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임베디드 시스템 아키텍처

   
지은이 다니엘 라카메라   |   출판사 에이콘  |   발행일 2019년 03월 29일
 
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판매가 30,000원27,000원 10%
마일리지 5% 1,500원
발행일 2019-03-29
ISBN 1161752838 | 9791161752839
기타정보 번역서 | 396쪽
예상출고일 2~3일 이내 (근무일기준)
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일반
   
이 책의 원서
  Embedded Systems Architecture
Packt Publishing | Daniele Lacamera
 

★ 요약 ★



임베디드 시스템의 하드웨어 아키텍처, 라이브러리, 개발 도구 및 사용 방법, 그리고 에너지 효율성에 중점을 둔 설계 기술을 설명하고 있다. 비교적 접근이 간단한 단일 시스템의 구축부터 쉽게 놓칠 수 있는 상세한 부분까지 설명하고 있기 때문에, 임베디드 시스템에 처음 입문하는 개발자는 개요를 살펴볼 수 있으며, 숙련자는 다양한 주제에 대해 고려해볼 수 있다.





★ 이 책에서 다루는 내용 ★



■ 임베디드 상품의 설계 및 정의 단계에 참여

■ ARM Cortex-M 마이크로컨트롤러를 위한 코드 작성법

■ 임베디드 개발 실험 환경 구축 및 워크플로 최적화

■ 메모리 안전 코드 작성

■ 통신 인터페이스 이면의 아키텍처 이해

■ IoT 영역에 연결 및 배포된 설계 및 개발 패턴 이해

■ 멀티태스크 병렬 실행 패턴과 실시간 운영체제 이해





★ 이 책의 대상 독자 ★



대부분의 내용은 임베디드 시스템에 대해 배우고자 하는 다른 분야의 경험을 갖춘 소프트웨어 개발자 및 설계자를 대상으로 한다.

초심자나 경험이 부족한 임베디드 프로그래머는 특정 개발 영역으로 지식을 확장할 수 있다.

숙련된 임베디드 소프트웨어 엔지니어들은 이 책에서 제기된 논의점, 특히 차세대 임베디드 시스템을 위한 안전성, 보안 연결, 그리고 에너지 효율성에 대한 영감을 얻을 수도 있다.





★ 이 책의 구성 ★



1장 ‘임베디드 시스템: 실용주의적 접근’ 마이크로컨트롤러 기반 임베디드 시스템에 대해 소개한다.

2장 ‘작업 환경과 워크플로 최적화’ 사용되는 도구 및 개발 워크플로를 설명한다.

3장 ‘아키텍처 패턴’ 협업 개발과 테스트를 위한 계획 및 개발 방법론을 다룬다.

4장 ‘부트업 과정’ 임베디드 시스템의 부트 절차, 부트 단계 및 부트로더에 대해 분석한다.

5장 ‘메모리 관리’ 메모리 관리를 위한 최적의 전략을 제시한다.

6장 ‘범용 주변장치’ GPIO 핀과 기타 일반 내장 주변장치에 대한 접근을 설명한다.

7장 ‘로컬 버스 인터페이스’ 직렬 버스 컨트롤러(UART, SPI, I2C)의 통합으로 독자를 안내한다.

8장 ‘저전력 최적화’ 에너지 효율 시스템의 전력 소모를 줄이는 데 이용 가능한 기술을 살펴본다.

9장 ‘분산 시스템과 IoT 아키텍처’ 분산 및 연결된 시스템을 구축하기 위해 요구되는 사용 가능한 프로토콜과 인터페이스를 소개한다.

10장 ‘병렬 태스크와 스케줄링’ 실시간 작업 스케줄러의 구현으로 멀티태스킹 운영체제의 인프라를 설명한다.

11장 ‘임베디드 운영체제’ 구현된 안전성과 보안 메커니즘에 초점을 두고, 임베디드 세계에서 이용 가능한 오픈소스 운영체제를 알아본다.





★ 지은이의 말 ★



이 책은 전형적인 임베디드 시스템의 하드웨어 아키텍처에 대해 간단히 설명하고, 타깃 아키텍처 개발을 시작하기 위한 도구와 방법을 소개한 다음, 시스템 기능과 주변장치 상호작용을 이용해 독자들을 안내한다. 저전력 및 연결 시스템을 설계하는 데 사용되는 기술을 더 자세히 살펴보기 위해 에너지 효율 및 연결성 같은 분야가 설명되어 있다. 더 나아가, 단일 시스템 구성요소의 구현에서부터 시작하여 더 복잡한 설계(간소화된 실시간 운영체제를 포함해서)를 구축한다. 마지막으로, 내부 구현에 대한 고려와 이상적인 애플리케이션 분야에 대한 안내를 포함하여 임베디드 장치를 위해 설계된 기존의 유효한 오픈소스 운영체제에 대한 개요가 제공된다.

애플리케이션 코드의 프로그래밍 오류에 대한 시스템의 견고성이나 무결성을 손상시키는 악의적인 시도에 대한 문제를 개선하기 위해 특별한 기술을 제안함으로써, 특정 보안 및 안전 메커니즘에 초점을 둔다.

1장. 임베디드 시스템: 실용주의적 접근



__도메인 정의

____임베디드 리눅스 시스템

____저사양 8비트 마이크로컨트롤러

____하드웨어 아키텍처

____도전 과제 이해하기

____멀티스레딩

__RAM

__플래시 메모리

__인터페이스와 주변장치

____비동기식 UART 기반 직렬 통신

____SPI

____I2C

____USB

__연결 시스템

__레퍼런스 플랫폼

____ARM 레퍼런스 설계

____Cortex-M 마이크로프로세서

__요약





2장. 작업 환경과 워크플로 최적화



__워크플로 개요

____C 컴파일러

____링커

____빌드 자동화

____디버거

____임베디드 워크플로

__GCC 툴체인

____크로스 컴파일러

____컴파일러 컴파일

____실행 파일 링크

____바이너리 포맷 변환

__타깃과의 상호작용

____GDB 세션

__검증

____기능 테스트

____하드웨어 도구

____오프 타깃 테스트

____에뮬레이터

__요약





3장. 아키텍처 패턴



__환경설정 관리

____리비전 제어

____추적 활동

____코드 리뷰

____지속 통합

__소스 코드 구성

____하드웨어 추상화

____미들웨어

____애플리케이션 코드

__임베디드 프로젝트의 생애 주기

____프로젝트 단계 정의

____프로토타입 제작

____리팩토링

____API와 문서

__요약





4장. 부트업 과정



__인터럽트 벡터 테이블

____시작 코드

____리셋 핸들러

____스택 할당

____장애 핸들러

__메모리 레이아웃

__부트 코드 빌드 및 실행

____makefile

____애플리케이션 실행

__다중 부트 단계

____부트로더

____이미지 빌드

____다중 단계 시스템 디버깅

____공유 라이브러리

__요약





5장. 메모리 관리



__메모리 매핑

____메모리 모델과 주소 공간

____코드 구역

____RAM 구역

____주변장치 접근 구역

____시스템 구역

____메모리 트랜잭션 순서

__실행 스택

____스택 배치

____스택 오버플로

____스택 페인팅

__힙 관리

____사용자 정의 구현

____newlib 사용

____힙 제한

____다중 메모리 풀

____일반적인 힙 사용 오류

__메모리 보호 유닛

____MPU 환경설정 레지스터

____MPU 프로그래밍

__요약





6장. 일반 목적 주변기기



__인터럽트 컨트롤러

____주변장치 인터럽트 환경설정

__시스템 시간

____플래시 대기 상태 적용

____클록 환경설정

____클록 배분

____SysTick 활성화

__일반 타이머

__범용 I/O

____핀 환경설정

____디지털 출력

____PWM

____디지털 입력

____인터럽트 기반 입력

____아날로그 입력

__워치도그

__요약





7장. 로컬 버스 인터페이스



__직렬 통신 소개

____클록과 심볼 동기화

____버스 와이어링

____주변장치 프로그래밍

__UART 기반 비동기 직렬 버스

____프로토콜 상세

____컨트롤러 프로그래밍

____Hello World!

____newlib printf

____데이터 수신

____인터럽트 기반 입출력

__SPI 버스

____프로토콜 상세

____트랜시버 프로그래밍

____SPI 트랜잭션

____인터럽트 기반 SPI 전송

__I2C 버스

____프로토콜 상세

____클록 늘리기

____다중 마스터

____컨트롤러 프로그래밍

____인터럽트 처리

__요약





8장. 저전력 최적화



__시스템 환경설정

____하드웨어 설계

클록 관리

________전압 제어

____저전력 운영 모드

____딥슬립 환경설정

____정지 모드

____대기 모드

____웨이크업 간격

__전력 측정

____개발 보드

__저전력 임베디드 애플리케이션 설계

____비지 루프를 슬립 모드로 대체

____긴 비활성 기간 동안의 딥슬립

____클록 속도 선택

____전력 상태 전환

__요약





9장. 분산 시스템과 IoT 아키텍처



__네트워크 인터페이스

____매체 접근 제어

____이더넷

____와이파이

____저속 무선 개인 영역 네트워크(LR-WPAN)

____LR-WPAN 산업 링크 계층 확장

____6LoWPAN

____블루투스

____모바일 네트워크

____저전력 원거리 네트워크(LPWAN)

____적절한 네트워크 인터페이스 선택

__인터넷 프로토콜

____TCP/IP 구현

____네트워크 장치 드라이버

____TCP/IP 스택 구동

____소켓 통신

____메시 네트워크와 동적 라우팅

__전송 계층 보안

____보안 소켓 통신

__애플리케이션 프로토콜

____메시지 프로토콜

____REST 구조 패턴

____분산 시스템(단일 실패 지점)

__요약





10장. 병렬 태스크와 스케줄링



__태스크 관리

____태스크 블록

____컨텍스트 스위칭

____태스크 생성

__스케줄러 구현

____슈퍼바이저 호출

____협업 스케줄러

____동시성과 타임 슬라이스

____블록되는 태스크

____자원 대기

____실시간 스케줄링

__동기화

____세마포어

____뮤텍스

____우선순위 도치

__시스템 자원 분리

____권한 수준

____메모리 세그먼테이션

____시스템 호출

__요약





11장. 임베디드 운영체제



__실시간 애플리케이션 플랫폼

____FreeRTOS

____ChibiOS

__저전력 IoT 시스템

____Contiki OS

____Riot OS

__POSIX 호환 시스템

____NuttX

____Frosted

__안전한 임베디드 시스템의 미래

____프로세스 분리(Tock)

__요약
다니엘 라카메라(Daniele Lacamera)

여러 산업계의 임베디드 시스템에 대한 소프트웨어 설계 및 개발에서 방대한 경험을 갖춘 소프트웨어 전문가이자 연구원이다. 현재는 프리랜서 소프트웨어 개발자 및 트레이너로 일하고 있다. TCP/IP와 전송 프로토콜 설계 및 최적화 분야의 세계적인 전문가이며, 이 주제로 20개 이상의 논문을 썼다. 리눅스 커널을 비롯한 몇몇 프로젝트에 기여하고, IoT의 무료 및 오픈소스 소프트웨어 사용을 권장하는 여러 커뮤니티와 조직에 참여함으로써 자유 소프트웨어를 지원한다.





★ 옮긴이의 말 ★



사물인터넷(IoT)으로 대변되는 현재의 임베디드 시스템 분야의 이슈는 단연 에너지 효율성 및 인터넷으로의 연결입니다. 인터넷 연결을 이루기 위한 기존 범용 시스템에서 사용되는 중첩 스택은 임베디드 분야로 넘어오면서 에너지 효율성을 일부 떨어뜨립니다. 따라서 목적에 맞게 운영체제 및 라이브러리를 선택하는 것이 더욱 중요합니다.

이 책은 임베디드 시스템 소개에서부터 작업 환경, 아키텍처 패턴, 부트업 절차, 메모리 관리, 일반 목적 주변기기 관리, 로컬 버스 인터페이스, 저전력 최적화, 분산 시스템, 병렬 작업 및 스케줄링, 임베디드 운영체제를 순서대로 살펴봅니다. 이를 통해 사물인터넷을 위한 임베디드 시스템을 구축하기 위한 기초 및 상세사항들을 살펴봅니다. 또한 제한된 자원을 가진 임베디드 시스템을 목적에 맞고 안정성 있으며, 안전하게 구축하는 방법을 서술합니다. 이를 통해 초심자부터 숙련자까지 임베디드 시스템을 접하기 위한 기본부터 놓치기 쉬운 상세사항까지를 다루기 때문에, 사물인터넷에 관심이 있는 개발자를 해당 분야에 발을 딛도록 하는 데 도움이 되는 책이라 생각합니다.





★ 옮긴이 소개 ★



김세영

성균관대학교 정보통신공학부와 기계공학부를 졸업했으며 웹, 서버, 커널 등 여러 분야에 관심을 갖고 있다. 어떻게 하면 지식을 효율적으로 습득, 저장, 관리할 수 있는지 고민하고 있다. 현재는 캐노니컬에서 근무하며, 우분투를 발전시키고 클라우드 환경의 버그를 잡는 등, 오픈소스 프로젝트 기여에 힘쓰고 있다.



정윤선

성균관대학교 정보통신공학부를 졸업했으며 웹 기술과 서버 API, 하이퍼바이저에 관심이 많다. 아헴스, KT클라우드웨어, A2C를 거치며 웹, 가상화 등의 업무를 수행했다. 현재는 육아를 병행하며 단기 웹 프로젝트, 리액트 네이티브를 이용한 모바일 프로젝트를 진행하며 번역에 참여하고 있으며, 다시 현업으로 돌아갈 날을 손꼽아 기다리고 있다.



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