임베디드 시스템 개발 시 알아야 할 5가지

2023-08-28

임베디드 시스템은 자연스럽게 우리의 일상생활에서 많은 역할을 하고 있습니다. 전자레인지, 냉장고, 에어컨 등 우리 삶에 편안함을 제공하는 전자제품은 임베디드 시스템의 대표 응용 사례로 볼 수 있습니다.

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1. 임베디드 시스템 개발이란?

임베디드 시스템 개발이란 특정 기능을 수행하기 위해 설계된 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 ① 특수 목적 ② 특화된 하드웨어와 소프트웨어 개발 ③ 제한된 리소스 ④ 실시간 동작 ⑤ 최적화와 효율성의 특징을 가지고 있습니다.

특수 목적: 임베디드 시스템은 다양한 작업 수행을 목적으로 하지 않고, 비행 제어 시스템, 홈 보안 시스템처럼 특정한 작업을 수행하기 위해 설계됩니다.
특화된 하드웨어와 소프트웨어 개발: 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 작동되는 임베디드 시스템은 특화된 하드웨어 구성 요소가 필요하며 다양한 소프트웨어 컴포넌트를 개발해야 합니다.
제한된 리소스: 임베디드 시스템은 제한된 네트워크 연결을 하거나 적은 메모리 용량을 가지는 등 제한된 하드웨어 리소스를 가지고 있어야 합니다.
실시간 동작: 정해진 시간 내에 작업 완료를 하기 위해 임베디드 시스템은 실시간 응용 처리를 진행합니다.
최적화와 효율성: 임베디드 시스템은 제한된 리소스로 특정한 작업을 수행해야 하기 때문에 성능 최적화나 전력 효율성 등이 매우 중요하게 작용합니다.

2. 임베디드 개발 프로세스

임베디드 시스템 개발 프로세스는 ① 요사 사항 정의 ② 아키텍처 설계 ③ 하드웨어 설계 ④ 소프트웨어 개발 ⑤ 시스템 통합 및 테스트 ⑥ 검증 및 검사 등으로 진행됩니다.

요구 사항 정의: 제품이나 시스템이 수행해야 하는 작업은 무엇인지, 하드웨어와 소프트웨어 요구 사항은 무엇인지 등을 명확히 해야 합니다.
아키텍처 설계: 하드웨어와 소프트웨어 컴포넌트 간의 통합 방식을 결정하는 단계로 전체 시스템 구조와 기능을 논의하는 등 아키텍처 설계를 진행합니다.
하드웨어 설계: 온도 센서, 메모리, 통신 인터페이스 등 시스템에 필요한 하드웨어 구성 요소를 선택하고 설계합니다.
소프트웨어 개발: 하드웨어 설계 진행과 동시에 실시간 운영 체제 개발, 시스템 제어 등의 개발을 시작합니다.
시스템 통합 및 테스트: 임베디드 시스템은 하드웨어와 소프트웨어의 조합이 중요한 만큼 둘의 호환성을 확인하며 성능 테스트를 포함한 시스템 전체를 테스트합니다.
검증 및 검사: 시스템 개발 시작 단계에서 정의한 요구 사항을 충족하는지 확인해야 하므로 검증 및 품질 관리 검사를 수행합니다.

3. 임베디드 하드웨어 설계

임베디드 시스템 하드웨어 설계는 ① 요구 사항 분석 ② 프로세서 선택 ③ 주변 장치 및 센서 선택 ④ 회로 및 PCB 설계 ⑤ 전원 공급 및 관리 설계 ⑥ 온보드 저장 장치 및 통신 인터페이스 ⑦ 설계 검증 및 테스트의 순서로 진행됩니다.

요구 사항 분석: 성능, 내구성, 전력 소비 등을 포함해 시스템이 수행해야 하는 요구 사항을 분석하고 정리합니다.
프로세서 선택: 시스템의 처리 능력이나 주변 장치와의 호환성을 고려하여 적절한 마이크로프로세서를 선택합니다.
주변 장치 및 센서 선택: 가속도계 센서, 플래시 메모리, 통신인터페이스 등 시스템의 요구 사항에 맞는 주변 장치 및 센서를 선택합니다.
회로 및 PCB 설계: 전기적 안정성을 고려하여 주변 장치와 선택한 프로세서를 연결하는 회로를 설계하고, 설계된 회로를 바탕으로 컴포넌트 배치나 전원 평면 설계 등을 고려하여 PCB를 설계합니다.
전원 공급 및 관리 설계: 전원 안정성을 유지하고 전원 요구 사항 충족을 위해 전원 모듈, 배터리 관리 등을 포함한 전원 공급 회로를 설계합니다.
온보드 저장 장치 및 통신 인터페이스: 데이터 저장 및 통신을 위한 블루투스 등의 통신 인터페이스와 플래시 메모리와 같은 온보드 저장 장치를 만듭니다.
설계 검증 및 테스트의 순서: 성능 및 안정성 확인을 위해 설계된 하드웨어 시뮬레이션을 수행하고 하드웨어 시제품을 만들어 기능을 확인합니다.

4. 임베디드 소프트웨어 개발

임베디드 시스템 소프트웨어 개발은 ① 요구 사항 분석 및 플랫폼 선택 ② 소프트웨어 아키텍처 설계 ③ 소프트웨어 개발 ④ 통합 테스트 및 성능 최적화 ⑤ 문서화 및 유지 보수 등으로 진행됩니다.

요구 사항 분석 및 플랫폼 선택: 사용자 인터페이스, 시스템 동작 등의 요구 사항을 정의하고 분석하며 운영체제나 프로그래밍 언어 등 소프트웨어를 개발할 플랫폼을 선택합니다.
소프트웨어 아키텍처 설계: 모듈 및 컴포넌트 구조, 하드웨어와의 상호 작용 방식 등 소프트웨어 아키텍처 설계를 진행합니다.
소프트웨어 개발: 소프트웨어 코드를 작성하거나 하드웨어와 통합 방식을 위한 서비스를 개발하는 등 소프트웨어를 개발합니다.
통합 테스트 및 성능 최적화: 소프트웨어를 하드웨어에 통합하여 시스템이 예상대로 동작하는지 시스템 전체를 테스트하고, 실시간 운영 체제와 함께 작업을 수행해 성능 최적화를 진행합니다.
문서화 및 유지 보수: 소프트웨어 개발 과정에 대한 내용을 정리하여 문서화하고, 유지 보수를 위한 계획을 수립합니다.

5. 개발 외주 시 유의 사항

임베디드 시스템 개발 외주 시 ① 외주 업체 선정 ② 테스트 및 검증 ③ 요구 사항 명확화 ④ 변경 관리 ⑤ 지적 재산 보호 등을 유의해야 합니다.

외주 업체 선정: 업체의 임베디드 시스템 개발 경력, 외주 업체 내 인력 구성, 고객 평가 등을 고려하여 믿고 맡길 수 있는 외주 업체를 선정하는 것이 중요합니다.
테스트 및 검증: 임베디드 시스템 개발 완료 시 소프트웨어와 하드웨어에 버그나 결함이 없는지 충분히 테스트하고 검증해야 합니다.
요구 사항 명확화: 소프트웨어 및 하드웨어 요구 사항, 일정 및 예산, 필요한 기능 등의 요구 사항을 명확하게 정리하여 외주 업체와 공유하는 것이 좋습니다.
변경 관리: 프로젝트 진행 중에 시작 단계에서 공유한 요구 사항이나 개발 관련 내용이 변경되는 경우, 변경 사항과 더불어 추가되는 비용을 확인한 후 진행하는 것이 좋으므로 변경 관리 절차를 수립하는 것이 좋습니다.
지적 재산 보호: 임베디드 시스템 개발 시 민감한 정보가 포함될 수 있으므로, 외주 업체와 계약 시 지적 재산 권리와 관련한 내용을 포함해야 합니다.