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.

저자 : 다니엘 라카메라 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. 역자 : 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. 역자 : 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.

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

★ 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. ★ 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.