I-Pi SMARC 키트로 산업용 애플리케이션의 프로토타이핑 및 개발 속도 향상

에이디링크 I-Pi SMARC 개발 키트를 위한 다양한 개발 옵션

NS I-Pi SMARC 개발 키트 에는 많은 장점이 있지만, 그 중에서도 상대적으로 저렴한 가격이 매우 중요한 부분이다. 이는 많은 엔지니어들이 프로토타입 제작에 사용할 하나의 이유가 될 수 있다. 또 다른 중요한 특징은, 초보자부터 전문가까지 모든 수준의 엔지니어에게 매력적이라는 점이다.

초보 개발자들은 사물인터넷(IoT)과 라즈베리 파이, 아두이노 같은 개발 키트의 인기와 그들의 오픈소스 성격 덕분에 이와 같은 종류의 키트에 꽤 익숙해졌다. 이 코드는 현재 작업 중인 모든 애플리케이션에 사용할 수 있으며, 여기에는 모든 플러그인 장치, 센서, 액추에이터 등이 포함된다.

이러한 프로젝트에 더 많은 엔지니어가 참여함에 따라 도구, 소프트웨어, 심지어 키트 자체도 더욱 견고해져 경험이 많은 설계자에게도 더욱 매력적으로 다가가고 있다. 현재, 높은 비율의 설계가 유비쿼터스 개발 키트에서 시작한다. 라즈베리 파이만 봐도 올해 초까지 5천만개가 넘는 키트가 출고됐으며 10여종의 다양한 모델이 출시됐다고 업계 관련자들은 주장하고 있다.

제조업체가 개발키트를 좋아하는 이유 중 하나는 엔지니어가 직장과 가정 모두에서 개발키트를 사용하는 경향이 있기 때문이다. 즉, 엔지니어들은 회사를 위해 가정에서 주변장치와 센서로 실험을 하고 있으며, 잠재 제품의 전문적 수준의 시제품을 개발하고 있다.

소비재 관련 문제

가정에서 만든 제품을 상업용 제품으로 전환하는 이 과정에는 잠재적인 걸림돌이 있다. 그러한 문제 중 하나는 필요한 온도 범위다. 기술자의 집은 섭씨 +23도 기준, 10도 안팎에서 머무를 수 있다. 하지만 이는 전문적인 제품으로는 적합한 기준은 아니다. 충격과 진동 문제도 극복해야 한다. 엔지니어는 본인 집에서는 장치가 잘 견디지만, 최종 제품의 모습으로는 불완전할 수 있다는 것을 알고 있다.

또 다른 논제는 구성 요소 스왑이다. 숙련된 엔지니어는 부작용 없이 특정 부품을 교체할 수 있다는 것을 알고 있지만, 특히 의료용, 산업용 또는 군사용 애플리케이션에서 사용하기 위한 제품이라면 프로토타입 단계를 통과한 제품으로는 그렇게 할 수 없다. 일단 설계가 고정되면 변경은 허용되지 않는다.

엔지니어들은 시장에 출시된 기존의 산업 개발 키트 중 하나를 선택할 수 있다. 하지만 예상할 수 있듯이, 그것들은 할 수 있는 것, 사용 가능한 소프트웨어, 그리고 만들거나 살 수 있는 주변기기들에 있어서 훨씬 더 제한적이다. 그리고 이들은 각각 다른 프로토콜이나 인터페이스를 사용하여 작동할 수 있으며, 특히 범용 입력/출력 핀(GPIO: General-Purpose Input/Output), 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse-Width Modulator) 기능, 아날로그 대 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converters), 디지털 대 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converters), I2C, SPI, UART 등과 같은 통신 기능에 관해서는 더욱 그러하다.

하드웨어 추상화 계층


경험 많은 설계자들이 일반적으로 잘 알고 있는 몇 가지 용어는 하드웨어 추상화 계층(HALs)과 RAAs (그림 1)이다. HAL은 컴퓨터의 물리적 하드웨어와 소프트웨어 사이의 소프트웨어에서 구현되는 추상화 계층이다. HAL의 목적은 운영 체제와 하드웨어의 차이를 숨기는 것이다. 결과적으로, 하드웨어에 변경이 있을 때 운영체제의 대부분의 코드는 변경할 필요가 없다.

추상화 계층을 포함한 소프트웨어/하드웨어 스택의 높은 수준 보기<br />그림 1: 여기에는 추상화 계층을 포함한 소프트웨어/하드웨어 스택의 상위 수준 보기가 나와 있습니다.

그림 1: 추상화 계층MRAA를 포함한 소프트웨어/하드웨어 스택에 대한 그림이다. 인텔 라이브러리에서 발원하였고 HAL의 역할을 수행하지만, 다른 센서 핀에 연결하는 데 필요한 로직도 단순화한다. MRAA는 휴대성이 있어 여러 플랫폼에서 동일한 코드를 실행할 수 있다. 이것은 C++, Python, JavaScript, JavaScript 또는 다른 것으로 작성된 프로그램에 대한 것일 수 있다.

개발 플랫폼, 특히 아두이노로 돌아가면서 사용자들은 코드 작성, 콘텐츠 액세스, 보드 구성, 프로젝트 공유 등을 할 수 있는 통합 온라인 플랫폼인 아두이노 크리에이티브를 활용해 왔다. 아두이노 계열의 대부분의 제품들과 마찬가지로, 그것들은 모든 수준의 개발자들에 의해 사용될 수 있다. 라즈베리 파이를 보면, 복수의 통합 개발 환경(IDE: Integrated Development Environments)을 이용할 수 있다. MRAA는 아두이노 및 라즈베리 파이 두 플랫폼 모두의 HAL로 사용될 수 있다.

이 분야의 개발자들은 UPM도 알아야 하는데, 이는 IoT 솔루션에서 인기 있는 센서와 액츄에이터를 쉽게 연결하고 사용할 수 있는 수준 높은 API를 갖춘 센서 라이브러리다. 이러한 소프트웨어 드라이버는 MRAA API에 대한 호출을 통해 기반 하드웨어 플랫폼과 상호 작용한다. 마찬가지로, 아두이노 플랫폼과 라즈베리 파이 플랫폼 모두에서 이 드라이버를 사용할 수 있다.

SMARC, 모듈을 정의하다

그것은 우리를 다시 SMARC (Smart Mobility ARChitecture)로 돌아가보자. 이는 낮은 전력과 낮은 비용을 필요로 하지만 높은 수준의 성능을 유지하는 애플리케이션을 대상으로 하는 다용도 소형 폼팩터 컴퓨터의 모듈을 정의한다. SMARC 모듈은 -20˚C ~ +85˚C의 온도 범위를 지원한다고 지정 되어 있다(일부 SMARC 모듈은 -40˚C ~ +85˚C 범위에 대해 지원됨). SMARC 규격은SGET(Standardization Group for Embedded Technologies) 내에서 작성되었다).

설계를 단순화하기 위해 이러한 하드웨어 및 소프트웨어 구성요소는 모두 에이디링크의 Industrial Pi(I-Pi) SMARC 개발 키트 (그림 2)에 통합되어 있다. 이 키트에는 리눅스 운영 체제가 들어 있는 전원 공급 장치, USB 프로그래밍 케이블, SD 메모리 카드가 포함되어 있다. 그리고 I-Pi SMARC를 감싸는 투명한 아크릴 차폐가 보호 수준을 더한다.

에이디링크의 I-Pi SMARC 개발 키트<br />그림 2: 에이디링크의 I-Pi SMARC 개발 키트. 에이디링크의 I-Pi SMARC 개발 키트에는 엔지니어가 산업용 프로토타입을 시작하는 데 필요한 모든 것이 포함되어 있습니다. (이미지 출처: 에이디링크)

그림 2: 에이디링크의 I-Pi SMARC 개발 키트. 에이디링크의 I-Pi SMARC 개발 키트에는 엔지니어가 산업용 프로토타입에 작업을 시작하기 위해 필요한 모든 것이 포함되어 있다. (이미지 소스: 에이디링크) I-Pi SMARC의 하부를 보면(그림 3) I-Pi가 외부와의 모든 인터페이스를 제공하는 대형 캐리어보드인 반면 SMARC 프로세서 모듈은 I-Pi 캐리어에 꽂히는 소형 보드인 것을 알 수 있다. 이 키트에는 라즈베리 파이와 같은 플랫폼에는 포함되어 있지 않지만 실시간 시계(RTC: Real-Time Clock)와 같은 IoT 기반의 임베디드 시스템과 장치를 만드는 데 필요한 기능도 포함되어 있다.

에이디링크의 I-Pi 캐리어 및 SMARC 처리 모듈의 밑면<br />그림 3: 그림은 에이디링크의 I-Pi 캐리어 및 SMARC 처리 모듈의 밑면이다. (이미지 소스: 에이디링크)

그림 3: 그림은 에이디링크의 I-Pi 캐리어 및 SMARC 처리 모듈의 밑면이다. (이미지 소스: 에이디링크)

소비자 Vs 전문가

라즈베리 파이, 아두이노와 같은 소비자 플랫폼은 에이디링크의 I-Pi SMARC와 같은 전문 제품과 비교했을 때 상당히 다르다. 앞에서 논의한 바와 같이, 라즈베리 파이와 아두이노와 같이 소비자 시장을 위한 제품으로 작업하는 설계자들은 그들이 적합하다고 생각하는 대로 쉽게 부품을 대체한다. 그리고 많은 경우, 최종 사용자들은 변경사항에 대해 알지도 못한다(또한 그들에게 알려질 필요도 없다).

하지만 산업 분야에서는 전혀 다른 이야기다. 에이디링크의 I-Pi SMARC는 산업 표준 ECN(Engineering Change Notice: 엔지니어링 변경 통지) 및 PCN(Process Change Notice: 프로세스 변경 통지) 관행을 따른다. 이는 최종 사용자가 감사 추적을 이용할 수 있다는 것을 의미하며, 감사 추적은 어떤 변경이 왜 이루어졌는지를 정의한다.

생산 품질 이슈의 보고와 디버깅에 대해서도 비슷한 주장을 할 수 있다. 이것은 라즈베리 파이와 아두이노에게는 도저히 불가능한 부분이다. 에이디링크의 I-Pi SMARC에서는 가능할 뿐만 아니라 보고와 디버깅 메커니즘이 포함되어 프로세스를 간소화한다. 그리고 애프터세일즈 지원과 RMA(Return Merchandise Authorizations: 반품권)에 대해서도 빠질 수 없다. 에이디링크는 I-Pi SMARC를 완전히 보증하고 지원한다.

장기 가용성

그 어떤 공산품에도 필수로 갖추어져야 하는 한 가지 특징은 장기 가용성이다. 경우에 따라서는 7년에서 10년 또는 그 이상을 의미하기도 한다. 라즈베리 파이와 아두이노와 같은 소비자 플랫폼은 수명에 대한 보장이 없으며 솔직히 기대하지도 않으며, 예고 없이 언제든지 단종될 수 있다. 에이디링크는 I-Pi SMARC에 대해 10년 가용성을 보장한다. 에이디링크 I-Pi SMARC 개발 키트에 다양한 배포 옵션을 사용할 수 있다. 좋은 소식은 에이디링크 I-Pi SMARC 개발 키트 덕분에 이미 아두이노나 라즈베리 파이 플랫폼을 사용하여 프로토타입을 만든 개발자들이 이러한 센서 생태계와 도서관을 활용하고 그들의 설계를 산업 환경으로 이전할 수 있다는 것이다.

시제품에서 생산으로 전환할 준비가 되었을 때, I-Pi 캐리어의 오픈 소스 사양은 자신만의 캐리어를 만들려는 개발자들의 출발점이 될 수 있다. 또한 응용 프로그램에 필요한 기능 및 인터페이스로만 캐리어를 채우는 것을 원할 수 있기 때문에 비용 절감에 도움이 될 것이다. 결코 사용되지 않을 기능을 굳이 탑재하는 것은 의미가 없다.

결론은 개발자가 좋아하는 출발점을 스스로 선택할 수 있고, 산업 환경에 맞는 결과물을 가질 수 있다는 것이다.

에이디링크 Industrial-Pi(I-Pi) SMARC에 대한 보다 자세한 내용은 https:///ipi.wiki/ 를 참조하십시오..

앙리 파르멘티에 (Henri Parmentier)
앙리 파르멘티에 (Henri Parmentier)

에이디링크 테크놀로지의 EPM-Modules 제품 센터 선임 관리자