32-bit CPU를 기반으로 한 제어계측용 내장형 시스템 개발 = Development of 32-bit CPU based Embedded System for control and measurement

국문 초록 (Abstract)

정밀한 계측을 위해서는 우선 실험대상의 특성에 맞도록 제어계측 시스템을 구성하여야 한다. 또한 구축된 시스템이 실험의 특성을 정확하게 분석하고, 목적에 올바르게 활용될 수 있도록 운용되어야만 신뢰성 있는 시험이 가능하다.
본 논문에서 연구한 시스템은 각종 센서로부터 들어오는 신호의 고속처리 및 응답을 통하여 동적인 제어가 되도록 개발 되었다. 실험하는 목적에 따라 채널수가 가변적인 점을 고려하여 확장성 있는 하드웨어를 개발하고, 제어와 계측을 동시에 하기 위하여 이에 맞는 펌웨어를 개발했다. 개발된 시스템은 차축 부하시험기에 적용하여 우수한 결과를 확인했다.
기존의 16-bit 마이크로 프로세서는 처리속도가 늦어서 실시간 처리가 불가능하다. 이 문제를 해결하기 위하여 32-bit 마이크로 프로세서를 채택하고, 실시간 운영체재(Real Time Operating System ; RTOS)를 탑재하여 실시간 처리의 구현이 가능하게 되었다. 이러한 32-bit 내장형 시스템(embedded system)이 성공하기까지에는 본인이 근무하고 있는 회사연구팀과의 3 년여에 걸친 연구기간과 많은 개발예산이 투자되었다.
본 논문은 차축부하시험기에 적용된 사례를 통하여 내장형 하드웨어 장치의 개발방법을 제시한다. 특히 다중처리 기능을 이용한 펌웨어를 사례로 제어계측을 위한 32-bit 내장형 시스템의 개발방안을 모색하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to precise measuring, a control and measuring system should be suited with test specimen's characteristics. Also it is possible to precise testing under completely understanding by analyzing for specimen's characteristics and executed with accurate test object.
In the thesis, the system has developed dynamic control through high speed processing and responding of input signal from variety sensors. Which have variable channel numbers according to testing purpose. And has developed firmware for control and measure at real time. We have confirmed good results that we applicants on Axle Dynamometer, which was accomplishment.
It is impossible to do work on real time using 16-bit microprocessor, because of processing time is not enough fast. So, we have using 32-bit microprocessor to clear this trouble. And we can processing on real time using RTOS(Real Time Operating System).
To get in success with 32-bit embedded system, Research and Development team's efforts and capital investments of my company during last 3 years.
This thesis that represented developing of embedded system through application of Axle Dynamometer. Especially, we draw up a firmware using multi-tasking functions as developing example of 32-bit embedded system for control and measurement.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• (국문요약)
• I. 서론 = 1
• II. 내장형 시스템 운영체제 = 3
• 1. 실시간 운영체제 기본구성 = 3
• 2. 운영체제 핵심과 개발도구 = 6
• 3. 리얼타임 스케줄러 = 10
• 4. 내장형 파일 시스템 = 16
• 5. 내장형 TCP/IP = 17
• 6. 이식 가능한 내장형 GUI = 18
• III. Embedded 구성 하드웨어 = 19
• 1. 프로세서 보드 = 19
• 2. 아날로그 입력보드 = 28
• 3. 아날로그 출력보드 = 32
• 4. 디지털 입력보드 = 35
• 5. 디지털 출력보드 = 38
• IV. Embedded 펌웨어 개발 = 40
• 1. System 환경 설정 = 40
• 2. Makefile 의 작성 = 43
• 3. 386ex.inc 파일의 설정 = 47
• 4. 응용프로그램의 구성 = 49
• V. 내장형 시스템의 적용 사례 = 56
• 1. 트랙터 차축 부하특성 = 57
• 2. 특성에 따른 시험항목 분석 = 58
• 3. 내장형 시스템을 적용한 시험기기 설계 = 60
• 4. 실 시간 계측을 위한 알고리즘 = 61
• 5. 내구 시험을 위한 파형제어 = 63
• VI. 결론 = 65
• 참고문헌 = 66
• (Abstract)