7월 5일
전자회로에 대한 내용으로 들어갔다. 약 17일간 진행된다는데 전기/전자 관련 내용을 공부하는 건 대학교 1학년 때 교양에서 배운 대학물리 이후로 처음인 거 같다. 예습까지는 아니더라도 복습을 통해 확실하게 수업을 이해하고 넘어가는 게 중요할 거 같다.
Embedded system이란 무엇인가.
여러가지 하드웨어가 들어가 있고 그걸 실행하는 OS도 있고, OS를 토대로 응용프로그램도 깔려있는 것. 임베디드가 아닌 것을 찾기가 힘들 정도로, 많은 가전제품, 전자제품은 임베디드 시스템이라고 할 수 있다.
//아두이노는 OS를 porting 할 수 없다. 임베디드 시스템이라고 할 수 없다.
제품은 어떻게 만들어지는가. 사람들은 디자인, 가성비 정도가 높은 우선순위의 판단 근거일 것이다. 그렇다면 제품을 만든다고 가정하면 어떤 과정으로 만들어질까.
대략, 디자인 - pcb 설계 - 기구설계 - Testing - 포장 - 영업 - warranty 정도의 프로세스를 생각할 수 있을 것이다. 간단하게 제품 설계의 프로세스를 살펴보면서 앞으로 3주 가까이 되는 기간 동안 배우는 부분을 정리해보자.
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디자인
디자인에서 먼저 고려될 Hardware는 analogue, digital로 나뉜다.
Digital Hardware
-uP(microprocessor)
firmware는 컴퓨팅과 공학분야에서 특정 하드웨어 장치에 포함된 소프트웨어로, 소프트웨어를 읽어 실행하거나, 수정하는 것도 가능한 장치를 말한다. 과거 펌웨어 개발자는 마이크로프로세서를 다루는 것이 주요 JD였는데, 최근 요구되는 수준은 ARM까지 포함된다고 한다.
-ARM(OS porting 가능)
라즈베리파이, AP 등 여러 환경에서 ARM 베이스로 만들어진 임베디드 시스템을 확인할 수 있다.
-FPGA;Field Programmable Gate Array(HDL, 벨로그 VHDL) : board level circuits, chip level circuits다 가능
FPGA는 설계 가능 논리 소자와 프로그래밍이 가능한 내부 회로가 포함된 반도체 소자이다. 대부분의 FPGA는 프로그래밍 가능 요소에 간단한 플립플롭이나 더 완벽한 메모리 블로그로 된 메모리 요소를 포함하고 있다.
회로 설계에 있어 HDL;Hardware Description Language이 필요한데 대표적으로 Verilog, VHDL;VeryHighSpeedIntegratedCircuits Hardware Description Language이 있다.
논리 설계가 제대로 동작하는지 판단하는데 사용하는 경우가 많아 쓰임새가 많다.
//플립플롭은 아직 정확히 이해되지 않는다.
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%94%8C%EB%A6%BD%ED%94%8C%EB%A1%AD
플립플롭 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전
ko.wikipedia.org
-DSP;Digital Signal Processor디지털 신호 처리 장치
z-transform(이산수학 영역), IIR;Infinite Impulse Response, FIR;Finite Impulse response 같은 내용이 있을 거라는데 그렇게만 알고 가겠다.
https://blog.daum.net/neuronics/7568119
FIR 필터와 IIR 필터의 차이점
FIR 필터와 IIR 필터의 차이점 1. 일반적으로 필터의 목적은 input signal의 quality를 향상시키거나, 노이즈의 제거 또는 감소, signal로 부터 정보를 알아내거나, 합쳐진 signal을 다시 개개의 signal로 나누
blog.daum.net
//RISC, CISC에 대해서
CPU를 설계하는 방식이다. 명령어가 하드웨어적인 방식을 RISC라고 한다. 명령어가 소프트웨어적인 방식을 CISC라고 한다.
80286, 386, 486, 586 펜티엄으로 대표되는 CISC;Complex Instruction Set Computer는 명령어가 많고 속도가 다소 느리나 호환성이 좋다.
RISC;Redueced Instruction Set Computer는 명령어가 적어서 빠르다. 간단하고 적은 종류의 명령어를 고정된 길이로 사용하는데, 파이프라인 성능에 최적화돼있고, 디코딩을 빠르게 할 수 있다. 최신 제품의 많은 부분이 RISC 쪽에 가깝게 설계됐다고 한다.
[컴퓨터 구조] CISC와 RISC 비교, 장단점
CISC (Complex Instruction Set Computer) CISC는 명령어의 길이가 가변적으로 구성된 것입니다. 한 명령어의 길이를 줄여 디코딩 속도를 높이고 최소크기의 메모리 구조를 가집니다. 대표적으로 X86. 하드웨
skagh.tistory.com
https://velog.io/@kjw2298/CISC-RISC-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EB%B0%8F-%EC%B0%A8%EC%9D%B4
[CISC / RISC] 개념 및 차이
CPU(중앙처리장치) 를 설계하는 방식이다.CPU가 작동하려면 프로그램이 있어야 하고 명령어를 주입해서 설계를 한다.\-명령어가 H/W 적인 방식을 RISC라고 한다.\-명령어가 S/W 적인 방식을 CISC라고
velog.io
//ASIC;Application Specific Integrated Circuit, 주문형 반도체
[반도체 용어 사전] ASIC (주문형 반도체) | 삼성반도체
삼성반도체 공식 웹사이트 기술 블로그에서 ASIC [Application Specific Integrated Circuit, 주문형 반도체]에 대해 알아보세요.
semiconductor.samsung.com
Analogue Hardware
그렇다면 analogue에는 어떤 게 있을까.
-Power supply
배터리 대략 3.8V의 전압을 가지고 있다. 그런데 전자제품 속 다른 모듈들은 서로 다른 전압을 요구한다. 그래서 각 상황에 맞게 전압을 변경해 제공해줄 장치가 필요하다. 그러한 역할을 power supply가 한다.
-Inverter, Converter
https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=intel007&logNo=50045668925
인버터(Inverter)와 컨버터(converter)의 차이
최근 에머슨 (http://www.emerson.com) 관련 일을 하면서, 오랬만에 인버터와 컨버터의 차이에 대해 공부를...
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-RF block
기지국에서 날아오는 높은 주파수를 demodulation하기 위해서 필요.(들리는 대로 필기는 했는데 결국 뭔지 잘 모르겠음)
-각종 filter를 포함한 신호처리 회로, 신호처리 block
//SI/PI/EMI/EMC/ESD, 상용화된 제품을 위해 아주 중요해 현장에서 중요하게 생각함.
https://m.blog.naver.com/atsro/221952127918
[설계]SI,PI 설계방법
SI/PI/EMI - PCB설계 (고속설계) SI (Signal Integrity) 란: 밀집된 공간에서의 신호를 안정...
blog.naver.com
https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=hongbo_geri&logNo=220988953864
[전기전자] EMI, EMC란?
1. EMI, EMC관련 정의 전기기기에서는 전자파가 발생하고 그 전자파가 다른 기기에 영향을 줄 수 있...
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https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=germancert1&logNo=220484906190
[ESD] ESD란 무엇인가?
[ESD란 무엇인가?] ESD는 Electro Static Discharge로 정전기 방전을 뜻합니다 네이버에 검색하시...
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pcb설계
board level 회로가 있고 chip level 회로가 있음. 반도체 회로 설계에서도 pcb 설계 비슷한 게 있다. pcb 회로도는 artwork, layout이라고 한다. 반도체 chip level에서는 (full custom) layout이라고 한다.
기구설계
기구물 housing 설계도 해야 하는데 이쪽 분야는 기공 출신들이 많다고 한다.
Testing
얼마나 빨리, 얼마나 적은 비용으로 효율 좋게 테스트하는지도 중요하다. 회로 설계도 Testing을 고려해서 해야 하는데, 간단한 예시로 극을 가지는 전해콘덴서에 대해 극을 동일한 방향으로 배치하는 것이 있다.
//QA;Quality Assurance품질 보증, QC;Quality Control품질 관리
QA ) QC ) Testing
양산 과정에서는 수율은 98% 이상을 요구한다고 한다.
https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=suresofttech&logNo=220822794548
QA와 QC란 무엇인가?
오늘은 QA와 QC의 정의에 대해 알아보고, QA와 QC의 차이점이 무엇인지 알아보도록 하겠습니다. Q...
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포장Packaging
Warranty
//제품 출시까지 여러 단계가 있으므로 제조단가에 5~10배로 물건을 팔 수 있어야 한단다...
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알아보라는 용어가 있어 몇 가지 정리하겠다.
-STM32
ST마이크로일렉트로닉스의 32비트 마이크로컨트롤러 제품라인의 베스트셀러이자 스테디셀러이며 ARM Cortex-M 시리즈에 기반한 마이크로 컨트롤러이다. mobile용으로 설계된 것은 아니다.
-cortex
ARM 기반으로 설계된 CPU로, 스냅드래곤이나 엑시노스와 같이 브랜드 ST마이크로일렉트로닉스가 제조하는 CPU의 브랜드 이름이다.
-mobile os의 종류
구글의 안드로이드, 애플의 iOS, 퀄컴의 BREW, 삼성전자의 타이젠, 샤오미의 MIUI
-fabrication
반도체 제조 시설, chip 생산에 들어간 것을 fab in, 생산이 완료된 것을 fab out이라고 한다.
-foundry
-SoC
-AP
Application Processor, ARM 기반으로 만들어진다. 구글의 ap도 ARM 설계도를 사와서 수정한 것이라고 한다. ARM은 저전력의 RISC 기반이다. 보통 회사들은 ap를 생산했다고 한다. 설계는 ARM이고 그걸 수정해서 스냅드래곤, 엑시노스 같은 결과이기 때문이다.
//무선 액세스 포인트Wireless Access Point(ap 겹친다고 갑자기 얘기가 나옴)
공유기, 핫스팟 설정해놓은 휴대폰 등을 말한다.
-BT
bio technology 혹은 blue tooth.
-MAC address
하드웨어가 지닌 고유 물리적 주소.
-IoT
-ARTIK
삼성전자의 개방형 IoT 플랫폼. 라즈베리파이의 아두이노에 밀렸다고 한다.
-Zigbee
IEEE 802.15.4 표준 기반 ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역의 근거리(30m~ 걸림돌 없는 1km) 무선 통신 기능. 저전력에 느릴 수밖에 없다.
https://itinformation.tistory.com/151
지그비(Zigbee) 통신이란?
2001년 MIT 학생이었던 엔드류 휠러(Andrew Wheeler) 와 로버트 풀(Robert Poor) 두 사람이 엠버(Ember)라는 회사를 세우게 되고, 2005년에 EM260 지그비 네트워크 프로세서,EM250, ZigBee 시스템 칩(SoC), 엠버넷..
itinformation.tistory.com
-LORA
LOng RAnge. Zigbee가 근거리 통신을 위한 것이라면 LORA는 원거리 저전력 통신을 위해 개발됐다.
https://www.mokosmart.com/ko/lora-technology/
What is LoRa Technology - MOKOSmart #1 Smart Device Solution in China
LoRa technology is a sort of new wireless protocol designed precisely for long-range connectivity and low-power communications.Link in to know more about it
www.mokosmart.com
저전력 통신기술에 대해 검색했더니 나온 페이지까지 첨부하겠다.
https://m.blog.naver.com/have29/221328549257
저전력광역통신기술(LPWA)란?
저전력광역통신기술(LPWA)란? 안녕하세요.이웃님들^^* 즐거운 토요일 보내셨어요? 지금 휴가기간이라 ...
blog.naver.com
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단위 표시
10^-18, a atto / 10^-15, f femto / 10^-12, p pico / 10^-9, n nano / 10^-6, u micro / 10^-3, m mili / 10^3, k kilo / 10^6 M(meg) mega OrCAD에서 대소문자 구문을 안 해서 meg라고 써야 함 / 10^9, G giga / 10^12, T tera
상온room temperature 300K, 학교에서는 맨날 25도로 했는데 계산 편의성 때문에 대충 300K로 하는 거 같다.
전하 Charge
전류 Current; 전하의 흐름. I[A] = Q[C] / t[s]
+방향 : 양전하가 이동한 방향. 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐름.
전위 Potential 전기적 위치에너지
전압 Voltage
두 지점 간 전위차 V[V] = W[J] / Q[C]. 전압은 상대적이므로 반드시 기준점이 필요한데, 이러한 기준점reference은 ground 0V로 설정하는 게 편리하다.
//ground는 많을 수록(면적이 넓을수록) 좋은데, 노이즈 영향을 줄여주고 부품과 연결된 ground plane으로 열이 빠져나가기 때문이다.
Ohm's Law : V = IR 주파수가 낮을 경우 완벽하게 들어맞기 때문에, 교육 중에서는 영향력이 대단히 크다. 현업에서는 주파수가 높아 맥스웰 방정식을 이용해서 회로를 설계하고 해석해야 하는 부분이 있다고 한다.
나한테 안 좋은 건 다 noise라고 할 수 있다. 바깥에서 불어오는 바람도 막는 게 좋다. 내부적 요인, 외부적 요인 전부 고려해 회로를 설계할 수 있어야 한다.
Source는 전원이고 Load는 부하이다. 전류의 방향을 봤을 때 전압 강하가 일어나느냐 상승이 일어나느냐로 구분된다.
Current source는 일정한 전류를 내뿜기에 전압을 결정하지 못 하고 주변 회로에 의해 전압이 결정된다.
반대로 Voltage source는 일정한 전압을 내뿜기에 전류 크기를 결정하지 못 하고 주변 회로에 이해 전류가 결정된다.
//Digital MultiMeter; DMM 디지털멀티미터를 이용해 전압, 전류 등을 측정하는데 빨간핀은 우리가 전압이 높을 것이라고 가정한 부분이다. 실제로 그렇다면 양의 값을 측정되겠지만 방향이 반대면 음의 값이 나온다.
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과제
KVL, KCL을 사용했는데, 전압의 경우 -와 만나면 +, 저항의 경우 고리 방향과 전류 방향이 같으면 -라고 적용한다. 폐회로에 대해 적용하는 부분을 잊지 말아야 할 거 같다.
//그냥 수업 흐름을 적다 보니 시간이 많이 걸리고 있다...
