고성능 임베디드 시스템 설계-FPGA 맞춤형 회로 기반 고성능 실시간 디지털 시스템 설계와 구축

1부. 고성능 임베디드 시스템 기초 1장. 고성능 임베디드 시스템 설계 __기술 요구 사항 __임베디드 시스템 요소 ____전원 ____시간 축 ____디지털 처리 ____메모리 ____소프트웨어와 펌웨어 ____특수 회로 ____환경으로부터 입력 ____환경으로 출력 ____네트워크 통신 ____사물인터넷 __실시간 동작 ____주기적 동작 ____이벤트 기반 동작 ____실시간 운영체제 __임베디드 시스템에서의 FPGA ____디지털 논리 게이트 ____플립플롭 ____FPGA 요소 ____FPGA 합성 ____하드웨어 설계 언어 ____임베디드 시스템 설계에서 FPGA 사용의 장점 ____자일링스 FPGA 및 개발 도구 __요약 2장. 세계를 감지하기 __기술 요구 사항 __수동 선서, 능동 센서, 스마트 센서의 개요 __아날로그-디지털 변환기 적용 __임베디드 시스템이 사용하는 센서 유형 ____빛 ____온도 ____압력 ____습도 ____유체 흐름 ____힘 ____초음파 ____오디오 ____자기 ____화학 ____이온화 방사선 ____레이더 ____라이다 ____비디오와 적외선 ____관성 ____GPS __센서와의 통신 ____GPIO ____아날로그 전압 ____I2C ____SPI ____CAN 버스 ____무선 __센서 데이터 처리 __요약 3장. 실시간 동작 __기술 요구사항 __실시간의 의미 __실시간 임베디드 시스템의 속성 ____다중 작업 수행하기 ____비율 단조 스케줄링 __주요 RTOS 기능 및 과제 이해 ____뮤텍스 ____세마포어 ____큐 ____이벤트 플래그 ____타이머 ____동적 메모리 할당 ____교착상태 ____우선순위 역전 __많이 사용되는 실시간 운영체제 ____embOs ____FreeRTOS ____INTEGRITY ____Neutrino ____μc/OS-III ____VxWorks __요약 2부. 고성능 임베디드 시스템 설계 및 구축 4장. FPGA 프로그램 개발 시작하기 __기술 요구사항 __실시간 임베디드 시스템 설계에서 FPGA 사용 ____블록 램과 분산 램 ____FPGA 입출력 핀과 관련 기능 ____전문 하드웨어 자원 ____프로세서 코어 __FPGA 0구현 언어 ____VHDL ____Verilog ____블록 다이어그램 ____C/C++ __FPGA 개발 과정 ____시스템 요구사항 정의하기 ____FPGA에 기능 할당하기 ____필요한 FPGA 기능 식별하기 ____FPGA 설계 구현하기 __첫 FPGA 프로젝트 개발 ____프로젝트 설명 ____Vivado 도구 설치하기 ____프로젝트 만들기 ____VHDL 소스 파일 만들기 ____로직 동작 테스트하기 ____입출력 신호 정의하기 ____최상위 VHDL 파일 만들기 ____FPGA 비트스트림 합성 및 구현하기 ____비트스트림을 보드에 다운로드하기 ____비트스트림을 탑재된 플래시 메모리에 프로그램하기 __요약 5장. FPGA로 시스템 구현하기 __기술 요구사항 __FPGA 컴파일 과정 ____설계 엔트리 ____로직 합성 ____설계 최적화 ____상위 수준 합성 ____최적화와 제약사항 __FPGA 구현에 최적인 알고리듬 유형 ____고속 데이터 스트림을 처리하는 알고리듬 ____병렬 알고리듬 ____비표준 데이터 크기를 사용하는 알고리듬 __오실로스코프 FPGA 프로젝트 시작 ____프로젝트 설명 ____기본 Vivado 프로젝트 __요약 6장. KiCad를 이용한 회로 설계하기 __기술 요구사항 __KiCad 소개 __KiCad 기본 절차 ____회로 부품 배치 및 연결 ____부품 심볼 생성 __프로젝트 회로도 다이어그램 개발 ____텍스트 주석 추가 ____신호 레이블 추가 ____전역 레이블 추가 ____차동 신호 쌍 생성 ____외장 연결 생성 ____심볼 주석 및 전기 규칙 확인 __PCB 레이아웃 만들기 __회로기판 프로토타입 만들기 __요약 7장. 고성능 디지털 회로 만들기 __기술 요구사항 __회로 기판 조립 도구 및 과정 ____광학 확대 ____핀셋 ____플럭스 ____땜납 ____정전기 보호 ____수작업 납땜 ____솔더 윅 ____솔더 페이스트 애플리케이션 ____리플로우 납땜 ____조립 준비 및 부품 배치 __리플로우 납땜과 수작업 납땜 ____리플로우 납땜 ____수작업 납땜 __조립 후 보드 세척 및 검사 ____플럭스 제거 ____조립 후 시각적 검사 ____전기적 단락 검사 __요약 3부. 실시간 펌웨어 구현 및 테스트 8장. 처음으로 보드 브링업하기 __기술적 요구사항 __전원 켜기 준비 ____기판 전원 공급 __회로 기본 기능 검사 ____기판 전원 공급 검사 ____아날로그 증폭기 검사 ____ADC 검사 __문제 발생 시 회로 수정 ____PCB 트레이스 절단 ____솔더 점퍼와 점퍼 와이어 설치 ____부품 제거 ____부품 추가 __FPGA 로직 추가 및 I/O 신호 검사 ADC 인코더 클럭과 1KHz 보정 신호 생성 __요약 9장. 펌웨어 개발 과정 __기술 요구사항 __FPGA 알고리듬 설계 및 구현 ____디지털 오실로스코프 시스템 개요 ____직병렬 변환기 추가 ____FIFO 버퍼 추가 ____AXI 버스 인터페이스 추가 ____MQTT 프로토콜 추가 __코딩 스타일 ____이름 규칙 ____코드 내 주석 ____리터럴 숫자 값 피하기 ____괄호와 들여쓰기, 세로 간격 ____가독성과 정확도에 우선순위 두기 ____어설픈 최적화 피하기 ____구현 정의된 동작 피하기 ____무조건 점프 피하기 ____식별자 범위 최소화 ____상수 항목은 상수로 표현하기 ____코드 자동 포맷팅 __소스코드 정적 분석 ____소스코드 정적 분석의 의미 ____정적 소스 분석 도구 ____정적 코드 분석을 효과적으로 사용하기 ____가장 중요한 메시지부터 시작하기 ____분석기 출력 메시지 해결하기 ____일반적인 소스 코드 분석기 메시지 __소스코드 버전 제어 ____Git을 사용한 버전 제어 ____테스트 주도 개발 ____임베디드 시스템에 적용되는 TDD __요약 10장. 임베디드 시스템 테스트 및 디버깅 __기술적 요구사항 __시스템 수준 테스트 설계 ____요구사항 주도 테스트 ____수행 가능한 조건과 수행 가능하지 않은 조건에서 테스트 ____단위 테스트와 기능 테스트 ____음성 테스트와 침투 테스트 ____시뮬레이션된 환경에서 테스트 ____반복 가능한 테스트 결과 얻기 ____테스트 계획 개발 __테스트 수행 및 결과 기록 ____수집할 데이터 식별 ____테스트 할 시스템 구성 ____테스트 절차 수행 ____테스트 결과에 관한 빠른 평가 ____필요 시 테스트 반복 ____기존 코드의 회귀 테스트 __포괄적인 테스트 범위 보장 ____요구사항 추적성 매트릭스 ____코드 적용 범위 추적 ____어느 수준의 테스트가 충분한지 정의하는 기준 설정 __효과적인 디버깅 기법 ____문법 혹은 컴파일 에러 및 경고 처리 ____정적 코드 분석과 단위 테스트 사용 ____문제를 명확히 정의하고 재현하기 ____입력이 올바른지 결정하기 ____시스템에 대한 가시성 확보 방법 찾기 ____이진 탐색 디버깅 과정 사용 ____기능의 일부를 임시로 제거하기 ____문제를 나타내는 가장 작은 프로그램 만들기 __고성능 임베디드 시스템 개발의 모범사례 요약 ____테스트를 위한 설계 ____개선을 위한 여지 남기기 ____미래의 기능을 고려한 하드웨어 설계 ____현재 필요한 코드만 개발하기 ____철저한 버전 제어 유지하기 ____코드 개발 중에 단위 테스트 개발하기 ____기능이 구현되는 시점부터 시스템 수준 테스트 시작하기 __요약