임베디드 시스템을 이용한 빌딩센서 네트워크 설계 및 구현

국문 초록 (Abstract)

디지털화 시대에 살면서도 빌딩내의 사고는 날로 증가 하고 있으며 예측이 거의 불가능한 상황이다. 정보화 사회가 가속됨에 따라 첨단 기능을 탑재한 많은 기기들이 만들어지고 있다.
기존의 펌웨어로 기능을 구현하는 데는 많은 제약 사항들이 생기게 되었고, 펌웨어의 대안으로 등장하기 시작한 것이 임베디드이다.
최적화 된 초소형 임베디드는 과거에는 단순히 순차적인 작업만을 하기 때문에 임베디드 운영체제의 필요성이 없었으나, 점차 시스템의 복잡성과 다양성을 만족시키고 프로세스의 관리를 위하여 임베디드 시스템에서[1][2] 운영체제가 요구되어 지고 있다. 또한 사용자들에게 빠른 응답시간과 프로세스의 실시간 처리의 필요성이 증가함에 따라 실시간 임베디드 운영체제로의 포팅이 이루어지고 있다. 이에 발맞춰 최근 어떤 환경이든 관계없이 인터넷을 통한 원격계측과 제어를 위해 건축물에 설치된 센서와 제어장치를 제어할 수 있으며, 기기상호간의 네트워킹 기능을 최소한의 리소스 프로그램만을 사용하는 임베디드 웹서버가 활발하게 나타나고 있다.
본 논문에서는 순수 소프트웨어 솔루션으로 구현되는 웹서버로서 전체적인 시스템의 데모를 구현하는 것을 목적으로 인터넷을 통해 원격으로 데이터를 추출하고, 이를 제어하는 틀을 구성하는데 초점을 두었으며 최적화 저 전력 초소형 임베디드 웹서버를 제안하고 각각 센서(열감지 센서), 산재 등등의 예상치 못한 사고가 발생시 건물 정보를 수집하는 센서 상호간에 네트워크로 연결시키며 StrongARM SA-1110 프로세서를 기반으로 웹 포팅 및 웹에서 하드웨어 제어 및 포팅 및 부트 로더에서 하드웨어 테스트 과정을 걸쳐 최종으로 결과를 얻는다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Although we live in a digital age, it is not possible to predict accidents in buildings which get increased day by day. With the rapid growth of an information-oriented society, many kinds of equipment with high-tech functions mounted have been invented.
Consequently, embodying functions using the existing firmware was restricted by many obstacles, and thereby, the embedded appeared as an alternative to the firmware.
Since the optimized ultra tiny embedded conducted simply sequent work in the past, it did not need an embedded operating system. However, the embedded system has increasingly required an operating system in order to meet the complexity and diversity of system and control process. Furthermore, as users want quick respond time and real time process, the focus has been on the porting into a real time embedded operating system. To meet this condition, an embedded web server has been developed to remotely measure and control sensors and controllers equipped in buildings through Internet irrespective of environment, and to use minimum resource for inter-equipment networking function.
This study intended to demonstrate a general system as an web server implemented by pure software solution and focused on collecting data by remote control through Internet and constructing its' control frame. To achieve these, this study suggested an optimized, low-power, ultra tiny embedded web server. When unpredictable accidents, such as heat sensor or industrial disasters, happen, it will connect sensors collecting building information each other by network and obtain final results via web porting, web hardware control or porting, or hardware test process in a boot loader on the basis of StrongARM SA-1110 processor.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 도목차 = ⅱ
• ABSTRACT = ⅳ
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. PEER-TO-PEER 임베디드 센서 네트웍 = 3
• 2.1 P2P 시스템 = 3
• 2.1.1 P2P의 특징 = 6
• 2.1.2 다양한 네트워크 토폴로지 = 8
• 2.1.3 P2P의 기술적 유형 = 10
• 2.2 임베디드 센서 네트웍 = 16
• 2.2.1 임베디드 네트워크 환경 = 16
• 2.2.2 임베디드 리눅스 커널의 개요 = 17
• Ⅲ. 임베디드 실시간 웹서버 구현 = 36
• 3.1 실시간 시스템(Real-time system) = 36
• 3.2 실시간 운영체제 = 39
• 3.3 웹서버의 구조 = 41
• Ⅳ. 구현 및 실험 = 47
• 4.1 구현환경 = 47
• 4.1.1 Sensor = 47
• 4.1.2 레퍼런스 보드 = 53
• 4.1.3 크로스 컴파일 환경 = 58
• 4.1.4 웹에서의 건물 정보 파악 = 62
• Ⅴ. 결론 = 66
• 참고문헌 = 68