USB 기능이 마이크로컨트롤러 속으로 들어가다
게재:2008년07월01일
리차드 퀸넬
USB는 그 이름에 걸맞게 범용 MCU에서 표준 직렬 인터페이스로서 RS-232 버스를 밀어내고 있다. 더 많은 디바이스들이 이전 MCU의 종단 디바이스 인터페이스들을 늘리기 위하여 호스트와 On-the-Go (OTG) 기능을 통합함에 따라 통합 USB의 기능도 늘어나고 있다. 최근 발표된 제품들은 USB가 오토모티브, 산업, 초저전력 가전 제품 같은 어플리케이션들을 타깃으로 한 보다 특수한 디바이스에도 잠식해 들어가고 있음을 보여준다.
신선한 솔루션
올해 임베디드 시스템 컨퍼런스에서 소개된 제품들은 MCU 벤더들이 얼마나 열성적으로 USB를 받아들이고 있는 지에 대한 예증이다. 두 ARM 공급업체인 Atmel과 Luminary Micro는 자신들의 제품 패밀리에 첨단 USB 기능들을 추가해왔다. ARM-9 코어를 기반으로 한 Atmel SAM9R64 MCU는 USB의 고속 480Mbit/s 모드에서 동작하는 종단 디바이스 설계를 타깃으로 한다. ARM Cortex-M3 코어를 기반으로 한 Luminary Micro의 Stellaris 패밀리는 USB 기능을 포함하고 있는 20개의 멤버들을 추가했다. 이 중 많은 것들이 호스트 컨트롤러와 OTG 기능 모두를 제공하고 있다. 그런 기능들은 Microchip Technology사의 PIC32 패밀리 내의 새로운 멤버들과 Microchip의 새 PIC23FJ256GI 패밀리 내의 10여 개의 16비트 MCU들에서도 나타난다.
그림 1: USB 기능 내장한 MCU 고속 호스트 및 On-the-Go 지원 기능도 등장하고 있다.
USB 기능을 현재까지는 실용적이지 않았던 어플리케이션 분야로 가지고 가는 것을 목표로 한 추가적인 제품들이 향후 수달 안으로 발표를 기다리고 있다. Texas Instruments의 MPS430 제품 마케팅 매니저 Kevin Belnap 씨는 TI가 초저전력 가전 영역을 해결하기 위해 빠른 시일 내로 제품들을 발표할 것이며, USB가 그 일부가 될 것이라고 밝혔다.
마찬가지로 Microchip사도 양산 가격이 1달러 밑으로 내려가는 초저가를 타깃으로 한, USB가 가능한 8비트 MCU 라인을 곧 내놓을 예정이다.
임베디드 컨트롤에서 USB의 역할은 계속 확대될 것으로 보인다.
USB 기능을 갖춘 일단의 MCU들을 공급하는 NEC Electronics America는 USB가 게임, 산업자동화, 빌딩 관리에 들어가는 것을 보고있다.
NEC 오토모티브 비즈니스 유닛의 마케팅 디렉터 David Stone 씨에 의하면 USB를 오토모티브 시장에 가져가는 것에 관한 관심도 증가하고 있다고 한다. “USB를 이용하여 소비자들이 USB 스틱으로부터 자신들의 오디오 파일들을 차량의 엔터테인먼트 시스템으로 다운로드 받도록 하는 데 대한 관심들이 있다”고 Stone 씨는 지적했다. “무선 USB를 이용하여 가정 내 서버에서 차고 안의 자동차로 비디오를 다운로드하고, 차량 내에서 그 비디오를 여러 장치에서 나누어 이용하도록 하는 것에 관한 논의도 시작되고 있다.”
드라이버
다수의 요소들이 MCU 커뮤니티 내에서 USB의 채택을 주도하고 있다. 그 한 가지가 임베디드 시스템을 위한 인터페이스 및 컨트롤 장치로서 PC 특히 랩탑의 사용이 늘어난 점이다. NEC의 다목적 MCU 전략 비즈니스 유닛의 시니어 엔지니어링 매니저인 Ray Shin 씨는 “어플리케이션이 PC에 연결되려면 USB를 가져야 한다. 랩탑은 더 이상 RS-232를 제공하지 않는다”고 말했다.
Belnap 씨도 이에 동의하면서 “컴퓨터들은 직렬 포트들을 떼어내고 있다. 그러므로 데이터 다운로드나 컨피규레이션을 위해 장비를 PC에 인터페이싱하려면 장비가 USB를 필요로 한다”고 말했다.
그러나 PC 인터페이스를 필요로 하지 않는 임베디드 어플리케이션들 조차도 USB를 채택하고 있다. Luminary Micro는 Stellaris 패밀리 멤버들을 발표하면서 산업 시장이 USB의 표준화된 커넥션과 핫스왑 기능 그리고 장치에 전원을 공급하는 능력에 흥미를 보이고 있다고 지적했다. CPU의 개입없이 DMA 인터페이스를 통해 메모리에 데이터를 보내는 USB 인터페이스의 능력은 마음을 끄는 또 다른 특징이다. 산업 시스템들은 이미 산업 시스템에 컨피규레이션 데이터를 다운로드하기 위해 플래시 메모리 스틱으로의 인터페이스로서 USB를 이용하고 있으며, PC의 이용없이 로그된 데이터를 되찾기 위해서도 이용하고 있다.
해결 과제들
USB 인터페이스의 속도와 유틸리티는 가격에 맞출 수 있지만 늘어난 설계 복잡성은 그렇지 않다. “USB는 꽤 복잡한 프로토콜”이라고 Belnap 씨는 말했다. “개발자들은 그것을 이용해 제 속도를 내게 하려면 제대로 된 툴들을 필요로 한다”면서 Belnap 씨는 MCU 벤더들은 소프트웨어, 툴, 레퍼런스 디자인들을 가지고 USB의 초보 사용자와 숙련된 사용자 모두의 필요를 해결해야 한다고 말했다.
그림 2: 보안 키 같은 다수의 새로운 어플리케이션들이 수요를 불러 일으키고 있다.
Microchip의 고성능 MCU 담당 마케팅 매니저인 Terry West 씨는 이에 동의하면서, MCU에 USB를 추가하는 것은 소프트웨어에 큰 충격을 줄 수 있다고 지적했다. “USB 호스트 스택 자체 만으로도 100Kbyte 이상의 이진 코드”라고 West 씨는 부연 설명했다.
USB는 또한 초저전력 가전 제품 같은 새로운 어플리케이션 영역들을 위해 설계할 때도 어려움이 있는 것으로 드러났다. 이는 USB가 PC 환경을 위해 개발된 것이기 때문이다. “초저전력 시스템들은 보통 단일 AAA 배터리 또는 코인셀로 동작한다”고 Belnap 씨는 말했다. “그래서 이들은 USB 인터페이스보다 더 낮은 전압에서 가동된다. 그러한 부분을 해결해야 한다. 또한, USB 인터페이스는 배터리 수명을 보존하기 위해 접속되어 있지 않을 때에는 전력을 낮출 필요가 있다.”
다행히도, MCU 벤더들은 자신들의 온칩 USB 주변 장치들을 위해 드라이버, 클래스 드라이버, 호스트, 디바이스, OTG 기능용 스택들을 포함한 완전한 소프트웨어 지원을 제공함으로써 고객들을 위하여 소프트웨어 복잡성과 다른 설계 문제들을 해결하고 있다. 이 벤더는 NEC와 Microchip에서처럼 소프트웨어를 자체적으로 개발하거나 Luminary Micro의 Stellaris 패밀리를 위한 Express Logic의 USBX 지원처럼 제삼의 공급업체와 함께 일할 것이다.
“고객들은 항상 우리가 그들의 돈을 어떻게 절약할 수 있게 해줄 것인가를 묻는다”고 NEC의 Shin 씨는 말했다. “그래서 우리는 풀 솔루션을 제공해야 한다.” 일반적인 USB 벤더 지원에는 소프트웨어 소스 코드, 레퍼런스 디자인, 개발 보드 및 툴셋이 포함된다.
<이번호 저널 2008년 7월 1일~15일>자에서 이 기사 및 다른 기사들도 찾아볼 수 있습니다.
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