내장형 기기의 다양성 및 적용 범위의 확장으로 내장형 기기용 운영체제도 기기별 다양성을 지원할 것이 요구되고 있다. 이러한 특성을 갖는 운영체제를 조림형 운영체제라 한다. 본 논문에서는 조림형 실시간 운영체제인 Qplus커널의 입출력 시스템 개발에 대하여 기술한다. Qplus의 입출력 시스템은 사용자의 요구에 따라 입출력 장치 구동기의 조림이 가능하며 일관된 사용자 인터페이스 및 간편한 장치 구동기 인터페이스, 빠른 입출력을 지원한다. 현재 SA110 보드를 사용한 ITSB 에서 시험되었으며 앞으로 AIO, 가상 터미널 구동기의 지원 및 입출력 성능 시험을 수행할 예정이다.
고속 신호처리 및 실시간 제어 분야에 적합한 제어성능을 발휘하기 위해서는 신호처리전용 마이크로프로세서인 DSP(Digital Signal Processor)를 이용한 제어용 보드가 널리 활용되고 있다. 본 연구를 통하여 전기도금용 전원장치의 고성능화를 위하여 DSP제어용 보드를 개발하였으며, 전체구성은 고속 신호처리를 위한 메인 마이크로프로세서로서 경제성과 응용범위가 넓은 TMS320C32 DSP CHIP, Wait없는 프로그램 및 데이터 처리를 위한 고속 SRAM, 외부 디지털 입출력을 위한 인터페이스 회로, 아나로그 입출력 회로 및 PC 혹은 다른 마이크로컴퓨터와의 통신을 위한 직렬 통신 회로 등으로 구성하였다. 개발된 DSP 보드는 시제품 제작을 완료하여 그 성능 및 신뢰성을 검증하였으며, 전기도금장치의 고성능 제어처리를 위하여 채용하여 상품화 개발을 완료하였다.
USB 버스는 편리하게 사용할 수 있고 빠르게 데이터를 전송하는 장점이 있어서, FPGA 개발보드와 PC 사이의 표준적인 인터페이스이다. 본 논문에서는 Cypress FX3 USB 3 브릿지 칩에 대한 slave FIFO 인터페이스를 사용하여 FPGA 검증 시스템을 구현하였다. slave FIFO 인터페이스 모듈은 FIFO 구조의 호스트 인터페이스 모듈과 마스터 버스 제어기와 명령 해독기로 구성되며, FX3 브릿지 칩에 대한 스트리밍 데이터 통신과 사용자 설계 회로에 대한 메모리 맵 형태의 입출력 인터페이스를 지원한다. 설계 검증 시스템에는 Cypress FX3 칩과 Xilinx Artix FPGA (XC7A35T-1C5G3241) 칩으로 구성된 ZestSC3 보드가 사용되었다. C++ DLL 라이브러리와 비주얼 C# 언어를 사용하여 개발한 GUI 소프트웨어를 사용하여, 사용자 설계 회로에 대한 FPGA 검증 시스템이 다양한 클록 주파수 환경에서 올바로 동작함을 확인하였다. 설계한 FPGA 검증 시스템의 slave FIFO 인터페이스 회로는 모듈화 구조를 갖고 있어서 메모리맵 인터페이스를 갖는 다른 사용자 설계 회로에도 응용이 가능하다.
The hydraulic loading system real-time simulator using a PC and I/O interface board is developed to simulate the dynamic characteristics of hydraulic loading system in real time. The simulator receives the digital on-off control signals generated by the operator through the D/I channels, updates the state and output variables of the hydraulic loading system responding to the input signals and draw the moving pictuters of the lift cylinder, lift arm and loading box on the PC monitor in real time. Also, the operator can observe the displacement and pressure of cylinder, the rotatinal angle, reaction force, and safety factors of lift arm representing the operation of hydraulic loading system through the PC monitor in real time. The real-time simulator can be a very useful tool to design industrial dynamic systems and feel the goodness of the system operation since the operator can observe the moving pictures of the operating system in real time as he operates the real time simulator.
본 논문은 MPEG-2 AAC 멀티채널 오디오 및 MPEG-4 오디오의 다중객체 부호화를 위한 DSP 시스템의 설계 및 구현에 관하여 기술한다. DSP로서는 TI 사의 최근 제품인 고성능의 TMS320C6701 (이하 6701로 함) 2개를 사용하였고, DSP 보드는 PC에 장착하여 프로그램을 다운로드하고 시스템을 제어할 수 있게 하기 위하여 PCI 인터페이스를 함께 구현하였으며, 부호화기 및 복화기로서 함께 사용할 수 있는 구조로서 설계하였다. 또한 멀티채널 오디오를 디지털 신호로 변환하고 다중화하여 직렬신호로서 입력하고, 다시 역으로 출력하기 위한 시스템을 별도로 외부에 구현하였으며, 접속 인터페이스로서 ADI (Alesys Digital audio Interface)론 사용하여, ADI 인터페이스를 지원하는 멀티채널오디오 장비론 입출력 시스템으로 사용할 수 있도록 하였다. 현재의 결과로서는 MPEG-2 AAC 4채널 오디오를 2개의 DSP를 사용하여 실시간으로 안정되게 부호화 할 수 있으며, 1개의 DSP로도 8채널까지의 복호화가 가능함을 확인하였다.
몇 년 전에 개인용 컴퓨터에서 가상현실을 구현하려고 했다면 컴퓨터의 성능 때문에 그 구현은 불가능했을 것이다. 한가지 예로 사람의 인지 능력으 80%를 차지 한다는 시야를 형성하기 위해 필요한 삼차원 가상공간을 만드는 것만 하더라도 실시간 표현을 해야 하므로 삼차원 가속기도 없는 느린 중앙처리장치 때문에 거의 불가능했다. 하지만 근래에 나온 개인용 컴퓨터를 보면 워크스테이션에 가까울만큼의 성능을 가지고 있고 삼차원 가속보드는 그 성능이 더 낳아 졌음에도 가격이 저렴하다. 또 요즘 인텔의 있단 저가형 삼차원 가속기를 생산 할 것이라는 발표나 국내 기업의 저가형 HMD$^{[2,10]}$ (Head Mounted Display)발표 등을 미루어 보아 개인용 컴퓨터에서의 가상현실이 실용화 될 단계에 와 있다고 본다. 따라서 본 논문은 실재로 개인용 컴퓨터를 이용해 가상현실을 구현하는데 따른 문제점 등을 논했고 또 가상현실 기법을 이용해 응용소프트웨어를 개발하기 위한 인터페이스 방법을 소개했다.
본 논문에서는 스마트폰의 저주파 대역 누설 전자파가 미치는 악영향을 분석하기 위해 스마트폰 모델별로 기본 동작에 따라 누설되는 30 MHz 이하의 누설 전자파 신호의 스펙트럼 특성 및 방사 패턴을 분석하였다. 사용자와의 직접적인 인터페이스를 담당하는 스마트폰의 입출력 센서 모듈(터치스크린, 카메라, 마이크 및 스피커 모듈)을 활성화시키는 4가지 기본 동작 모드에 의해 누설되는 전자파 신호를 상용 Near-Field 마그네틱 프로브를 통해 1cm의 격자 간격으로 정밀하게 측정하였다. 측정된 누설 전자파 신호를 분석한 결과, 스마트폰의 모델 및 동작 모드별로 누설되는 저주파 대역 전자파는 특이한 피크(Peak) 또는 하모닉(Harmonic) 피크 성분을 보이며, 동작 모드에 따라 각각의 입출력 센서 모듈이 활성화될 경우 해당 센서 모듈 및 메인보드 상의 AP(Application Processor), 메모리 주위로 상대적으로 강한 저주파 대역의 전자파가 누설되는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문은 냉가스 추력기 시스템의 제어기로 사용되는 EM용 TCU(Thruster Control Unit)와 점검 시스템 개발에 관한 것이다. TCU는 추력기 시스템의 압력 및 온도를 모니터링하여 통신을 통해 이를 TLM(Telemet) 및 지상 제어 콘솔에 전달하는 역할을 수행한다. 이를 위해 CPU/통신보드는 MIL-STD-1553B 통신, RS422 통신, Data 입출력 및 처리 그리고 EEPROM 프로그램 로딩 기능을 수행한다. Intel 80386DX Microprocessor를 기반으로 설계하였으며 프로그램 저장 및 실행을 위해 256kbytes의 EEPROM과 256kbytes의 SRAM을 적용하였다. 또한 EEPROM 프로그램 로딩을 위해 인터페이스 회로 및 냉가스 추력기 시스템을 모사할 수 있는 점검 시스템을 개발하였다.
본 논문에서는 군용시험장비로 개발된 시험용 영상생성/수집 장치에 XDMA를 활용하여 고속 이미지 데이터 전송을 구현한다. 본 연구에서 제안하는 기술은 커널영역에서 시스템버퍼를 사용하여 데이터를 복사하는 방법을 FPGA내 DMA 엔진을 통한 송수신으로 대체하여 효율성을 얻는다. 본 연구를 위해 장치는 Life Cycle을 고려하여 PXIe 플랫폼으로 개발하였으며, 양산성을 고려하여 저가의 FPGA를 활용하여 퍼포먼스를 최대화하였다. 본 논문에서 구현한 영상입출력보드는 기존의 메모리복사방식을 통해 AXI 인터페이스 클럭 주파수, 링크속도를 변경하여 시험하였다. 그리고 FPGA의 DMA 엔진을 사용하여 보드를 구성하였으며, 그 결과 전송속도는 기존의 5~8Hz에서 140Hz로 증가함을 확인하였다. 제안된 방법은 PXIe 플랫폼을 이용한 장치개발의 비용절감, 기술수준을 높여 국방력 강화에 기여할 것이다.
새만금배수갑문의 노후도 감시시스템이 개발된 알고리듬을 이용하여, 직접 업무관련자들이 사용하는 인터페이스 프로그램으로 정의하고, 중성화에 의한 사용수명의 예측, 염해에 의한 사용수명, 동결융해에 의한 사용 수명의 예측, 그리고 종합적 사용수명 예측을 할 수 있는 자료와 해석 엔진을 갖도록 프로그램 알고리듬을 구성하고, 엔진을 작성하였다. 따라서 새만금배수갑문 노후도 감시 프로그램의 목적은 새만금배수갑문의 노후도 감시를 위한 사용자가 쉽게 사용할 수 있으며, 현재 진행 중인 노후도를 평가, 분석하고 현장폭로시험자료의 입출력에 관한 접근성을 높일 수 있도록 웹기반의 프로그램 구현을 통한 유지관리의 효율화를 목적으로 하고 있다. 새만금배수갑문 보수보강 관리 프로그램의 구성형태를 작성하였는데, 새만금감시 시스템은 크게 관리자 모드와 자료관리, 열화예측, 게시판으로 구성되며, 관리자는 자료의 접근에 대한 허용여부를, 자료 관리는 새만금배수갑문의 배합특성 및 갑문 교각의 설계 자료를 갖도록 하고, 열화예측은 염해, 동결융해, 중성화의 큰 세 가지 원인인자에 대해 열화의 현재와 미래 상태를 예측할 수 있도록 했다. 이를 위한 스토리보드를 작성하고, 이를 이용하여 프로그램을 제작하였다. 노후도 예측시스템을 구성하기 위해 각 원인인자별 정식화하고, 시뮬레이션 될 수 있도록 프로그램을 구성하였는데, 노후도 예측을 위하여 적합한 수치해석 모형(1-D)을 작성하였으며, 웹기반 시스템 개발을 위하여 유지관리 방법, 개보수 방법 등에 관한 데이터베이스 구조설계를 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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