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.
임베디드 시스템 소프트웨어 개발과정에서, 자연어로 작성된 요구명세와 소프트웨어 엔지니어와 하드웨어 엔지니어 사이의 서로 다른 언어와 개발도구의 차이로 인해 많은 문제들이 있어왔다. 즉, 개발자의 실수로 설계가 잘못 명세 되었거나 요구명세와 실제 구현된 시스템 소프트웨어의 인터페이스 코드나 요구된 수행이 일치하지 않았다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 정형기법을 이용하여 요구사항을 명세하고 설계를 검증함으로써 개발자의 실수로 인한 오류를 줄이고 개발된 시스템 소프트웨어의 인터페이스 코드 및 수행이 요구명세를 만족함을 보이도록 정형기법을 이용한 개발 프레임워크를 제안하고자 한다.
임베디드 시스템에서의 소프트웨어 비중과 규모의 지수적 증가로 인해 관련 개발 프로젝트의 경우 많은 개발 지원도구를 활용한 개발활동이 이루어 지고 있다. 하지만 각 개발 조직간 상이한 개발 지원도구의 사용과 관리로 인해, 협업 개발체제에 문제가 발생하고 있으며, 단위 개발조직의 개발 지원도구의 추가 소요량 산정시 정량적인 데이터에 근거하지 않은 부정확한 구매 예측으로 인해 많은 개발 예산의 낭비가 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 개발 조직간 개발 효율성을 높이기 위한 효율적인 인프라 환경을 구축하기 위해, 통합 도메인 환경하에 개발 지원도구의 일원화된 관리와 개발조직간의 라인센스 사용량 측정을 위한 모니터링 시스템 개발로, 개발 지원 도구 추가 소요 발생시 정확한 소요량 예측과, 사용량에 근거한 공정한 비용 분배 절차를 제시하고자 한다.
임베디드 소프트웨어 분야에서는 최적화와 재사용 기술이 상품의 가치를 좌우하는 핵심 요소기술로 간주되고 있다. 최적화와 재사용 기술의 대표적인 형태가 프레임워크 기술이다. 프레임워크를 기반으로 소프트웨어를 개발할 경우, 소프트웨어의 개발 생산성 뿐만 아니라 재사용성의 효과를 향상시킬 수 있다. 그러나 현재 임베디드 소프트웨어 개발에 있어서는 프레임워크를 적용한 개발 형태가 매우 미흡한 상태이다. 뿐만 아니라 임베디드 소프트웨어 개발을 위한 프레임워크의 개발 또한 시작 단계에 불과해서 개발되는 프레임워크가 과연 기대하는 만큼의 재사용성의 효과를 가져올 수 있는지에 대한 의문점이 존재하게 된다. 본 연구에서는 선행 연구로 임베디드 소프트웨어의 재사용성 향상을 위해 설계한 프레임워크의 재사용성을 측정하기 위한 도구로 재사용성 측정 메트릭을 제안한다. 제안한 메트릭을 실제 설계 사례에 적용한 결과 기존의 설계 방식에 비해 프레임워크 기반의 설계가재사용성을 보다 향상시키는 결과를 도출할 수 있었다.
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.
임베디드 소프트웨어가 점점 더 복잡해지고, 시장화시간(timetomarket)은 점점 짧아 짐으로써 임베디드 소프트웨어 디자이너들은 세부적으로 모듈화 되고 재설정 가능한 소프트웨어를 작성하도록 요구된다. 그러나 이렇게 재설정 가능한 모듈과 컴포넌트들이 급속히 늘어남에 따라 많은 모듈과 컴포넌트들을 설정하고 관리하는 것은 매우 복잡한 작업이 되고 있다. 특히, 모듈이나 컴포넌트간에 의존성이 있는 경우 이를 적절히 기술하고 체크 할 수 있는 방법이 요구된다. 본 논문은 재설정 가능한 모듈과 컴포넌트가 수작업으로 관리하기 어렵도록 높은 수준일 때 간단한 툴인 Target Builder를 이용해 이들간의 관계를 기술하고 관리하는 방법을 제시한다. 비록, 이 툴은 간단한 수준의 기능만을 제공하지만. 실제 개발 현장에 적용한 결과 높은 정도의 재설정을 요구하는 소프트웨어 시스템의 관리에 매우 적합하며, 기존의 소프트웨어 시스템에도 쉽게 적용될 수 있었다.
일반적으로 임베디드 소프트웨어 교육을 위해 다양한 교구와 학습 방법이 개발 및 활용이 되고 있다. 본 논문에서는 임베디드 소프트웨어 공학교육에서 요구되고 있는 창의적 문제해결 방법을 학습하기 위하여 스마트 로봇을 활용하고자 한다. 스마트 로봇을 사용한 창의적 공학교육으로 그 NCS 직무교육 효과를 분석하고 임베디드 소프트웨어교육 향상을 위하여 RSPM(Robot Based Software Programming Method) 공학교육 방법에 대해 제시한다. 임베디드 소프트웨어 공학교육에서 좀 더 창의적이고 소프트웨어 코딩 능력향상을 위해 스마트 로봇인 EV3 시스템을 활용하였다. 본 논문에서는 임베디드 소프트웨어 공학교육에 미치는 정도, 흥미, 프로그램 능력 향상과 영향에 대하여 설문 및 분석을 통하여 창의적인 RSPM 공학교육과정을 통하여 EV3 시스템을 교구로 활용하여 성공적인 임베디드 소프트웨어 코딩 능력 가능성에 대해 제시하고자 한다. 특히 RSPM 공학교육은 스마트 로봇 NCS 직무로써 미래 유망한 임베디드 소프트웨어분야의 직업인으로 성장할 수 있도록 경쟁력을 갖춘 기초 스마트로봇 직무학습 중심으로 구성하였다.
임베디드 시스템에 탑재될 자바가상머신을 기능별 모듈로 컴포넌트화 하여 이식될 플랫폼의 요구사항에 맞추어 재구성한다면 컴포넌트 기술의 장점인 소프트웨어의 재사용과 재구성을 통한 빠르고 신뢰성있는 자바가상머신 개발이 가능하다. 이러한 자바가상머신 컴포넌트 재구성을 위한 컴포넌트 모델의 정의 및 명세를 위한 지원도구가 필요하며, 명세도구의 지원 하에 보다 시각적인 컴포넌트 구성 및 각 명세요소 정의를 바탕으로 한 자바가상머신 컴포넌트의 재구성에 요구되는 여러 제약조건이나 각 컴포넌트 간의 관계정의 등이 명세 되어질 수 있다. 또한 임베디드 시스템이 가지는 실시간 속성에 대해서 정의하여 이를 명세도구를 통해서 속성명세 및 설계 시에 예측성을 지원하기 위한 WCET 계산이나 우선순위 정의 등을 명세할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 명세방법을 제안하고 실시간 속성 중심의 자바가상머신 컴포넌트 명세도구를 설계하고 구현하였으며, 기존에 제안된 내장형 실시간 컴포넌트 개발 도구와 비교하였다.
자동차 전장제품 활용의 급속한 증가에 대응하기 위하여 자동차 분야에서는 ISO 26262 안전설계절차를 도입하여 차량용 임베디드 시스템의 안전성을 확보하려고 노력하고 있다. ISO 26262는 자동차에서 발생 가능한 비정상상태(abnormal state)를 식별하고 그의 영향을 분석하며 전체 시스템의 안전을 검증하는 것을 목표로 하고 있다. 다양한 종류의 부품이 연동되는 복잡한 시스템의 안전 검증은 결함수목법과 고장모드영향분석법을 활용하는 위험분석법이 보편적으로 사용된다. 결함주입시험은 이러한 위험분석의 기반도구로서 안전성을 향상시키기 위하여 사용된 고장감내 기능의 동작여부 및 그에 따른 시스템의 안전성을 검증하는 목적으로 사용된다. 본 논문에서는 차량용 고신뢰성 임베디드 시스템에서 사용되는 고장감내 메카니즘들의 기능과 안전을 검증하는 방법과 사례를 소개한다. 최근의 복잡한 차량용 임베디드 시스템의 개발은 상위수준의 모델을 개발하여 지정된 위험 및 고장을 초래하는 결함을 시스템에 주입하고 그의 결과를 분석하여 안전을 검증하는 것이 일반적인 방법이다. 개발 목표 차량의 임베디드 시스템 모델을 개발하고, 식별된 결함의 결함모델을 준비한 뒤, 시스템 모델 기반 결함주입 도구를 이용하여 결함주입을 수행하는 시험방법과 그 결과에 대하여 논의한다. 하드웨어는 SystemC 하드웨어 설계언어를 이용하여 개발하고, 소프트웨어를 컴파일하여 실행화일을 확보하여 시험대상인 결함모델을 개발하고 이를 대상으로 결함주입시험에 대해 설명한다.
인터넷의 발전으로 인터넷을 통한 서비스가 증대하고 있다. 반면 응용 소프트웨어의 보안 취약점으로 인해 국가, 기업, 개인 모두에게 정보보호의 중요성이 더욱 강조 되고 있다. 임베디드 소프트웨어인 우주, 항공, 원자력 소프트웨어 등 오류 없이 수행되어야 하는 고안전성 소프트웨어의 개발기법은 이제 응용 소프트웨어의 보안강화 활동에 활용 되고 있다. 특히 시큐어 코딩 (Secure Coding)은 방어적 프로그램(Defensive Programming)을 포함하는 개념으로 소프트웨어의 안전성과 보안성을 향상 시킬 수 있다. 본 논문에서는 범용 보안 취약가능성 분석 도구를 이용하여 소프트웨어의 취약 가능성을 분석하고 보안 취약점 유발 명령어를 분류한다. 그 다음에 시큐어 코딩 기법을 적용하여 취약한 코드를 개선하였다. 이러한 개선을 통해 보안 취약성 가능한 코드 부분을 손쉽게 수정하여 소프트웨어 보안을 개선할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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