코독코독

MCU - 타이머/카운터

sg.kim — Mon, 8 Jul 2024 02:02:06 +0900

Timer/Counter

용도

- 시간 및 펄스 폭 측정

- 외부 event count

- PWM(Pulse Width Modulation) 펄스 발생

- 주기적인 인터럽트 발생

종류

8bit 타이머/카운터 : 0x00 ~ 0xFF까지 카운트가 가능하다.

16bit 타이머/카운터 : 0x0000 ~ 0xFFFF까지 카운트가 가능하다.

동작

회로에서 입력으로 clock 신호가 들어오면 clock이 발생한 개수를 count한다.

타이머/카운터 차이

타이머는 mcu 내부 clock을 입력으로 사용

카운터는 외부 clock을 입력으로 사용

사용

1. 일정 시간마다 동작되어야 하는 경우

주기적으로 오버플로우가 발생하도록 하여 오버플로우가 발생한 경우, 특정 동작을 수행하도록 설계된다.

2. 모터 동작

PWM 펄스를 생성하여 High/Low 펄스의 비율로 파형이 발생하도록 설계한다.

3. 타이머를 이용한 외부 사건이 얼마의 시간동안 수행되었는지 시간 체크

4. 카운터를 이용한 외부 사건이 얼마나 발생하였는지 체크

PWM 신호

PWM 신호란, Tw 시간 내에 Ton과 Toff 시간의 비율을 조절하여 만든 신호를 의미한다.

Ton이 커지면 출력되는 평균 전압이 커지게 되고, 반대로 줄어들면 평균 전압이 줄어든다.

이를 이용하여 모터를 제어(속도 변화)나 액추에이터 제어를 한다.

전체 중 Ton이 되는 비율을 duty ratio(듀티비)라고 한다.

MCU - 인터럽트 (3)

sg.kim — Mon, 8 Jul 2024 00:58:20 +0900

MCU - 인터럽트 (2)

https://coderdocument.tistory.com/entry/MCU-%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%9F%BD%ED%8A%B8-2

외부 인터럽트

앞 장에서 서술한 ( 인터럽트 조건 발생 시에만 관련 플래그 트리거 )에 해당하는 종류이다.

이는 입력 펄스의 변화를 감지하여 인터럽트가 발생한다.

입력 펄스의 인터럽트 설정

1. 입력 펄스의 edge 트리거 방식

- 상승 에지 발생 : level이 low에서 high로 변경될 때

- 하강 에지 발생 : level이 high에서 low로 변경될 때

- 에지 발생 (상승, 하강) : level이 변경될 때

2. 입력 펄스의 level 트리거 방식

- HIGH 입력 : level이 high일 때

- LOW 입력 : level이 low일 때

동작이 필요없을 때 슬립 모드로 에너지를 아끼고, 동작이 필요할 때 이를 해제하기 위해 사용하는 경우가 존재한다.

슬립 모드가 해제되고 나서 동작이 정상적으로 인식되기 전에 인터럽트가 사라진다면 슬립모드에서는 벗어나지만 ISR은 발생하지 않는다.

비동기적으로 인터럽트를 지원하지 않는 외부 인터럽트의 경우, 에지 트리거방식으로 설정하면 해당 인터럽트로는 슬립 모드를 벗어날 수 없다. (I/O 클락에 따라 인터럽트 발생 여부를 판단하기 때문)

주의

입력 펄스를 인식하는 경우, 스위치가 눌릴 때 단시간에 접점이 탈부착되는 과정을 여러 번 반복하는 현상(Chattering/bouncing 현상)이 발생할 수 있다. software 적으로 여러번 인식되지 않도록 하는 처리가 필요할 수 있다.

인터럽트 관련 레지스터를 체크하는 순서

1. 인터럽트 트리거 방식을 결정하는 레지스터 세팅

- 인터럽트가 발생할 조건 설정, 어떤 조건에서 인터럽트를 발생시킬지 결정한다.

2. 인터럽트 마스크 레지스터 세팅

- 사용할 인터럽트 허가, 인터럽트를 발생 시킬 ISR의 종류를 결정한다.

3. 전체 인터럽트 허가 레지스터 세팅

- 전체 인터럽트 허가, 인터럽트 동작 시작 허가

- 이 비트가 1로 설정되었을 때, 비로소 인터럽트가 발생했는지 체크하게 된다.

4. 플래그 레지스터 확인

- 인터럽트 발생 여부 확인, 인터럽트가 발생했을 때 1로 세팅되고 이를 인지하여 ISR을 실행하게 된다.

ISR이 수행되는 중에 인터럽트가 발생한다면

인터럽트가 발생하지 않도록 하기 위해서는 3번의 전체 인터럽트 허가 비트를 클리어해주고 ISR이 종료될 때, 다시 1로 세팅해주면 된다.

MCU - 인터럽트 (2)

sg.kim — Mon, 1 Jul 2024 01:08:09 +0900

MCU - 인터럽트 (1)

https://coderdocument.tistory.com/entry/MCU-%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%9F%BD%ED%8A%B8

- 인터럽트 우선 순위

인터럽트는 비동기적으로 발생하기 때문에 여러 개가 인터럽트를 요청하는 경우가 발생할 수 있다.

이 경우, 마이크로컨트롤러는 한번에 여러 개의 인터럽트를 처리할 수 없기 때문에 순차적으로 처리할 필요가 있다.

순차적으로 처리하기 위해 인터럽트의 우선순위를 정하게 된다.

우선순위는 마이크로컨트롤러 내부에 미리 결정되어 있으며, 미리 결정된 인터럽트 우선 순위를 변경하기 위해서는 인터럽트 우선순위를 지정하는 레지스터를 변경하면 된다.

마이크로컨트롤러에 따라 우선순위가 정해져 있어 변경하지 못하는 경우도 존재한다.

- 인터럽트 처리 절차

인터럽트 벡터 테이블은 각 인터럽트에 대해 ISR의 주소로 점프하여 ISR 프로그램을 처리 할 수 있도록 점프 명령과 점프할 ISR 주소를 담고 있다.

인터럽트 서비스 루틴(ISR)은 각 인터럽트가 발생하였을 때, 수행할 프로그램이 정의된다.

- 전체 동작 순서

1. main 프로그램 실행됨.

2. 인터럽트 발생

2-1. main 프로그램에서 현재 명령어 수행 완료

3. main 프로그램 중단

3-1. 스택에 PC 저장 (ISR을 마치고 돌아올 포인트 저장)

3-2.범용 레지스터, 인터럽트 상태 저장

3-3. 다른 인터럽트 블로킹

4. 해당 인터럽트에 따른 인터럽트 백터 테이블 참조

4-1. ISR 벡터 주소를 PC에 적재

5. 해당 ISR 주소로 점프

6. 인터럽트 프로그램(ISR) 수행

7. 인터럽트 프로그램 종료 후, RETI 명령어 수행 (인터럽트로부터 main 프로그램으로 복귀)

7-1. 스택에 저장된 main 프로그램의 PC, 레지스터, 인터럽트 상태의 이전 값을 복원

8. 중단된 main 프로그램 진행

- 인터럽트 종류

1. Reset

1) 외부 핀

2) 전원 투입 리셋

3) 저전압 검출 리셋

4) 워치독 리셋

2. 외부 인터럽트

3. 타이머/카운터 인터럽트

4. SPI 인터럽트

5. USART 인터럽트

6. ADC 인터럽트

7. EEPROM 인터럽트

8. I2C 인터럽트

... 등

- 인터럽트의 형태

1. 인터럽트 발생 시, 관련 플래그 비트를 1로 세팅하여 트리거

프로그램 카운터가 실제 인터럽트 벡터로 지정되어 ISR이 수행된 경우, 해당 플래그를 클리어(0으로 세팅) 시키는 구조임.

클리어 시킬 경우, 수동으로 해당 비트에 0을 써넣는 방법과 ISR 수행 시 하드웨어적으로 자동 클리어 되는 형식이 존재함.

인터럽트가 발생했을 때, 인터럽트 마스크 레지스터나 인터럽트 전체 허가가 되어있지 않은 경우, 인터럽트 대기상태로 존재하다가 인터럽트 허가 상태로 변경한 경우에 해당 인터럽트가 처리되는 방식이다.

2. 인터럽트 조건 발생 시에만 관련 플래그 트리거

인터럽트 발생 조건이 사라지면 해당 인터럽트 요청이 사라지는 구조임.

이 경우, 인터럽트 발생 조건이 사라진 후, 인터럽트가 허가되면 ISR이 불리지 않는다.'

- 인터럽트 허가

전체 인터럽트 허가 플래그와 각각의 기능에 따라 인터럽트 허가 플래그가 존재한다.

전체 인터럽트 플래그가 비활성화된 경우, 각각의 인터럽트 플래그를 활성화하더라도 인터럽트가 발생하지 않는다.

MCU마다 인터럽트가 발생했을 때, 인터럽트 서비스루틴을 수행하고,

인터럽트 플래그가 자동 클리어되는 경우도 존재하고 수동으로 클리어 해주어야 하는 경우도 존재한다.

수동으로 클리어해주어야 하는 경우, 클리어를 해주지 않으면 계속 인터럽트 서비스루틴이 불려 동작이 정상적으로 수행되지 않을 수 있으므로 주의해야 한다.

MCU - 인터럽트 (1)

sg.kim — Mon, 1 Jul 2024 00:54:57 +0900

인터럽트

인터럽트란, 프로그램이 수행되고 있는 동안에 어떤 조건이 발생하여 수행 중인 프로그램을 일시적으로 중지하게 만드는 조건이나 사건의 발생을 의미한다.

인터럽트는 사건에 대해 비동기적으로 반응한다.

인터럽트 프로그램 실행 과정

인터럽트가 없는 프로그램

인터럽트가 존재하는 프로그램

마이크로컨트롤러가 프로그램을 실행하는 과정은 한번에 하나의 명령어만 처리할 수 있다.

그러므로 인터럽트가 발생하면 현재 수행하던 Main 프로그램을 일시 중단하고 인터럽트 처리를 위한 ISR 프로그램을 수행한 후, 다시 원래 Main 프로그램으로 복귀하는 구조로 이루어진다.

Main Program이 비동기적으로 발생한 event에 대해 반응하여 프로그램을 수행할 수 있다.

이처럼 비동기적인 event에 대응하여 인터럽트를 처리하는 프로그램을 인터럽트 서비스 루틴 (Interrupt Service Routine) 또는 인터럽트 핸들러 (Interrupt Handler)라고 부른다.

Main Program을 기본 레벨에서의 수행, Foreground에서 수행하는 프로그램이라고 부른다.

ISR을 인터럽트 레벨에서 수행, Background에서 수행하는 프로그램이라고 부른다.

인터럽트의 구분

- 인터럽트 발생 원인에 따른 구분

1) 하드웨어에 의한 인터럽트

- 마이크로컨트롤러에 연결된 하드웨어에 의해 발생하는 인터럽트

- 내부 기능에 의해 발생하는 내부 인터럽트

- 외부 소자에 의해 발생하는 외부 인터럽트

2) 소프트웨어에 의한 인터럽트

- 정의되지 않은 명령의 실행, 연산 불가 명령 실행 (0으로 나누기)

- 위와 같은 소프트웨어적인 이상 동작에 의해 발생하는 인터럽트

- 인터럽트 발생 시, 처리 방식에 따른 구분

1) 일반적인 인터럽트

- 프로그래머가 인터럽트 요청을 무시할 수 있는 인터럽트를 말한다.

- 인터럽트 마스크 레지스터 또는 Interrupt Enable Register를 이용하여 설정할 수 있다.

- 각각의 레지스터를 개별적으로 설정하고, 전체 인터럽트 허용 레지스터를 설정해준다.

2) 차단 불가 인터럽트

- 프로그래머가 인터럽트 요청을 무시할 수 없는 인터럽트를 말한다.

- 전원 이상이나 비상 정지 스위치, 리셋 등과 같은 시스템에 치명적인 오류가 발생한 경우를 처리하기 위해 사용된다.

MCU - I/O 레지스터

sg.kim — Mon, 1 Jul 2024 00:19:53 +0900

I/O 레지스터

I/O(Input/Output) register는 입출력 레지스터로 주변 소자의 기능을 제어하기 위해 사용된다.

이 레지스터는 SRAM 영역에 주소가 할당되어있다.

I/O 레지스터의 일반적인 제어 방법

- I/O 포트를 제어하기 위해 sfrb, sfrw 키워드가 제공된다.

- I/O 레지스터의 주소는 헤더 파일에 정의되어 있다.

sfrb : byte 단위 특수 기능 레지스터를 지정하는 지시어다.

sfrw : word 단위 특수 기능 레지스터를 지정하는 지시어다.

C8051 I/O Register

User's Guides for Keil C51 Development Tools 내용을 참조하자면

https://developer.arm.com/documentation/101655/0961/Cx51-User-s-Guide/Language-Extensions/Data-Types/Special-Function-Registers

Documentation – Arm Developer

developer.arm.com

Special-Function-Registers(SFR)에 접근하기 위한 별도의 메모리 영역을 제공한다.

SFR은 프로그램에서 타이머, 카운터, 직렬 I/O, 포트 I/O 및 주변 장치를 제어하는 데 사용된다.

SFR은 주소 0x80~0xFF에 있으며 비트, 바이트 및 단어로 액세스할 수 있다.

Cx51 컴파일러는 sfr , sfr16 및 sbit 데이터 유형을 사용하여 SFR에 대한 액세스를 제공합니다.

- 8bit 특수 기능 레지스터

'sfr 변수이름 = sfr의 주소(상수)'의 형태로 나타낸다.

sfr P0 = 0x80; /* Port-0, address 80h */

sfr P1 = 0x90; /* Port-1, address 90h */

sfr P2 = 0xA0; /* Port-2, address 0A0h */

sfr P3 = 0xB0; /* Port-3, address 0B0h */

- 16bit 특수 기능 레지스터

'sfr16 변수이름 = 16bit sfr의 주소(상수)'의 형태로 나타낸다.

sfr16 T2 = 0xCC; /* Timer 2: T2L 0CCh, T2H 0CDh */

sfr16 RCAP2 = 0xCA; /* RCAP2L 0CAh, RCAP2H 0CBh */

주의

sfr 변수는 함수 내부에서 선언할 수 없습니다. 함수 본문 외부에서 선언해야 된다.

sfr 변수는 항상 휘발성입니다. 컴파일러는 이 유형의 변수에 대한 액세스를 최적화하지 않는다.

- sfr 내의 비트

sbit name = sfr-name ^ bit-position;

sfr PSW = 0xD0;

sbit OV = PSW^2;

sfr IE = 0xA8;

sbit EA = IE^7;

자세한 내용은 위 링크 참조

Example

C8051F38x datasheet

Code

I/O 레지스터의 비트단위 제어 방법

- I/O 레지스터 영역 중 비트 단위의 제어가 가능한 영역에서 사용할 수 있는 방법이다.

- '레지스터.비트번호'와 같은 형태로 접근할 수 있다.

- 비트 단위 접근은 실제 어셈블리 명령어 CBI, SBI, SBIC, SBIS에 의해 처리된다.

MCU - 상태 레지스터

sg.kim — Sun, 30 Jun 2024 23:43:25 +0900

상태 레지스터

상태 레지스터(Status Register)란 가장 최근에 실행된 산술 연산의 명령 처리 결과에 대한 상태 정보를 표현한다.

이 상태 정보는 조건부 처리 명령어(if ... 등)에 의해 프로그램의 흐름을 제어해야 할 경우, 사용될 수 있다.

상태 레지스터는 인터럽트를 처리하는 과정에서 자동적으로 저장되거나 복구되지 않기 때문에 필요하다면 소프트웨어에서 필요한 동작을 처리해주어야 한다.

- 연산 결과에 따라 나타나는 플래그

부호 플래그 : 가장 최근 수행된 산술 연산 결과과 +일 경우 0, -일 경우 1로 세팅된다.

제로 플래그 : 연산 결과가 0일 경우 1, 0이 아닌 경우 0으로 세팅된다.

캐리 플래그 : 자리 올림이 발생하거나 감산 결과 자리내림이 발생할 경우 1로 세팅된다.

오버플로우 플래그 : 연산기가 처리하는 데이터 비트를 초과할 경우, 1로 세팅된다.

패리티 플래그 : 연산 결과가 짝수인지 홀수인지 나타내는데 사용된다.

- 제어 상태를 표시하는 플래그

인터럽트 플래그 : 인터럽트를 허가하는 플래그가 존재한다.

전체 인터럽트 허가 플래그와 각각의 기능에 따라 인터럽트 허가 플래그가 존재한다.

전체 인터럽트 플래그가 비활성화된 경우, 각각의 인터럽트 플래그를 활성화하더라도 인터럽트가 발생하지 않는다.

MCU마다 인터럽트가 발생했을 때, 인터럽트 서비스루틴을 수행하고,

인터럽트 플래그가 자동 클리어되는 경우도 존재하고 수동으로 클리어 해주어야 하는 경우도 존재한다.

MCU - 마이크로컨트롤러

sg.kim — Sun, 30 Jun 2024 23:05:06 +0900

마이크로컨트롤러

마이크로컨트롤러(microcontroller, MCU)는 CPU, 기억장치(RAM, ROM), 입출력 장치를 하나의 칩에 모두 내장하여 정해진 기능을 수행할 수 있다.

MCU는 micro controller unit의 약자이다.

마이크로컨트롤러의 종류에는 8051, AVR, PIC, ARM, 80C196 ... 등이 존재한다.

마이크로컨트롤러를 컨트롤할 때 AND, OR, XOR 등의 비트 연산을 수행할 수 있다.

마이크로컨트롤러는 규모가 작은 시스템에 사용한다. 그래서 특징으로 운영체제를 포함하지 않는 경향이 있다는 점과 특정 기능만 수행하도록 응용프로그램이 만들어진다는 점이 있다.

중앙처리장치(CPU)는 마이크로컨트롤러의 중심을 담당한다. 명령어의 인식, 해석과 실행을 제어하고 연산 처리를 수행한다. 이 내부에는 PC, IR, ALU, Register, Instruction decoder, Control unit으로 구성된다.

Program Counter : 프로그램 카운터로, 다음에 수행될 명령어의 주소를 저장하고 있는 레지스터이다. 프로그램의 흐름을 제어한다.

Instruction Register : 명령어 레지스터로, 수행될 명령어의 이진 코드를 가진 레지스터이다. 프로그램 메모리에서 명령어를 가져와서 임시 보관한다.

Arithmetic Logic Unit (ALU): 산술논리연산장치로, 정보에 대한 연산을 수행한다.

Instruction decoder, Control unit : 명령어 레지스터에 있는 명령어를 해석하고 제어 모듈을 통해 동작을 수행한다.

CPU 기본 동작

프로그램 카운터에 의해 지정된 메모리의 위치에서 명령어를 읽어 명령어 레지스터에 임시 저장한다. 그 후, 명령어 디코더와 제어장치에서 명령어를 해석하고 명령어에 따라 ALU에서 연산을 수행하거나 프로그램의 흐름을 제어한다.

1. 프로그램 카운터에 적힌 주소가 주소 버스에 놓인다.

2. 메모리 읽기 제어 신호가 활성화된다.

3. 명령어(Opcode)가 ROM에서 읽혀 데이터 버스에 놓인다.

4. 명령어(Opcode)가 CPU 내의 명령어 레지스터에 놓인다.

5. 프로그램 카운터가 증가한다.

CPU를 통해 처리되는 명령은 산술 연산, 논리 연산, 데이터의 레지스터 이동, 프로그램의 분기 동작 등이 있다.

마이크로컨트롤러에는 프로그램 메모리와 데이터 메모리가 있다.

프로그램 메모리는 CPU에서 수행해야 하는 프로그램의 명령어 집합들이 저장되어 있고, ROM으로 구현되어 있다.

데이터 메모리는 CPU에서 명령어가 처리된 후 임시로 발생하는 데이터를 저장하기 위해 사용된다. 일반적으로 RAM으로 구현된다.

장치 간의 데이터 교환

장치들과 데이터를 교환하기 위해 세가지 버스가 존재한다.

1. 주소 버스

- CPU가 주변장치의 위치를 지정하기 위해 사용되고, 단방향으로 제어된다.

- 주소 버스의 크기는 CPU에서 최대로 지정가능한 주소의 최대 크기를 결정한다.

주소 버스가 16bit이라면, 0x0000 ~ 0xFFFF 까지 지정할 수 있다. 2^16 = 64KB 주소 공간에 접근할 수 있다.

2. 데이터 버스

- CPU와 기억장치 / 입출력 장치 사이로 정보를 전달하고, 양방향으로 제어된다.

- 데이터 연산 시, 기본적인 단위를 결정한다.

- 데이터 버스의 크기에 따라 빠른 속도로 명령어를 수행할 수 있다.

2byte 연산을 위해 8bit 데이터 버스를 가지고 있다면 2번의 데이터 접근이 필요하지만 16bit 데이터 버스라면 1번만

접근하면 된다.

3. 제어 버스

- 메모리나 입출력 장치와 데이터를 접근할 때 필요한 신호를 제공한다.

주소 버스와 데이터 버스에서 정보의 이동을 동기화 시킬 때 사용되는 타이밍 신호 등을 제공한다.

- 제어 신호는 clock 신호, read 신호, write 신호가 있다.

제어 신호가 읽기 신호인 경우, 지정된 주소의 기억장치에서 데이터를 읽어 데이터 버스에 적재한다.

쓰기 신호인 경우, 데이터 버스에 저장될 데이터를 실어주고 기억 장치에 write 신호를 보내 지정한 위치에 데이터를

기록한다.

HDMI란 무엇인가?

뜨요르 — Wed, 26 Jun 2024 09:30:15 +0900

HDMI란?

HDMI(High Definition Multimedia Interface)는 2002년에 처음 발표된 음성 신호 전송까지 포함된 디스플레이 인터페이스 커넥터 표준 규격입니다. 영상 신호뿐만 아니라 음성 신호까지 전송되어 케이블을 줄일 수 있는 점이 장점입니다.

TMDS

3개의 line을 통해 R, G, B 세 가지 원색을 전송하고, HV 신호는 B 신호통로에서 전송되며 R, G 신호통로에 음성 신호가 전송

DDC

Display Data Channel, 디스플레이 데이터 통로로, 장치의 송출 사양 신호와 데이터 격식 신호를 받는 용도로 사용되며, 장치의 이런 E-EDID(Enhanced Extended Display Identification Data, 호환성 식별 데이터) 정보가 전송

CEC

Consumer Electronics Control, 전자제어통로로, HDMI CEC Network상의 상호작용을 통제

HPD

Hot Plug Detect, 해당 신호가 오지 않으면 DDC 신호를 하단으로 전송하지 않도록 함

HDMI 핀 정보

1-9는 TMDS 데이터 전송에 사용되는 핀이며 세 그룹이 있습니다.
10~12번은 TMDS 클럭 전송에 사용되는 핀으로 한 세트로 존재합니다. TMDS 클록은 픽셀 클록입니다.
13은 소비자 가전 호환 전송 프로토콜인 CEC 핀입니다.
14는 예약된 핀입니다.
15,16은 DDC의 핀이고 DDC는 I2C 프로토콜 전송을 기반으로 하므로 핀은 SCL 및 SDA입니다.
17은 접지입니다.
18은 +5V 전원입니다.
19는 연결을 설정하는 데 사용되는 HPD 핀입니다.

HDMI 종류

HDMI Standard(Type-A)는 PC와 모니터 사이의 연결, TV 에서 사용되고 있습니다.

mini HDMI(Type-C)는 소형화된 카메라, 캠코더 종류 또는 작은 모니터 등에서 사용되고 있습니다.

Micro HDMI(Type-D)는 예전에 휴대폰 등에서 탑재되는 경우도 있었으나 최근 거의 사라졌습니다.

TMDS

고속 직렬 데이터 전송 기술인 TDMS(Transition Minimized Differential Signaling)는 DVI 및 HDMI 비디오 인터페이스와 기타 디지털 통신 인터페이스에서 사용됩니다.

비디오 데이터를 전송하고 HDMI에서 사용할 때 3개의 TMDS 트위스트 페어(케이블)를 사용하여 비디오 데이터를 전송합니다. 세 개의 링크 각각은 서로 다른 RGB 구성 요소에 해당합니다.

HTMI는 DVI의 TMDS 비디오 기능을 포함하며 디지털 오디오 및 제어 정보를 운반하도록TMDS를 확장합니다.

DDC

HDMI의 DDC 신호는 EDID 정보를 하위 장치에서 상위 장치로 제공합니다. EDID는 VESA의 EDID 규칙을 따릅니다. HDMI에서 출력 가능한 모든 기능 및 호환성 정보를 묘사합니다. 소스 장치와 싱크 장치가 커뮤니케이션 하는데 사용되는 프로토콜입니다.

DCC는 I2C 규격을 따르고, EDID는 칩의 ROM에 저장되어 있습니다.

HDMI ROM의 I2C Address는 항상 0xA0가 됩니다. 회로설계 중 DDC포트에는 저항 연결이 필요합니다. 저항은 최소 1.3K가 되어야 합니다.

CEC

CEC는 단선 양방향 통신 기술 입니다. 전자기기들은 연결된 HDMI 장치의 One Touch Play, System Standby와 같은 신호 통제에 사용됩니다.

VCD를 재생할 때, TV는 CEC 신호에 의해 재생을 시작하게 됩니다. 신호가 통과된 이후에는 플레이어 연결부의 통로에 의해 화면이 전환됩니다. TV의 전원을 끄면 CEC 신호가 HDMI 연결을 Standby로 진입하도록 합니다. 그러므로 HDMI의 단일 리모컨과 같이 작동합니다.

CEC는 통신 협약 버스로, 물리주소가 연결된 모든 HDMI Process의 물리 주소를 분배하고, DDC 신호를 해당 물리주소로 전송합니다.

만일 신호가 high를 유지한 후 low로 내려오지 않는다면, 신호 데이터가 들어오지 않았다는 것을 의미합니다.

HPD

모니터나 기타 디스플레이 장치에 접속이 되었는지를 감지하기 위해 달아 놓습니다. 즉, 디스플레이 장치를 소스 장치에 Hot Plugging 하는 것은 디바이스들이 둘다 전원이 on 되어있음을 의미합니다.

이는 예전 기술에서 많이 요구하였던, 하나 혹은 두 장치 모두 전원이 꺼져 있어야 하는 "cold-plugged" 기술과 차이가 있습니다.

HPD는 HDMI, DP, DVI 스펙들의 기능이며, 보통은 접촉하는 커넥터의 single pin으로 이루어집니다.

이 Pin의 동작은 수신부가 출력을 내고 송신부가 수신하는 형태로 동작을 합니다. 그러나 수신 측의 HPD은 송신측 +5v 출력에 pullup 되어 있어 송신 측에서도 영향을 받습니다. 그래서 규격에는 송신 측에서 +2v 이상이면 인식을 해야 한다고 나와 있습니다.

HDMI 전송 다이어그램

위의 그림에서 볼 수 있듯이 HDMI는 다음 네 가지 유형의 데이터를 전송합니다.

그림의 프리앰블 제어 정보인 CTLx는 데이터 아일랜드 또는 비디오 데이터가 나중에 전송될지 여부를 나타내는 데 사용될 수 있습니다. D[1:0] 채널 1과 2를 통해 전송되며 4bit를 차지합니다.

HSYNC, VSYNC 채널0을 이용합니다. D[1:0] 전송에는 2비트가 소요됩니다.

데이터 아일랜드(Data Island)는 오디오 데이터 및 다양한 보조 데이터 입니다.

D[3:0] 3개 채널을 통해 전송되며 12bit를 차지합니다.

비디오 데이터, RGB 형식의 이미지가 다이어그램으로 전송됩니다. D[7:0] R, G, B는 각각 채널 2, 1, 0을 통해 전송되며 각 색상은 8bit 이고, 총 24bit를 차지합니다.

Source의 각 색상 8bit 데이터는 TMDS encoder를 거쳐 10bit 데이터를 얻은 후, Serializer를 거쳐 직렬로 출력됩니다. Sink에서는 10비트 데이터가 먼저 복원된 후 TMDS decoder를 통해 8비트 소스 데이터를 얻습니다.

또한 HDMI 비디오는 스트림 전송이므로 패킷 전송을 포함하지 않습니다.

Control Period 동안 CTLx와 HSYNC, SYNC가 전송됩니다.

프리앰블 정보 조합에는 다음 두가지 유형 Video Data Period에 대한 CTL0:3=1000과, Data Island Period에 대한 CTL0:3=1010가 있습니다. HSYNC, VSYNC도 이때 변경될 수 있습니다.

Data Island Period와 Control Period는 모두 블랭킹된 영역에서 수행됩니다.

Control Period, Data Island Period, Video Data Period 3가지 전송 단계의 전환 프로세스는 위의 그림과 같습니다.

Data Island Period는 패킷 형태로 전송되며, 오디오 및 비디오 정보 설명에 사용되는 정보 프레임 및 기타 데이터를 포함하는 오디오 데이터 및 보조 데이터를 전송합니다.

Data Island Period는 길이가 2개의 문자로 구성된 선행 가드 밴드로 시작되며, 너비가 2개의 문자인 트레일링 가드 밴드로 끝납니다. 가드 밴드는 다음과 같습니다.

ch0: q_out[9:0] = n.a

ch1: q_out[9:0] = 0b0100110011

ch2: q_out[9:0] = 0b0100110011

720x480p 영상 전송을 위한 HDMI 타이밍 다이어그램

영상 데이터 기간 동안 유효한 영상 데이터가 전송됩니다.

Video Data Period는 길이가 2개의 문자(픽셀)로 구성된 선행 가드 밴드로 시작되며, 가드 밴드는 다음과 같습니다.

ch0: q_out[9:0] = 0b1011001100

ch1: q_out[9:0] = 0b0100110011

ch2: q_out[9:0] = 0b1011001100

각 데이터 스트림 섹션 앞에는 가드 밴드와 프리앰블이 있습니다. 가드 밴드와 프리앰블을 통해 수신된 데이터 스트림과 정확한 동기화가 가능합니다.

위의 그림은 Clock당 1, 2픽셀로 비디오 데이터, 비디오 데이터 활성화, 비디오 H-SYNC, 비디오 V-SYNC의 배열을 보여줍니다.

RGB4:4:4, YCbCr4:4, YCbCr4:2:2의 세 가지 픽셀 인코딩이 지원됩니다.

비디오 형식 CEA-861-D 형식 외에도 더욱 다양한 특수 형식이 지원됩니다.

색 심도는 픽셀당 24, 30, 36 및 48비트를 지원할 수 있습니다.

아래는 각각 24bit/pixel RGB444, YCbCr422, YCbCr444의 픽셀 인코딩 다이어그램입니다.

RGB444는 색상당 8비트를 사용합니다.

사람의 눈은 색보다 휘도에 영향을 많이 받습니다. 따라서 Y는 휘도에 해당되고 Cb,Cr은 색에 해당됩니다.

YCbCr422에서 Y는 12비트를 사용하고, Cb와 Cr 12비트를 사용합니다. YCbCr444에서 Y,Cb 및 Cr은 모두 8비트를 사용합니다.

HDMI 버전에 따른 사양

네트워크 인터페이스 명 변경 방법

stdQ — Tue, 25 Jun 2024 20:55:06 +0900

네트워크 인터페이스 명 변경 방법

cmd에서 ifconfig 명령으로 네트워크 인터페이스를 보면 이름이 enp10s0이라던가 wlp7s0과 같이 보이는 경우가 있을 것이다.

이때 이렇게 보이는 네트워크 인터페이스명을 우리에게 익숙한 eth, wlan으로 보이도록 바꾸는 방법이 있다.

다음 순서대로 진행해보자.

1. dmesg | grep -i wlp (또는 dmesg | grep -i eth 또는 dmesg | grep -i wlan)

해당 명령을 통해 부팅 시, wlan0을 wlp7s0으로 rename하고 있음을 알 수 있다.

2. vi /etc/default/grub

부팅 시 rename하고 있으므로 부트로더 설정을 수정해야한다.

before

after

파일을 열면 GRUB_CMDLINE_LINUX= 이 적혀있는 라인을 볼 수 있는데, 해당 라인에 after 이미지와 같이 "net.ifnames=0 biosdevname=0" 을 써준다.

만약 해당 라인에 이미 무언가 써져있다면 그 뒤에 이어서 쓰면 된다.

3. grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

설정을 바꿔준 후, grub 설정파일을 다시 생성한다.

완료되면 위와 같이 done 메세지가 보인다.

4. reboot

위 과정을 마친 후, 변경사항을 적용하기 위해 재부팅한다.

재부팅한 후, 다시 ifconfig 명령을 입력하면

위와 같이 네트워크 인터페이스명이 변경되어 보이는것을 확인할 수 있다.

참고사이트

https://dreamholic.tistory.com/100

Makefile

stdQ — Tue, 25 Jun 2024 11:03:30 +0900

Makefile이란

make빌드 방식은 gcc 빌드 방식을 대신하여 간단하게 빌드 할 수 있도록 해준다.

이때 Makefile은 make 빌드툴을 이용하여 프로그램을 빌드할 수 있도록 make문법에 맞게 작성하는 문서라고 할 수 있다.

gcc 빌드는 해본사람이라면 알겠지만 실행파일을 만드는데 필요한 소스파일이 적을 때엔 make빌드보다 간단하고 쉬워보이지만 필요한 파일이 많아질수록 점차 복잡해지고 오래걸린다는 것을 알 수 있다.

make빌드는 Makefile을 통해 복잡한 빌드과정을 간단하게 수행할 수 있다.

CROSS_COMPILE=/usr/lib/aarch64-linux-gun/aarch64-linux-gun-
CC=$(CROSS_COMPILE)gcc
TARGET=test
OBJS=test.o

all: $(TARGET)

$(TARGET): $(OBJS)
    $(CC) -o $(TARGET) $(OBJS)

%.o: %.c
    $(CC) -c -o $@ $<

clean:
    rm -rf $(TARGET) $(OBJS)

가장 기본적인 형태의 Makefile을 작성해보았다.

Makefile을 어떻게 작성하는지, 한 줄씩 알아보도록 할건데 그 전에 우선 할당 유형 연산자부터 알아보자.

할당 유형

Make는 Makefile을 쓰는 것을 단순화하기 위해 변수가 지원된다.

=, ?=, :=, ::=, +=, !=연산자 중 하나를 가지고 할당된다. 각 연산자의 차이점은 다음과 같다.

유형	설명
=	지연된 값을 변수에 할당한다. 변수가 사용될 때마다 변수의 값이 요구된다는 의미이다. 쉘 명령의 결과를 대입할 때 - 변수가 읽혀질 때마다 쉘 명령이 실행된다는 것을 잊지 마시라.
:= / ::=	이러한 대입은 변수값을 한 번만 처리하고 그 값을 저장한다. 단순하고 강력하다. 이런 유형의 할당은 디폴트로 선택되어야 한다.
?=	변수가 정의되지 않은 경우에만 :=역할을 한다. 그렇지 않은 경우는 아무것도 하지 않는다.
+=	더하기 대입 연산자이다. 변수가 미리 :=또는 ::=에 설정되어 있는 경우, 우변은 즉시 값으로 간주된다. 그렇지 않으면 지연된 값으로 간주된다.
!=	쉘 대입 연산자다. 우변은 즉시 평가되고 쉘에 전달된다. 결과는 좌변의 변수에 저장된다.

이제 예제 Makefile을 한 줄 씩 자세히 알아보자.

우선, CC는 컴파일러를 의미한다.

CC 뒤에 붙인 $(CROSS_COMPILE)이 크로스 컴파일러이다.

CROSS_COMPILE 경로에 해당 컴파일러에 대한 크로스 컴파일러가 있다.

컴파일러는 보통 컴파일 하는 시스템과 실행파일이 동작하는 시스템이 일치하는 '네이티브 컴파일러'겠지만, 임베디드에서는 조금 다르다.

임베디드 시스템의 경우, 코드를 작성하여 컴파일 하는 시스템(PC)과, 컴파일 후 생성된 실행파일이 동작하는 시스템(보드)이 다른 경우가 많은데, 이럴 때는 '크로스 컴파일러' 환경을 구축해야한다.

Makefile을 보다보면 CC를 포함하여 AR, AS, LD, NM, GCC, CPP, CXX, FC, RANLIB, READELF, STRIP, OBJDUMP, INSTALL등 여러 키워드가 보일 것이다. 이것은 전부 컴파일러들이며, 크로스컴파일을 할 수 있도록 한다.

그 다음으로 보이는 TARGET은 빌드 후 생성될 실행파일의 이름을 의미하고, OBJ는 오브젝트 파일을 의미한다.

빌드는 전처리 -> 컴파일 -> 어셈블 -> 링킹 의 과정을 거치는데, 이 중 어셈블 단계에서 전처리 된 소스파일을 통해 오브젝트 파일을 생성한다.

이 때 생성되는 오브젝트 파일을 지정하는 라인이다.

다음으론 all: $(TARGET) 이다.

all은 최종적으로 생성되는 target을 의미하는데, TARGET 이라는 실행파일을 생성한다는 의미이다.

TARGET에 test를 넣었다면 빌드 후, 최종적으로 test 실행파일이 생성됨을 의미한다.

그 밑에 또한 비슷한 구조로 다음과 같이 작성된것을 볼 수 있는데,

$(TARGET): $(OBJS)
    $(CC) -o $(TARGET) $(OBJS)

%.o: %.c
    $(CC) -c -o $@ $<

이는 이렇게 보면 이해하기 쉽다.

<target>: <dependency>
<command>

target을 생성하기 위해 dependency가 필요하고, 이 dependency를 가지고 command를 실행한다.

위의 예제로 다시 보면

TARGET을 생성하기 위해 OBJS 파일들이 필요해.
그 OBJS 파일들을 가지고 CC(크로스 컴파일러)를 통해 링킹해서 TARGET을 생성해.

이렇게 볼 수 있다.

dependency는 빌드 과정 참고.

전처리 파일(*.i)을 생성하기 위해서는 소스파일(*.c)이 있어야하고, 컴파일 파일(*.s)을 생성하기 위해서는 전처리 파일(*.i)이 있어야한다. 또 오브젝트 파일(*.o)을 생성하기 위해서는 컴파일 파일(*.s)이 있어야하고, 최종적으로 실행파일(*.out 또는 *.exe, ...)을 만들기 위해서는 오브젝트 파일(*.o)이 있어야한다.

참고로 전처리 파일과 컴파일 파일은 실제로 눈에 보이게 생성되지는 않는다.

그러면 그 다음라인은 어떻게 읽을 수 있을까

그런데 여기선 의미 모를 기호들이 보인다.

$@ 와 $< 이 보이는데 이 기호들은 무슨 의미를 가지고 있는지부터 알아보자.

$@ => <target>: <dependency> tab <command> 구조에서 target을 의미.
$< => <target>: <dependency> tab <command> 구조에서 현재 target의 첫 번째 dependency 파일을 의미.

그렇다면 이제 해당 라인을 읽을 수 있을 것이다.

오브젝트 파일을 생성하기 위해 소스 파일이 필요해.
그 소스 파일들을 가지고 CC(크로스 컴파일러)를 통해 어셈블해서 오브젝트 파일을 생성해.

마지막 라인이다.

clean:
    rm -rf $(TARGET) $(OBJS)

해당 라인은 clean 매크로를 의미한다.

가장 대표적이고 기본처럼 넣는 매크로이기도 하며, clean 빌드 규칙을 추가해 make 뿐만 아니라 make clean 커멘드를 사용할 수 있게 된다.

make clean 을 통해, 위에서 정의한것과 같이 실행 파일과 오브젝트 파일을 삭제할 수 있다.

PKG_CONFIG

위의 makefile에선 볼 수 없지만 linux에서 테스트 및 개발을 하다보면 설치된 라이브러리 등의 정보를 알아야 할 때가 있다. /usr/lib, /usr/share 등 여러 경로에 있으며 모든 라이브러리 경로를 외울 수 없기 때문에 pkg-config를 이용한다.

pkg-config는 설치된 라이브러리에 대한 다양한 정보를 출력한다.

C, C++ 컴파일러를 위한 매개변수
링커를 위한 매개변수
패키지 버전

실재 gcc를 이용하여 컴파일하는 경우 다음과 같이 작성한다.

$ gcc -o test test.c 'pkg-config --libs --cflags glib-2.0'

이러한 정보를 관리하는 파일을 '*.pc' 파일로 관리되며 경로는 /usr/lib/pkgconfig, /usr/share/ pkgconfig, /usr/local/lib/pkgconfig 등의 경로에 저장된다. PC파일 내용을 보면 아래와 같다.

기본적인 라이브러리 이름과 정보, 버전이 있고, 컴파일에 필요한 include 경로 Cflags와 link할 Libs 정보가 저장되어있다.

Makefile에서 보면 CFLAGS, LDFLAGS를 볼 수 있다. 이는 이 *.pc파일에서 있는 include 경로 Cflags와 link할 Libs 정보를 바탕으로 pkg-config를 실행하는 것이다.

추가 컴파일러 및 크로스컴파일러 옵션은 2024.06.15 - [Embedded SW 기초] - 컴파일러 & 크로스 컴파일 글에서 확인하면 된다.

참고사이트

https://80000coding.oopy.io/b553047b-42f6-4066-9f30-f4aef0b0503d

[make] Makefile 개념 및 사용법 정리

80000coding.oopy.io

https://80000coding.oopy.io/df141ab9-7fa5-40fe-97df-e6004cf6a3b9

Makefile을 만들기 위한 A to Z

1. 프로그램의 실행 순서

80000coding.oopy.io