교류및전자회로실험 실험2 Timer 기초 예비보고서

문서 내 토픽

1. 다중 작업 처리 구조

마이크로컨트롤러에서 처리할 수 있는 데이터에는 직접 처리할 수 있는 디지털 데이터와 변환 과정을 거쳐 처리할 수 있는 아날로그 데이터가 있다. 이들 데이터의 처리를 통해 마이크로컨트롤러는 주변 환경과 상호 작용하게 된다. 주변 환경과 상호 작용하는 과정에서 어려운 점 중 하나는 마이크로컨트롤러가 처리해야 하는 작업이 2개 이상일 수 있다는 점이다. 하나의 작업만 처리하는 경우 마이크로컨트롤러를 위한 프로그램을 작성하는 것은 그리 복잡하거나 어렵지 않지만, 운영체제의 도움을 받을 수 없는 마이크로컨트를러에서 2개 이상의 작업을 동시에 진행하기는 쉽지 않다.
2. delay 함수의 한계와 타이머 라이브러리

딜레이 함수는 지정한 시간만큼 스케치 실행을 일시중지하기 위해 사용할수 있는 가장 간단한 방법이다. 하지만 딜레이 함수는 블링크와 같이 한 가지 작업을 진행하는 경우에만 사용할 수 있다. 딜레이 함수가 실행중인 시간중에는 다른 함수가 실행될 수 없다. 시간에 관련된 것은 처리할 시점이 되었는지 검사하는 과정이 가능한 자주 이루어져야 한다. 하지만 딜레이함수는 모든 작업을 중지시키기 때문에 지정한 시간동안 처리할 시점이 되었는지를 검사할수 없다. 때문에 동시에 여러 작업을 해야 할 때는 millis 함수나 타이머 라이브러리를 활용해야 한다.
3. 타이머 동작 원리

1초가 경과되지 않은 상태일 때에는 시리얼 통신으로 정수를 수신하여 이를 더하는 작업을 수행한다. 정수합이 1초를 경과했다면 led를 점멸하고, 아니라면 계속 정수를 수신하게 된다.
4. 스위치 입력 기반 LED 제어

스위치 입력을 매 0.1 초마다 한 번 인식하여, 스위치가 ON 인 동안에는 LED 가 0.5 초에 한 번 toggle 되고, OFF 인 동안에는 2초에 한 번 toggle 되는 기능을 구현한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 다중 작업 처리 구조

다중 작업 처리 구조는 단일 프로세서에서 여러 작업을 동시에 실행하는 기술입니다. 이를 통해 프로세서의 활용도를 높이고 응답 시간을 단축할 수 있습니다. 대표적인 방식으로는 시분할 다중 작업 처리, 병렬 처리, 이벤트 기반 처리 등이 있습니다. 각 방식은 장단점이 있어 상황에 따라 적절한 방식을 선택해야 합니다. 예를 들어 시분할 다중 작업 처리는 구현이 쉽지만 실시간 처리에 한계가 있고, 병렬 처리는 처리 속도가 빠르지만 구현이 복잡합니다. 이벤트 기반 처리는 실시간 처리에 강점이 있지만 이벤트 핸들링 로직이 복잡해질 수 있습니다. 따라서 다중 작업 처리 구조를 설계할 때는 요구사항을 면밀히 분석하여 가장 적합한 방식을 선택해야 합니다.
2. delay 함수의 한계와 타이머 라이브러리

delay 함수는 간단하게 시간 지연을 구현할 수 있지만, 실제 시간 지연 동작에는 한계가 있습니다. delay 함수는 프로세서가 다른 작업을 처리할 수 없게 만들어 시스템 응답성을 저하시킬 수 있습니다. 또한 지연 시간이 정확하지 않아 실시간 처리에 적합하지 않습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 타이머 라이브러리를 사용할 수 있습니다. 타이머 라이브러리는 인터럽트 기반으로 동작하여 프로세서가 다른 작업을 처리할 수 있게 하고, 정확한 시간 지연을 제공합니다. 대표적인 타이머 라이브러리로는 Arduino의 millis(), micros() 함수, FreeRTOS의 xTimerCreate() 등이 있습니다. 이러한 라이브러리를 사용하면 보다 효율적이고 정확한 시간 지연 처리가 가능합니다.
3. 타이머 동작 원리

타이머는 프로세서의 내부 클록 신호를 기반으로 동작합니다. 프로세서의 클록 신호는 일정한 주기로 발생하며, 타이머는 이 클록 신호를 카운팅하여 시간을 측정합니다. 타이머는 일반적으로 카운터 레지스터와 비교기로 구성됩니다. 카운터 레지스터는 클록 신호에 따라 값을 증가시키고, 비교기는 카운터 레지스터의 값과 설정된 타이머 값을 비교합니다. 타이머 값과 카운터 레지스터 값이 일치하면 타이머 인터럽트가 발생하여 타이머 관련 작업을 수행할 수 있습니다. 이러한 타이머 동작 원리를 이해하면 타이머 기반 시스템을 보다 효과적으로 설계할 수 있습니다. 예를 들어 타이머 주기를 조절하거나 타이머 인터럽트 처리 로직을 최적화할 수 있습니다.
4. 스위치 입력 기반 LED 제어

스위치 입력 기반 LED 제어는 사용자의 스위치 입력에 따라 LED를 켜고 끄는 기능을 구현하는 것입니다. 이를 위해서는 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀을 사용하여 스위치와 LED를 연결해야 합니다. 스위치 입력을 감지하기 위해서는 디지털 입력 핀을 사용하고, LED 제어를 위해서는 디지털 출력 핀을 사용합니다. 스위치 입력 처리 시 디바운싱 기법을 적용하여 스위치 접점 노이즈로 인한 오동작을 방지해야 합니다. 또한 LED 제어 시 PWM 기법을 활용하면 LED 밝기 조절이 가능합니다. 이러한 스위치 입력 기반 LED 제어 기능은 다양한 임베디드 시스템 응용 분야에서 활용될 수 있습니다. 예를 들어 사용자 인터페이스, 상태 표시, 경고 등의 용도로 활용할 수 있습니다.

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