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리눅스 디바이스 모델 리눅스 디바이스 모델을 정리하는 글입니다. 리눅스 디바이스 모델 목차 1. 디바이스 모델 구성 2. 플랫폼 디바이스와 드라이버 3. 디바이스 트리 디바이스 모델 구성 디바이스 모델 커널에서는 기본적인 형식 위에 다양한 형태의 하드웨어를 쉽게 다룰 수 있도록, 디바이스 드라이버의 구성을 체계화 했다. 즉, 처리 방식을 통합하기 위함이다. 위 디바이스 모델에 따라, HW(위 그림에서 keypad)를 등록하기 위해서, bus, device, class, driver를 등록해야 한다. 가상 버스 생성 후 driver를 등록하는 순서는 아래와 같다. 가상 버스를 등록 가상버스를 디바이스로 등록 위 디바이스 타입을 사용하여 driver를 등록 클래스를 등록 참고로 디바이스 드라이버 연결 관계를 출력하기 위해 sys.. 공감수 1 댓글수 0 2023. 8. 8.
Virtual Memory 리눅스 가상 메모리의 개념과 가상메모리가 물리 메모리로 변환되는 과정을 설명하는 글입니다. 리눅스 가상 메모리 목차 1. 가상 메모리란 2. 페이징 기법과 주소 변환의 이해 3. 가상 메모리가 물리 메모리로 변환 되는 과정 위의 목차를 클릭하면 해당 글로 자동 이동 합니다. 가상 메모리란 가상 메모리란 실제 각 프로세스마다 충분한 메모리를 할당하기에는 메모리 크기의 한계가 있어, 디스크(ROM)의 일부를 확장된 RAM처럼 사용하기 위한 개념이다. 위 말의 의미는 프로세스의 가상 메모리 공간에 있는 페이지들 가운데, 현재 수행에 필요한 부분만 물리 메모리에 적재하여 사용한다는 의미이다. (물리 메모리가 부족해지면 일정 부분의 페이지들을 다시 하드디스크로 이동 시킨다) 가상 메모리 구조 페이징 기법과 주소 .. 공감수 0 댓글수 0 2023. 7. 16.
디바이스 드라이버에서 변수와 메모리 할당 디바이스 드라이버에서 변수와 메모리 할당에 관한 내용을 정리하는 글입니다. 디바이스 드라이버에서 변수의 사용, 이식성과 데이터 형, 커널에서의 동적 메모리에 대해 설명합니다. 디바이스 드라이버에서 변수와 메모리 할당 목차 1. 변수의 사용 2. 이식성과 데이터 형 3. 커널에서의 동적 메모리 관리 변수의 사용 디바이스 드라이버는 다중 프로세스 환경에서 동작하기 때문에 프로세스간 변수 사용에 따른 경쟁 문제를 해결하기 위해 가급적 지역 변수를 사용하는 편이 좋다. 하지만 해제되는 시점까지 유지해야 하는 정보라면 전역 변수로 지정해야 한다. 변수 명 사용 시 static을 주로 사용한다. 커널 소스는 방대한 함수와 전역 변수가 있으므로, 이것이 서로 중복되지 않도록 하기 위해 static으로 선언하는 습관을.. 공감수 0 댓글수 0 2023. 7. 9.
디바이스 드라이버 구현 캐릭터 디바이스 드라이버를 작성하고, 커널에 모듈로 등록하여 정상적으로 동작되는지 확인하는 과정을 정리한 글입니다. 캐릭터 디바이스 드라이버 API 캐릭터 디바이스 번호 할당/해제 alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name) 디바이스 번호를 동적으로 할당하기 위한 함수 매개 변수 설명 *dev 성공적인 경우 디바이스 번호가 할당 됨 firstminor 디바이스에 할당될 첫 번째 minor number, 일반적으로 0 count 부 번호로 디바이스 개수 *name 디바이스 이름 (/proc/devices와 sysfs에 나타남) unregister_chrdev_region(dev_t first,.. 공감수 1 댓글수 0 2023. 7. 1.
디바이스 드라이버 개요 정의 디바이스 드라이버란 디바이스와 응용프로그램 사이에 데이터를 주고 받기 위한 인터페이스이다. 쉽게 말하면 OS에서 디바이스를 인식하게 해주고, 디바이스를 제어할 수 있는 코드를 작성하는 것이다. 여기서 디바이스란 키보드, 마우스, 네트워크 카드 등의 CPU와 연결되어 있는 주변장치를 말한다. 응용 프로그램에서 open(), read(), write(), close() 등 file_operations 구조체에 정의된 함수를 통해 장치 파일에 접근할 때, 호출할 함수를 정의하고 구현해야한다. 사용자는 드라이버 내의 함수에 대해 알 필요가 없다. 디바이스 종류 디바이스는 문자 디바이스, 블록 디바이스, 네트워크 디바이스로 나눌 수 있다. 문자 디바이스는 시간 순으로 들어오는 데이터를 처리한다. 예를 들어 .. 공감수 1 댓글수 0 2023. 7. 1.
스레드를 사용하는 이유 CPU 성능 향상의 한계 스레드 프로그래밍이 많이 쓰이는 이유는 CPU의 성능과 효율에 기술적 한계가 보이기 시작했기 때문이다. 과거에는 프로그래머가 비효율적인 코드를 작성하더라도 새로 개발된 CPU 및 주변 장치로 교체해주면 성능 문제가 해결되는 경우가 많았다. 하지만 시간이 지나면서 클럭 속도를 4GHz 이상 올리기 시작하자 심각한 전력 소비 현상과 더불어 발열 문제가 발생했다. 원래 CPU의 성능을 올리기 위한 기초적인 방법은 작동 클럭을 올리는 것이다. 하지만 클럭의 한계점이 보이기 시작하자 벤더들은 분업의 원리를 적용한 멀티코어를 만들었다. 이는 프로세서 1개의 성능 향상이 한계에 부딪히자 2개 이상의 프로세서가 작업을 나눠서 실행하도록 하는 병렬 처리 힌트에서 파생된 것이다. 공정 기술의 향상.. 공감수 0 댓글수 0 2023. 6. 3.
mmap mmap (memory mapped I/O) mmap은 장치나 파일을 메모리와 대응시키는 기법이다 POSIX 시스템에서 mmap의 구현은 파일기술자(fd)를 포인터 변수에 대응시키는 방법을 사용한다 따라서 먼저 파일을 열고 거기서 얻어진 파일기술자를 mmap에 넘기는 방식을 사용한다 mmap 대응이 완료되면 파일의 내용에 접근할 때 read, write 관련 명령을 사용할 필요 없이 포인터 변수를 이용하여 접근할 수 있다 int fd = open("/tmp/myfile", O_RDWR, 0664); char *p_map = mmap((void *)0, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); close(fd); 위 예시를 보면 먼저 파일을 오픈하고, mmap .. 공감수 1 댓글수 0 2023. 6. 3.
Context Switching 컨텍스트 스위칭이란 태스크란 동작하는 프로그램이고, 동작하는 프로그램의 정보는 컨텍스트이다 이 컨텍스트를 어딘가에 저장하고 다른 어딘가에서 컨텍스트를 가져다가 프로세서 코어의 레지스터에 복구하는 작업이 컨텍스트 스위칭이며 컨텍스트 스위칭이 완료되면 다른 프로그램(태스크)가 실행되는 것이다 * 컨텍스트 컨텍스트 스위칭 과정 1. 현재 동작하고 있는 태스크의 컨텍스트를 현재 스택에 백업한다 2. 다음에 동작할 태스크 컨트롤 블록을 스케줄러에서 받는다 3. 2에서 받은 태스크 컨트롤 블록을에서 스택 포인터를 읽는다 4. 3에서 읽은 스택포인터로 태스크 스택의 컨텍스트를 읽어 ARM코어에 복구한다 5. 다음에 동작할 태스크의 직전 프로그램 실행 위치로 이동한다 6. 태스크가 전환 된다 Task1이 현재 동작 중.. 공감수 1 댓글수 0 2023. 5. 29.
동기화 동기화란 어떤 작업이 크리티컬 섹션이라고 판단되었을 경우, 해당 크리티컬 섹션을 아토믹 오퍼레이션으로 만들어 주는 것입니다 어떤 작업이 아토믹하다는 것을 쉽게 표현하면 해당 작업이 끝날 때까지 컨텍스트 스위칭이 발생하지 않는다는 것을 의미합니다 즉, 해당 작업을 원자처럼 더 이상 쪼갤 수 없다는 의미를 살리기 위해 아토믹이라는 이름이 붙은 것입니다 어떤 작업이 아토믹하게 구현되어야만 한다면 해당 작업을 크리티컬 섹션이라고 부릅니다 크리티컬 섹션을 만들려면 여러 태스크 혹은 여러 코어가 공유하는 공유 자원이 있어야 합니다 동기화를 구현하는 알고리즘에는 여러 종류가 있습니다 첫 번째는 가장 많이 쓰는 세마포어, 두 번째는 뮤텍스, 세 번째는 스핀락입니다 세마포어 void Kernel_sem_init(int3.. 공감수 1 댓글수 0 2022. 10. 22.
이벤트와 메시징 이벤트 이벤트는 인터럽트와 태스크 간의 연결 매체가 필요할 때 사용한다 RTOS 커널이 태스크를 관리하고 있으므로 좀 더 유연하게 동작하려면 인터럽트 핸들러의 구체적인 기능을 태스크로 옮기는 것이 좋기 때문이다 뿐만 아니라 태스크 간 연결 매체가 필요할 때도 이벤트를 사용한다 이벤트 플래그 이벤트는 개발자가 정한 어떤 값으로 전달된다 개발자가 처리할 수 있는 어떤 형태로든 이벤트를 만들 수 있다 이벤트를 비트맵으로 만들면 각각의 이벤트를 명확하게 구분할 수 있고 이벤트를 구분하는 코드를 간단하게 구현할 수 있다 이벤트를 처리할 수 있는 방법중 하나인 이벤트 플래그란 해당 비트 위치에 깃발을 올렸다 내렸다를 표시하는 것과 같아서 붙여진 이름이다 Code 이벤트 플래그 정의 typedef enum Kerne.. 공감수 1 댓글수 0 2022. 10. 22.
Task Task 태스크는 운영체제에서 동작하는 프로그램 단위이다 태스크 간 전환이 생길 때 프로그램의 흐름에 문제가 생기면 안되기 때문에 태크스 컨트롤 블록은 현재 진행 중인 프로그램의 현재 상태 정보를 기록하고 있어야한다 Task Control Block (TCB) 개별 태스크 자체를 추상화하는 자료구조 무엇을 포함하고 있어야 태스크를 추상화 할 수 있는가는 사람마다 다르므로 개발자가 필요하다고 생각하는 정보들로 추상화하면 된다 typedef struct KernelTcb_t { uint32_t sp; uint8_t* stack_base; } KernelTcb_t; Context 프로그램의 현재 상태 정보 = 현재 레지스터 값 태스크 컨텍스트는 결국 레지스터와 스택 포인터의 값이다. 스택포인터도 레지스터의 일.. 공감수 1 댓글수 0 2022. 10. 22.
인터럽트 인터럽트 처리 과정 인터럽트 컨트롤러를 초기화하고 사용하는 코드를 작성 실제 인터럽트를 발생시키는 하드웨어와 인터럽트 컨트롤러를 연결 하드웨어가 인터럽트를 발생시키면 인터럽트컨트롤러로 인터럽트 신호를 보냄 인터럽트 컨트롤러는 ARM 코어로 인터럽트를 보냄 펌웨어에서 cpsr의 IRQ 혹은 FIQ 마스크를 끄면 IRQ나 FIQ가 발생했을 때 코어가 자동으로 익셉션 핸들러를 호출 익셉션 핸들러에서 적절한 인터럽트 핸들러를 호출 인터럽트 핸들러에서 인터럽트를 처리하면 완료 Block Diagram Code 1. 인터럽트 컨트롤러를 초기화하고 사용하는 코드를 작성 static InterHdlr_fptr sHandlers[INTERRUPT_HANDLER_NUM]; // initialize interrupt con.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 10. 22.
HAL HAL (Hardware Abstraction Layer) - 개별 하드웨어는 각자의 방식으로 동작하더라도 이를 사용하는 코드는 공용 인터페이스를 통해서 같은 방식으로 사용할 수 있어야 한다 - 공용 인터페이스 API만 정의해 놓고 해당 API를 각자의 하드웨어가 구현하는 식으로 범용성을 추구한다 - 이런 공용 인터페이스 혹은 API 설계를 HAL이라고 한다 => 서로 다른 하드웨어를 추상화 계층이 중계해 준다 - HAL 공용 인터페이스 개요 구분 내용 기능코드 main(); API UART, Timer, GPIO Init (); 선언 HW UART, Timer, GPIO Init (); 정의 공감수 0 댓글수 0 2022. 10. 22.
Startup.s Startup.s 파일이란 arm 코어에 전원이 들어가면 arm 코어는 가장 먼저 리셋 벡터에 있는 명령을 실행한다 리셋벡터란 메모리 주소 0x00000000를 의미하며 startup.s 파일은 리셋 벡터에서 실행하는 명령어들을 담고있는 파일이다 보통 startup.s 파일은 시스템 클럭 설정, 익셉션 벡터 지정, 익셉션 핸들러 정의, 메모리 컨트롤러 설정, 스택영역 할당을 해준 뒤, main 함수를 call 한다 Startup.s 작성 Step 1. 메모리 설계 메모리 영역 메모리 사이즈 동적 할당 영역 0x4900000 ~ 0x7FFFFFF (55MB) 전역 변수 영역 0x4800000 ~ 0x48FFFFF (1MB) 태스크 스택 영역 0x800000 ~ 0x47FFFFF UND 모드 스택 0x100.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 10. 10.
FW와 RTOS의 차이 1. RTOS란 - Real Time Operation System - 운영체제의 응답과 동작이 즉각적이고 실시간이라서 붙여진 이름 2. RTOS를 만들기위해 필요한 기술 - 개발 환경 설정 - 컴파일러에 대한 이해 - 링커에 대한 이해 - 부트로더에 대한 이해 - 레지스터 사용에 대한 이해 - 인터럽트 처리 - 메모리 관리 - 주변장치 제어 - 멀티코어 동기화 - 멀티코어 간 메세지 처리 - 코어 아키텍처 (ARM, ...) 3. F/W vs RTOS - F/W는 규모가 작거나 극단적인 최적화가 필요한 임베디드 장치에서 사용 => 아무리 잘 만든다해도 임베디드 운영체제가 동작하면 그만큼 성능이 떨어짐 => 이 작은 성능조차 최적화하려고 임베디드 운영체제 없이 F/W만 사용 - RTOS는 시스템의 자원과.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 10. 10.
STM32 개발환경 구축 - STM32CubeIDE 1. ST 사이트 (www.st.com)에서 stm32cubeide 검색 2. 사용하고있는 os에 맞는 최신 버전 다운로드 3. 사용하고자하는 workspace 폴더 및 경로 설정 후 다운로드 진행 - workspace에 프로젝트 폴더가 저장됌 4. STM32CubeIDE를 실행 5. Help창의 2개의 Check for Updates 클릭 - 하나는 stm32cubeide 업데이트, 나머지 하나는 STM32CubeMX 업데이트임 6. Refresh 버튼을 눌러서 업데이트 목록 확인 후 업데이트 7. Help창의 ST-Link Upgrade 클릭 8. Open in update mode 버튼 클릭 후 Upgrade 클릭 9. Window창의 Preferences 클릭 10. STM32Cube항목의 Fir.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 2. 6.
모드버스 TCP 지금까지 다뤘던 내용은 모드버스 RTU였다. 이제 모드버스 TCP에 대해 알아보자! 모드버스 TCP란? TCP계층에서 사용되는 모드버스 프로토콜이다. 모드 버스 RTU는 좁은 범위에서 물리적으로 선을 연결하여 사용하였다면, 모드 버스 TCP는 인터넷을 이용하여 통신 할 수 있도록 확장한 것이다. 모드버스 RTU와 TCP의 패킷 차이 모드버스 TCP의 패킷을 보면 RTU와 다르게 CRC부분이 빠지고 추가정보 6Byte가 추가된 것을 볼 수 있다. CRC가 존재하는 이유는 데이터가 정상적으로 오고가는지 확인하기 위함인데 모드버스 TCP프로토콜 자체에 오류를 검증하기 때문에 CRC를 추가할 필요가 없는 것이다. 추가 정보(6Byte)는 어떻게 구성되어 있을까? 추가 정보에는 Transaction ID, Pro.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 6. 12.
모드 버스 패킷 분석 패킷 구성(Read) - 마스터 Address : slave ID Function : Function Code Start H : 주소 High 바이트 Start L : 주소 Low 바이트 Count H : 데이터 High 바이트 Count L : 데이터 Low 바이트 CRC L : CRC Low 바이트 CRC H : CRC High 바이트 Start H + Start L : 몇번지의 값부터 요청 할 것인지에 대한 정보 Count H + Count L 해서 몇개의 데이터를 요청 할 것인지에 대한 정보 CRC L + CRC H : 마스터가 보내는 패킷의 CRC값 해석 : 슬레이브 ID가 0x01인 슬레이브에게 Function Code 0x04를 0000번지부터 000A만큼 데이터 개수를 요청한다 - 슬레이브.. 공감수 2 댓글수 0 2021. 6. 6.
모드 버스의 이해(3) 모드버스가 아니더라도 RS485를 이용하는 프로콜은 마스터와 슬레이브가 반드시 존재하게 됩니다. 이유는 이전 글에서 설명한 멀티드롭과 관련이 있습니다. 멀티드롭은 하나의 선을 이용하여 통신하기 때문에 여러개의 노드들이 동시에 데이터를 보내면 데이터가 손실됩니다. (여러명의 사람들이 동시에 말하면 무슨말인지 잘 못알아 듣는 경우와 같습니다) 이러한 문제를 해결하기 위해서 가장 간단한 방법이 반드시 마스터와 슬레이브를 둬서 동시에 데이터를 보내는 일이 없도록 해야합니다. (데이터를 보내는 순서를 정해줍니다) 마스터 슬레이브 관계란 마스터가 발언권을 가지고 모든 말은 마스터로부터 시작이 됩니다. 마스터가 물어봐야 슬레이브가 대답하고, 마스터가 물어보기전에 슬레이브가 먼저 말하는 경우가 없도록하여 데이터 충돌이.. 공감수 2 댓글수 0 2021. 6. 6.
모드 버스의 이해(2) 대표적으로 사용되는 시리얼 통신은 RS-232, RS-422, RS-485가 사용됩니다. 세가지 통신의 차이점은 무엇일까요? RS232 - 꾸지다 RS422 - 아주좋다 RS485 - 좋다, 가장많이 쓴다 이정도로 생각하면 좋을 것 같습니다. RS232는 1:1 통신만 지원가능, 선의 개수는 3개, 외부영향을 많이 받음, 그래서 기계가 바로 옆에 있을 때 테스트용으로 많이 사용합니다. RS422은 전이중 방식으로 데이터를 보냄과 동시에 받는것이 가능하지만 선의 개수가 4개라는 단점이 있습니다. (선이 많다보니 보기 안좋고, 비용이 증가해서 많이 사용되지 않는다) RS485는 반이중 방식이며 선의 개수는 2가닥, 4가닥 모두 사용가능하나 보통은 2가닥을 사용합니다. RS485의 중요한 특징은 멀티드롭을 지.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 6. 6.
모드 버스의 이해(1) 모드 버스란 PLC(Programmable Logic Controller)용 시리얼 통신 프로토콜(RS-232, RS-485)입니다. 현재는 시리얼 통신 뿐만 아니라 TCP/IP 통신 프로토콜에서도 사용 가능하도록 확장 되었다고 합니다. RS485는 시리얼 통신중에 하나입니다. 시리얼 통신과 병렬 통신을 간단히 정리하자면 시리얼 통신은 한번에 한개의 비트만, 병렬 통신은 한번에 여러개의 비트를 동시에 보내는 것입니다. 서로 다른 장치가 통신하려면 유선이던 무선이던 반드시 물리적인 경로가 있어야 합니다. 예를들면 RS485는 선이 2가닥 이더넷 통신은 8가닥... 와이파이는 주파수영역을 맞춰야 통신이 가능합니다. 물리적인 경로도 약속이 필요하다. 무슨약속이냐? 전선을 쓴다고하면 몇가닥을 쓸것인지(가닥수) .. 공감수 1 댓글수 0 2021. 6. 6.
문자 인코딩 개념 문자표가 등장하게 된 계기 컴퓨터가 처리한 계산을 사람이 알아 볼 수 있는 형태로 출력하기 위해서다. 컴퓨터는 0, 1로만 값을 계산하기 때문에 문자는 계산 할 수 없다. 문자를 표현하기 위해서는 1은 'A', 2는 'B', 3은'C' ... 이런식으로 숫자값에 문자를 정하여 사용하였다. 아스키코드의 탄생 어떤 컴퓨터에서는 1이 'A'이고 어떤 컴퓨터에서는 2가 'A'이고... 각 컴퓨터마다 값에 대응되는 문자가 다르다보니 혼란이 발생하여 이를 해결하기 위해 만든 표가 아스키코드표이다. 하지만 아스키코드표는 영어만 지원하기 때문에 한글, 일본어, 중국어 등 각 나라의 언어들은 사용할 수가 없는 문제가 발생했다! 유니코드의 탄생 하나의 코드표를 만들어서 모든 세계의 언어를 표현할 수 있는 문자표를 만들자!.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 6. 5.

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