발된 플랫폼을 이용하여 여러 가지 방식의 YUV2RGB 프레임 변환 실험 및 측정을 통해서 성능 및 프레임별 변환 시에 소모되는 전력량을 계산하였고 플랫폼의 각 부분별 동작에 대한 전력소모량 측정을 통해서 플랫폼 구성 시 필요한 전력과 성능을 예측할 수 있도록 하였다. 응용제품을 개발할 때 주어진 기능 및 성능 그리고 저전력 등의 사양이 구현 가능한지 분석하고 절충할 때 사용할 수 있는 모델식을 개발하였고 이를 활용하여 직접 제작해 봄으로써 신뢰성을 입증하였다. 이 때, 하드웨어 부품들은 휴대폰 생산 시에 사용되는 부품들을 사용함으로써 저가의 부품을 안정적으로 수급하여 대량생산을 용이하게 하였다.