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아두이노 멀티 태스킹을 위한 수퍼루프 방식과 FreeRTOS 방식의 비교 분석
Comparative Analysis between Super Loop and FreeRTOS Methods for Arduino Multitasking 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.18 no.6, 2018년, pp.133 - 137  

공동환 (한양사이버대학 기계자동차공학부) ,  신승중 (한세대학교 ICT디바이스학과)

초록
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아두이노는 소형 마이컴으로 다양한 산업에 사용되고 있으며 특히, 오픈소스 하드웨어 IoT 디바이스로 널리 사용되고 있다. 아두이노의 멀티태스킹 방식은 크게 수퍼루프 타이밍과 RTOS 쓰레드 방식으로 나뉘며 수퍼루프 타이밍 방식은 구현이 단순하고 이해하기 쉽다는 장점이 있지만 하나의 작업이 길어지면 다음 작업의 실행에 영향을 줄 수 있다는 단점을 가진다. 또 RTOS 쓰레드 방식은 다른 작업시간에 영향을 받지 않고 실행할 수 있다는 장점을 갖지만 소형 마이컴인 아두이노는 쓰레드의 개수가 늘어나면 쓰레드의 컨텍스트 스위칭타임으로 수퍼루프 타이밍 방식에는 없는 부가 시간이 발생하는 단점이 있다. 본 논문은 이와 같은 서로 다른 특징들을 분석하기 위하여 아두이노 우노 R3와 FreeRTOS를 사용하였으며 실험을 위한 태스크는 빌트인 LED 포트에 8000번의 디지털 신호를 보내도록 작성하였다. 같은 크기의 태스크를 두 방식으로 실행하면 수퍼루프 방식이 FreeRTOS 멀티태스킹 보다 3ms 빠른 실행을 보인다. 여러 개의 태스크를 동시에 실행하면 수퍼루프 방식의 태스크는 순차 실행으로 첫 태스크와 마지막 태스크의 실행시간 차가 크게 나타나며 FreeRTOS 방식은 모두 중첩되어 동시에 실행 가능하지만 30ms 정도의 컨텍스트 스위칭타임의 실행 시간지연이 발생한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Arduino is a small microcomputer that is used in a variety of industry fields and especially is widely used as an open source hardware IoT device. The multi-tasking method of Arduino is divided into super loop timing and RTOS thread method. The super loop timing method is simple and easy to understa...

주제어

#IoT   #Arduino   #FreeRTOS   #RTOS   #Multitasking   #Analysis  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 아두이노의 멀티태스킹을 위한 비RTOS 방식인 수퍼루프 방식과 RTOS 방식인 아두이노로 포팅(porting)된 AVR용 오픈소스 기반의 FreeRTOS를 사용하여 각 방식의 특징과 장단점을 비교한다. 또 각 방식의 특징들로 발생할 수 있는 소프트웨어적인 이슈를 정리하고 성능을 분석함으로서 아두이노의 멀티태스킹 구현 시 발생할 수 있는 문제들을 미연에 방지하고자 한다.[1],[4]
  • 향후 계획으로는 소형 컴퓨터와 오픈소스 하드웨어에서 멀티태스킹만큼 중요한 이슈 중 하나가 효율적인 네트워크 데이터 전송이다. 소형 컴퓨터에서 대용량 네트워크 전송 시 발생되는 부하테스트를 통해 전송 속도를 확인하고 효율적인 전송을 위한 설계 연구를 진행하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
오픈 소스란? 오픈 소스(Open Source)는 전 세계 누구나 쉽게 자유롭게 소프트웨어를 개발하고 개발에 참여할 수 있도록 리차드 스톨만(Richard Stallman)이 주축이 되어 시작된 사회운동으로 오픈소스 라이선스를 통칭하는 용어이다. FreeRTOS는 오픈소스 운영체제 중 하나로 마이크로컨트롤러(MCU)에 사용하기 적합하도록 개발되었으며 실시간 운영체제의 뛰어난 이식성과 멀티태스킹 기능을 제공한다.
오픈 소스인 FreeRTOS의 특징은? 오픈 소스(Open Source)는 전 세계 누구나 쉽게 자유롭게 소프트웨어를 개발하고 개발에 참여할 수 있도록 리차드 스톨만(Richard Stallman)이 주축이 되어 시작된 사회운동으로 오픈소스 라이선스를 통칭하는 용어이다. FreeRTOS는 오픈소스 운영체제 중 하나로 마이크로컨트롤러(MCU)에 사용하기 적합하도록 개발되었으며 실시간 운영체제의 뛰어난 이식성과 멀티태스킹 기능을 제공한다.[7],[9]
아두이노의 특징은? 아두이노는 소형 마이컴으로 다양한 산업에 사용되고 있으며 특히, 오픈소스 하드웨어 IoT 디바이스로 널리 사용되고 있다. 아두이노의 멀티태스킹 방식은 크게 수퍼루프 타이밍과 RTOS 쓰레드 방식으로 나뉘며 수퍼루프 타이밍 방식은 구현이 단순하고 이해하기 쉽다는 장점이 있지만 하나의 작업이 길어지면 다음 작업의 실행에 영향을 줄 수 있다는 단점을 가진다.
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참고문헌 (12)

  1. Z. Cheng, Y. Li, and R. West. Qduino: A multithreaded arduino system for embedded computing. In Proceedings of the 36th IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS 2015), San Antonio, Texas, December 2015. 

  2. Dong-Hwan Gong, "A Study on Open Source Hardware Performance for IoT Devices", Hansei Univ, 2017. 

  3. T. P. Baker. Stack-based scheduling for realtime processes. Real-Time Systems, 3(1):67-99, April 1991. 

    상세보기 crossref

  4. Galadima and A. Adamu, "Arduino as a learning tool", 2014 11th International Conf. on Electronics, Computer and Computation, pp. 1-4, Sep. 2014. 

  5. OSHA(Open Source Hardware Association), https://www.oshwa.org/ 

  6. Y. Chemin, N. Sanjaya, P. K. N. C. Liyanage, "An Open Source Hardware & Software online raingauge for real-time monitoring of rainwater harvesting in Sri Lanka." Symposium on Mainstreaming Rainwater Harvesting as a Water Supply Option, 2014. 

  7. Freertos port for arduino. https://github.com/greiman/FreeRTOS-Arduino 

  8. Arduino scheduler library. https://www.arduino.cc/en/Reference/Scheduler 

  9. Nicolas Melot, "Study of an operating system : FreeRTOS", http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/FreeRTOS_Melot.pdf 

  10. FreeRTOS, http://www.freertos.org 

  11. Arduino Playground. http://playground.arduino.cc/ 

  12. Wikipedia, https://www.wikipedia.org/ 

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