1일차

2025.03.04

 

수업을 진행하기 전 C언어 코딩 실력 정도를 가늠하기 위한 문제 풀이를 하였다.

 

주어진 문제는 다음과 같다.

 

c언어사전TEST.hwp

0.13MB

 

 

강의 목적

모든 전자 제품에서 반드시 사용되고 있는 마이크로컨트롤러(MCU) 구조 및 동작 방식 등의 하드웨어에 대한 기본 지식과 C 언어를 이용한 MCU 프로그램 작성 방법을 배워 임베디드 시스템을 구현하는 실무 능력을 배양

 

오늘의 학습 목표

1. AVR 소개

2. 브레드 보드 + ATmega128a + LED + BUTTON 조립

3. 개발 환경 Setup

4. LED 제어

 

• 마이크로프로세서 (uP)

– 중앙처리장치(CPU)를 하나의 IC 칩으로 집적시켜 만든 반도체 소자

    • uP는 CPU를 구현하는 한 방법

– 1969년 인텔의 4비트 uP인 4004에서 시작

– 4004는 약 2,300 개 TR 사용, i7은 약 22억 개 TR 사용

 

• 마이크로컨트롤러 (uC)

– uC = uP + 메모리 + 입출력 인터페이스

– 컴퓨터의 메인보드와 하드디스크 기능을 하나의 IC 칩으로 집적시켜 만든 반도체 소자

– 단일 칩 마이크로컴퓨터, 마이컴

– 작고 간단한(마이크로) 제어장치(컨트롤러)를 만들기 위한 목적으로 특화된 마이크로프로세서의 한 종류

 

• uC의 장점

– 제품의 소형화 경량화

– 저렴한 가격

– 신뢰성 향상

– 융통성

 

• uC의 단점

– 낮은 처리 능력

– 범용성 부족

 

• ATmega128 + 크리스탈 + 전원

– 8MHz로 동작시키기 위해서는 크리스탈도 필요하지 않음

– 여기서는 16MHz로 동작

 

직렬 통신 – 동기식

• 여러 번에 걸쳐 전송되는 데이터 비트 구분을 위해 별도의 동기화 클록 사용

– SPI, I2C

 

 

직렬 통신 – 비동기식

• 전송 속도를 약속하여 사용하고 별도의 클록을 사용하지 않음

– 동일한 속도로 송수신 하지 않으면 잘못된 데이터가 전달

– UART

 

• 전이중 방식 (full duplex)

– 송수신을 위해 2개의 연결선 사용

– 송수신 동시에 가능

 

• 반이중 방식 (half duplex)

– 송수신을 위해 1개의 연결선 사용

– 송수신 동시에 불가능

 

 

교차 개발 환경

 

• 하드웨어 수준에서 지원되는 명령어의 개수로 구분

– CISC :

    • 복잡한 명령을 한 번에 처리 가능하지만 하드웨어는 복잡해짐

    • 명령어에 따라 필요로 하는 클록의 수가 다름

 

– RISC :

    • 하드웨어는 간단하지만 복잡한 명령을 여러 번의 간단한 명령으로 처리

    • 명령어가 동일한 수의 클록을 필요로 하므로 파이프라인 도입이 간단

 

• 폰 노이만 구조

– 명령어와 메모리가 하나의 메모리에 저장

– 상대적으로 느린 메모리 속도에 의한 병목 현상

 

• 하버드 구조

– 명령어와 메모리를 전용의 메모리에 나누어 저장

– 하드웨어는 복잡해지지만 병목 현상 해소의 한 방법

 

 

• ROM과 RAM : 전원이 주어지지 않을 때 기록된 내용의 보존 여부로 구분

• SRAM과 DRAM : RAM을 만드는 방식에 따라 리프레시의 필요 여부로 구분

 

 

아트멜 사의 마이크로컨트롤러

• 8051

– 인텔이 1980년 발표한 8비트 마이크로컨트롤러

– CISC 구조를 사용

– 다양한 호환 마이크로컨트롤러가 생산되고 있으며 아트멜도 호환 제품을 생산

 

• ARM Cortex-M

– ARM의 아키텍처를 사용하고 아트멜에서 제작하는 32비트 마이크로컨트롤러

– Cortex-M0, Cortex-M+, Cortex-M3, Cortex-M4, Cortex-M7 등

– SAM (Smart ARM-based Microcontroller unit) 시리즈

 

• AVR

– 1996년 아트멜이 발표한 고유의 아키텍처를 사용한 8비트 마이크로컨트롤러

– ATmega128은 AVR Mega 시리즈에 속함

 

• 왜 AVR인가?

– AVR, 8051, PIC 등이 대표적인 8비트 마이크로컨트롤러

– 8비트 마이크로컨트롤러는 간단한 구조를 가지므로 학습용으로 적합함

– AVR은 그 중 가장 최근에 발표된 아키텍처를 사용

– AVR을 위한 다양한 예제를 온라인 상에서 찾아볼 수 있음

– 아두이노 역시 AVR을 기본으로 함

 

• 왜 ATmega128인가?

– 메가 시리즈 중 가장 적은 핀, 28핀의 ATmega328은 핀 부족으로 주변장치 연결에 제약이 있음

– 메가 시리즈 중 가장 많은 핀, 100핀의 ATmega2560은 동일한 기능을 2개 이상의 핀을 통해 제공하고 있음

– 64핀의 ATmega128은 메가 시리즈 마이크로컨트롤러의 모든 기능을 중복 없이 제공

 

저항(Register)

- 전류의 흐름을 막는 것 (정격 전류, 전압)

- 사용자가 원하는 전류, 전압을 얻기 위해서 사용

 

검정 : 0

갈색 : 1

빨강 : 2

주황 : 3

노랑 : 4

초록 : 5

파랑 : 6

보라 : 7

회색 : 8

흰색 : 9

금 은

 

330옴 : 주황 주황 갈색

100옴 : 갈색 검정 갈색

1k옴 : 갈색 검정 빨강

10k옴 : 갈색 검정 주황 

4.7k옴 : 노랑 보라 빨강

 

 

Atmel Studio

 

/*
 * 01.LED_CONTROL.c
 *
 * Created: 2025-03-04 오후 4:25:29
 * Author : microsoft
 */ 

#define F_CPU 16000000UL // 16MHZ Unsigned Long
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h> // _delay_ms, _delay_us 헤더파일

int main(void)
{
	DDRA = 0b11111111; // PORTA를 출력 모드(1)로 설정
	
    while (1) 
    {
		PORTA = 0b11111111; // LED 8개 all on
		_delay_ms(1000);
		PORTA = 0b00000000; // LED 8개 all off
		_delay_ms(1000);
    }
	return 0; // main 함수는 int type을 리턴하는 함수
			  // 0의 의미는 error없이 정상 종료
}

 

<실행결과>

https://youtube.com/shorts/pKmE1CbuFnc