글 | 스테판 지잘라 (Stephan Zizala) 박사 산업용 및 멀티마켓 마이크로컨트롤러 담당 선임이사 인피니언 테크놀로지스

2012년 초에 인피니언(Infineon)은 자사 최초의 ARM^® 기반 마이크로컨트롤러 제품인 XMC4000을 출시했다. ARM Cortex M4 프로세서를 적용하기로 결정했을 때 몇 가지 염려되는 점이 없었던 것은 아니다. 규격화된 제품이 됨으로써 다른 ARM짋 Cortex™ M4 기반 마이크로컨트롤러 제품으로 대체될 수 있지 않을까? 그러면 가격 경쟁이 일어나지 않을까? 이제 우리는 이에 대한 대답을 알고 있다. 적은 컴퓨팅 성능, 하나의 USB 인터페이스, 소수의 ADC 채널만을 필요로 하는 애플리케이션에서는 가격 경쟁을 피할 수 없을 것이다. 하지만 XMC4000은 규격화된 제품과는 훨씬 거리가 있는 제품이다. 이들 제품은 산업용 드라이브, 신재생 에너지, 공장 자동화에 이용할 수 있도록 고도로 최적화된 제품들이다. 그리고 여기서 최적화라는 의미는 까다로운 애플리케이션에서 요구되는 신뢰성, 품질, 실시간 성능을 제공한다는 것뿐만 아니라 첨단 기능의 주변장치들을 제공하므로 고객이 목표 애플리케이션의 특정 요구에 적합하게 이들 주변장치들을 구성할 수 있다는 것이다.
그런데 단순한 로우엔드 마이크로컨트롤러를 필요로 하는 애플리케이션이나 강력한 고성능 마이크로컨트롤러를 필요로 하는 애플리케이션이나 한 가지 공통점이 있다. 그것은 바로 애플리케이션을 혁신하기 위해서는 소프트웨어 복잡성이 높아진다는 것이다. 에너지 효율, 연결성, 안전성, 저전력 등과 같은 임베디드 분야의 애플리케이션 경향을 살펴보면 모든 애플리케이션이 더욱 더 향상된 소프트웨어를 필요로 한다는 것을 알 수 있다. 이는 강력한 주변장치를 최대한 활용하고, 프로토콜 스택이 서로 매끄럽게 동작하도록 하고, 공장 자동화에 요구되는 새로운 안전성 표준을 충족하고, 슬립 모드에서 동작 모드로 매끄럽게 전환하는 알고리즘이다. 뿐만 아니라 무어의 법칙에 따라서 갈수록 더 강력하면서도 경제적인 가격대로 이용할 수 있는 마이크로컨트롤러들이 등장할 것이다. 그러는 만큼 임베디드 소프트웨어 개발자들은 자신의 목표 시장에 이용하도록 더욱 더 혁신적인 소프트웨어를 개발할 수 있을 것이다.
소프트웨어 복잡성을 낮추기 위한 반도체 업계의 전통적인 방법은 표준 코어, 하드웨어 추상화 레이어, 샘플 코드를 포함하는 참조 디자인을 이용하는 것이었다. 하지만 표준 코어를 이용하면 소프트웨어 개발자가 주변장치를 고려해야 하고 다수의 소프트웨어 모듈을 매끄럽게 동작하도록 통합하는 문제를 고려해야 하는 부담이 있다. 하드웨어 추상화 레이어는 애플리케이션이 강력한 주변장치를 필요로 하지 않을 때에만 효과적일 수 있다. 샘플 코드를 포함하는 참조 디자인은 검증된 솔루션을 제공하나 소프트웨어 개발자가 이 샘플 코드를 특정한 애플리케이션 요구에 적합하게 맞춤화하려고 하면 작업이 복잡해진다. 뿐만 아니라 2개 이상의 소프트웨어 예시를 결합하는 작업은 훨씬 까다로울 수 있다.
인피니언은 이러한 문제를 일으키지 않으면서 오늘날 산업용 애플리케이션의 복잡성을 관리할 수 있는 기법을 제시한다. 바로 DAVE™ 통합 개발 환경(Integrated Development Environment)이다. 첫째, DAVE는 사전에 정의된 소프트웨어 컴포넌트인 DAVE Apps를 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 이용해서 하이 레벨 애플리케이션 모델로 구성하고 결합할 수 있다. 둘째, DAVE가 주변장치 활용을 극대화하도록 하는 첨단 알고리즘을 이용해서 애플리케이션 모델을 마이크로컨트롤러로 맵핑하고 C 코드를 생성한다. 셋째, 이 C 코드를 DAVE 내에서 수정하고, 컴파일하고, 디버깅할 수 있다. Eclipse 프레임워크를 기반으로 한 DAVE는 서드파티 툴로 확장할 수 있으며, DAVE SDK를 이용함으로써 사전에 정의된 DAVE Apps를 수정하거나 새로운 Apps를 작성할 수 있다. 이와 같은 혁신적인 기법을 이용할 수 있는 것은 마이크로컨트롤러가 이와 같이 할 수 있도록 설계되었기 때문이다. XMC4000은 고도로 구성 가능성이 뛰어난 주변장치들을 제공하는 모듈러 아키텍처를 기반으로 함으로써 이들 주변장치를 중심적 연결 매트릭스를 통해서 소프트웨어로 인터커넥트 할 수 있다. 이와 같은 구조를 바탕으로 함으로써 DAVE가 하이 레벨 애플리케이션 모델에 상응하게 마이크로컨트롤러를 자동으로 구성할 수 있다.
소프트웨어 컴포넌트를 기반으로 한 이와 같은 좀더 추상적인 개발 방법론을 이용함으로써 임베디드 소프트웨어 개발자들이 애플리케이션을 작성하고, 이를 XMC4000 제품 간에 편리하게 이식할 수 있다. 또한 주변장치 구현에 관련된 세세한 사항을 신경 쓰지 않아도 되며 그러면서도 애플리케이션 최적화 주변장치들을 최대한 활용할 수 있다. 앞으로 이를 위해서 이용 가능한 솔루션들을 추가해 나갈 예정이며, 특히 서드파티 Apps를 제공할 것이다.  ES