Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법{Method for implementing .net component for controlling peripheral device in indutrial embeded controller loaded Windows CE}

본 발명은 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법에 관한 것으로, 특히, SOC(System On Chip)를 활용한 임베디드 컨트롤러 또는 컴퓨터에 MS Windows CE 운영 체제가 탑재된 시스템 환경에서의 장치 응용프로그램 개발 시, 주변 장치(peripheral device)의 제어에 있어서 디바이스 드라이버를 닷넷 컴포넌트화하여 하드웨어를 간단하게 제어할 수 있는 닷넷 컴포넌트의 구현 방법에 관한 것이다.

일반적으로 통합개발환경(Integrated Development Environment, IDE) 시스템이란 개발 생산성을 향상시키기 위해서 사용되는 시스템으로, 폼 디자이너, 코드 편집기, 컴파일러 등이 통합되어 통합적인 개발환경을 제공하는 시스템을 말한다.

이러한 통합개발환경 시스템은 위저드(Wizard) 방식으로 기본적인 코드 생성 형태를 지원하며, 위저드에서 생성되는 코드 형태는 템플릿을 이용하여 생성한 다.

한편, 닷넷 프레임워크(.NET Framework)는 XML 웹 서비스(Web Service), 마이크로소프트 윈도우 기반 응용 프로그램 및 웹 솔루션을 신속하게 작성하고 통합할 수 있게 해주는 광범위한 도구 모음이다.

이러한 닷넷 프레임워크는 마이크로 소프트 운영체제 제품군의 중요한 새 구성요소로서 보다 쉽게 시스템을 구축 및 배포하고 다른 네트워크 연결 시스템과 통합 할 수 있는 차세대 윈도우 기반 응용프로그램의 기초이다.

최근에 닷넷 프레임워크를 사용자들이 선호하는 추세이고, 닷넷 프레임워크를 적용함으로써, 컴퓨터에 제공하는 안정성과 사용 편의성, 그리고 기타 시스템 연결기능이 향상되고, 성능, 보안 및 안정성 부문의 개선을 통해 소프트웨어 개발자와 시스템 관리자가 보다 쉽게 시스템을 구축 및 유지 관리할 수 있도록 하였다.

이러한 닷넷 프레임워크는 거의 모든 언어로 작성할 수 있고, 메모리 관리, 보안관리, 오류 처리 등과 같은 일반 코드 작성 작업을 도와주어 프로그램을 단순화하도록 하는 공용 언어 런타임과, 개발자가 자신의 소프트웨어 기능을 보다 신속하게 확장할 수 있도록 도와주는 일련의 기능이 미리 패키지화되어 있도록 한 닷넷 프레임워크 클래스 라이브러리(Class Library)로 구성되기 때문에 통합개발환경 시스템에 적용가능하다.

종래의 통합개발환경 시스템에서 장치 응용프로그램을 작성하는 경우 작성된 응용프로그램이 하드웨어를 정상적으로 구동하는지를 확인하기 위하여 임베디드 콘트롤러에 프로그램을 다운로드하여 실행한다.

여기서, 디바이스 드라이버를 구동하기 위한 라이브러리를 파일로 다운로드해야 하는데, 이를 위해서는 라이브러리를 사용하기 위한 코드, 예를 들면, 인터페이스 추출코드 등을 직접 입력해야 한다.

또한, 함수형태의 인터페이스를 지원하기 때문에 사용자 매뉴얼을 참조하여야 하는 등의 전문지식이 요구되므로, 디바이스 드라이버의 직접 호출 및 구현이 어려운 문제점이 있다.

더욱이, SOC에서 제공하는 주변장치 기능을 지원하는 경우에는 2~3가지의 부분적인 지원만 가능하기 때문에 사용상 제한이 따른다.

아울러, 상술한 바와 같이 라이브러리를 사용하기 위한 코딩량이 많아 작업시간이 많이 소요되고, 전문지식이 요구되기 때문에 개발자가 바뀌거나 기술을 습득하는 경우에 많은 제한사항이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 디바이스 드라이버를 닷넷 컴포넌트화하여 통합개발환경에서 디바이스 드라이버의 직접 호출 및 구현이 용이하고 다양한 주변장치를 간단하게 제어할 수 있는 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 개발자의 컴퓨터와 접속되고 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법에 있어서, 상기 개발자의 컴퓨터를 이용하여 제어대상 주변장치에 대응하는 닷넷 컴포넌트를 설정하는 설정 단계와; 런타임(run time)시 상기 닷넷 컴포넌트에 포함되어 상기 주변장치를 제어하기 위한 디바이스 드라이버가 설치 및 등록되는 설치 단계와; 상기 설정된 컴포넌트를 실행하여 그에 대응하는 디바이스 드라이버를 호출하는 호출 단계와; 상기 호출된 디바이스 드라이버와 상기 제어대상 주변장치의 인터페이스 매핑을 수행하는 매핑 단계와; 상기 호출된 디바이스 드라이버를 구동하여 상기 제어대상 주변장치의 제어를 실행하는 실행 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 실행 단계 이전에 실행환경이 적합한지를 인증하는 인증 단계를 추가로 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 설정 단계는, 상기 개발자 컴퓨터의 통합개발환경에 주변장치 제어용의 닷넷 컴포넌트를 등록하는 등록 단계와; 상기 컴포넌트의 속성, 메소드, 이벤트를 입력하는 입력 단계;를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 컴포넌트는 GPIO(General Purpose Input/Output), PWM(Pulse Width Modulation), ADC(Analog-Digital Convertor), I2C(Inter Integrated Circuit), Watchdog, Sound, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), SPI(Serial Peripheral Interface) 및 Input Counter 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 컴포넌트는 상기 임베디드 컨트롤러의 SOC(System On Chip)에서 제공하는 주변장치에 대한 제어기능을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법은 디바이스 드라이버를 닷넷 컴포넌트화함으로써, 편리한 인터페이스 지원으로 속성(속성, 이벤트, 메소드)설정이 간편하여 컴포넌트를 직관적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 설정에 대응하는 코드(Import선언 코드 등)를 자동생성하여 프로그램 코딩량을 경감시켜 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주변장치를 제어하기 위한 디바이스 드라이버를 닷넷 컴포넌트 내부에 포함하고 있어 런타임에 디바이스 드라이버가 설치 및 등록되고 실행하는 구조로 구성되어 닷넷 컴포넌트만 업데이트함으로써 디바이스 드라이버의 업데이트가 자동으로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법을 적용한 통합개발환경 구성도이고, 도 2는 도 1의 장치 응용프로그램 개발용 임베디드 콘트롤러의 아키텍처 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 개발자 PC(100)는 USB 방식으로 임베디드 콘트롤 러(200)에 접속되고, MS Visual Studio IDE와 같은 통합개발환경에서 개발하고자 하는 장치의 응용 프로그램을 작성하여 임베디드 콘트롤러(200)로 업로드 한다.

임베디드 콘트롤러(200)는 SOC로 구성되어 운영체제로서 MS Window CE가 탑재되는데, SOC는 GPIO, PWM, ADC, I2C, Watchdog, Sound, UART, SPL, Counter의 기능이 제공된다.

임베디드 콘트롤러(200)는 개발자 PC(100)로부터 작성된 장치 응용 프로그램이 다운로드되면, 도 2에 도시된 바와 같은 아키텍처로 구성된다.

여기서, 작성된 장치 응용프로그램에 포함된 닷넷 프레임워크 컴포넌트는 하드웨어 제어 클래스와, 연동되는 디바이스 드라이버 또는 Native DLL이 포함되고, 임베디드 콘트롤러(200)의 운영체제(OS)의 상위에 탑재된다.

이와 같이 디바이스 드라이버가 닷넷 프레임워크 컴포넌트 내부에 포함되어 있기 때문에 런타임에 디바이스 드라이버가 설치 및 등록되어 구동되며, 디바이스 드라이버의 업데이트가 자동으로 이루어질 수 있는 구조이므로, 개발자는 닷넷 컴포넌트만 업데이트 하면 된다.

여기서, 하드웨어 제어 클래스는 임베디드 콘트롤러(200)의 하드웨어 제어포트(210) 또는 SOC에서 제공하는 기능들에 대응하여 GPIO 클래스, PWM 클래스, ADC 클래스, I2C 클래스, dog 클래스, Sound 클래스, UART 클래스, SPI 클래스, Counter 클래스를 포함하며, 이외에도 상기 SOC에서 제공 가능한 기능들에 대응하여 확장하여 구성할 수 있다.

보다 상세하게는 GPIO 클래스는 임베디드 콘트롤러(200)의 확장용 포트인 하 드웨어 제어포트(210)를 제어하며, 입력/출력 모드 제어가 가능하여 간이 자동화 주변기기의 제어가 가능하다.

PWM 클래스는 SOC 내부의 PWM을 제어하며, PWM의 제어 및 관련 파라미터의 설정할 수 있다.

ADC 클래스는 여러 채널의 입력을 가지는 SOC 내부의 ADC를 제어한다.

Sound 클래스는 WMA, WAV, MP3, AVI 등의 다양한 사운드 파일이 플레이되도록 제어한다.

UART 클래스는 시리얼 통신 프로그램을 빠르게 구현할 수 있도록 지원되는 것으로 자체 프로토콜의 내장으로 에러 검사 및 수신 루틴의 프로그램을 간소화할 수 있다.

그외 I2C 클래스, Watchdog 클래스, SPI 클래스, Counter 클래스는 각각 SCO에서 제공하는 기능을 제어한다.

이러한 닷넷 프레임워크 컴포넌트는 개발자 PC(100)의 장치 응용프로그램 통합개발환경과 연동된다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법은 개발자 PC(100)를 이용하여 제어대상 주변장치에 대응하는 컴포넌트를 설정하는 설정 단계(단계 S301 및 단계 S302)와, 런타임(run time)시 디바이스 드라이버가 설치 및 등록되는 설치 단계(단계 S303 및 단계 S304)와, 상기 설정된 컴포넌트를 실행하여 그에 대응하는 디바이스 드라이버를 호출하는 호출 단계(단계 S305)와, 상기 호출된 디바이스 드라이버와 제어대상 주변장치의 인터페이스 매핑을 수행하는 매핑 단계(단계 S306)와, 상기 호출된 디바이스 드라이버를 구동하여 상기 제어대상 주변장치의 제어를 실행하는 실행 단계(단계 S307 내지 단계 S310)를 포함한다.

보다 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법은 먼저, 개발자 PC(100)의 통합개발환경에 주변장치 제어용의 닷넷 컴포넌트를 등록한다(단계 S301).

여기서, 등록되는 닷넷 컴포넌트들은 임베디드 콘트롤러(200)의 SOC에서 제공하는 기능을 포함한 주변장치를 제어하기 위한 디바이스 드라이버를 닷넷 프레임워크를 이용하여 컴포넌트화한 것으로서, GPIO, PWM, ADC, I2C, Watchdog, Sound, UART를 포함한다.

이러한 닷넷 컴포넌트들은 현재 SOC상에 보편으로 구현된 것들로서, 추후 SOC 기능의 확장에 의하여 재구성할 수 있다.

도 4는 개발자 컴퓨터(100)의 통합개발환경에서 구현된 본 발명의 실시예에 따른 닷넷 컴포넌트의 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 개발자 PC(100)에 등록된 컴포넌트들은 MS Visual Studio IDE의 에드온 라이브러리(add-on library)로서 제공되기 때문에 개발자에게 편리한 인터페이스를 지원한다.

다음으로, 통합개발환경에 등록된 컴포넌트들을 이용하여 개발자가 원하는 구성을 만드는데, 이때 제어대상 주변장치를 구동하기 위한 컴포넌트의 속성을 설정한다(단계 S302).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 닷넷 컴포넌트의 속성창의 예시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 해당 컴포넌트 클래스의 속성, 메소드, 이벤트를 입력하면, 그에 대응하는 프로그램 코드가 작성되는데, 디바이스 구동시 사용되는 코드, 예를 들면, Import 선언 코드를 자동으로 생성한다. 따라서, 개발자는 컴포넌트들을 직관적으로 사용할 수 있다.

이와 같이 작성된 장치 응용프로그램을 실행하면, 기 작성된 장치 응용 프로그램이 임베디드 콘트롤러(200)로 업로드된다(단계 S303).

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 닷넷 컴포넌트의 클래스는 임베디드 콘트롤러(200)의 운영체제와 디바이스 드라이버의 상위 계층에 탑재되는데, 상기 닷넷 컴포넌트에 포함되어 상기 주변장치를 제어하기 위한 디바이스 드라이버가 설치 및 등록된다(단계 S304).

여기서, 해당 컨포넌트가 실행되면, 제어대상 주변장치에 해당하는 컴포넌트에 대응하는 디바이스 드라이버(또는 Native DLL)가 호출된다(단계 S305).

다음으로, 호출된 디바이스 드라이버의 구동을 위하여 제어대상 주변장치와 디바이스 드라이버의 인터페이스 매핑이 수행된다(단계 S306).

즉, 해당 컴포넌트의 클래스에 의해 설정된 속성, 메소드, 이벤트에 대응하는 제어대상 주변장치가 디바이스 드라이버와 인터페이스 매핑된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법의 인터페이스 매핑을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, GOIP 클래스를 통한 인터페이스 매핑은 포트방향제어 속성, 데이터 포트의 읽기 및 쓰기 속성, WTACH START 및 STOP 메소드 포트와, 이벤트 포트 등의 외부 인터페이스와 해당 디바이스 드라이버의 속성, 메소드, 이벤트 포트가 연동되도록 매핑된다.

도 6에는 GOIP 클래스에 대한 예가 도시되었으나, 각 클래스들에서 설정된 속성, 메소드, 이벤트에 대응하는 제어대상 주변장치와 디바이스 드라이버의 인터페이스 매핑이 이루어진다.

다음으로, 컴포넌트들이 적합한 사용자에 의해 실행되는지를 판별하기 위하여 실행환경이 적합한지를 인증처리를 수행한다(단계 S307).

이러한 인증처리는, 예를 들면, 임베디드 콘트롤러(200)를 인식할 수 있도록 특정된 장치 아이디와 클래스 내부에 설정된 장치 아이디를 비교함으로써 수행될 수 있는데, 이는 상기 클래스들이 지정된 임베디드 콘트롤러(200)에서만 동작하도록 하기 위한 것이다.

여기서, 인증처리는 특정 프로그램의 정품여부 및 복사방지를 위하여 프로그램의 실행시 한번만 실행하는 것이 일반적이지만, 본 발명에서는 디바이스 드라이버를 실질적으로 실행하기 전 단계에서 지속적으로 수행되도록 반복 루프(단계 S307 내지 단계 S310)로 구성된다.

단계 S307의 인증결과, 실행환경이 적합하다고 판단된 경우, 해당 디바이스 드라이버를 구동하여 제어대상 주변장치에 대한 하드웨어 제어가 실행된다(단계 S308).

단계 S307의 인증결과, 실행환경이 적합하다고 판단되지 않은 경우, 즉, 클래스가 특정되지 않은 임베디드 콘트롤러(200)에서 수행되는 불법 사용인 경우에는 에러 메시지를 출력하고 종료된다(단계 S309).

다음으로, 개발자에 의해 작성된 장치 응용프로그램의 수행중 동일 주변장치를 재호출하는 경우(단계 S310)에는 단계 S307로 복귀하여 실행환경에 대한 인증처리를 다시 수행한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법을 적용한 통합개발환경 구성도이다.

도 2는 도 1의 장치 응용프로그램 개발용 임베디드 콘트롤러의 아키텍처 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법을 나타낸 순서도이다.

도 4는 개발자 컴퓨터의 통합개발환경에서 구현된 본 발명의 실시예에 따른 닷넷 컴포넌트의 예시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 닷넷 컴포넌트의 속성창의 예시도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 Windows CE가 탑재된 산업용 임베디드 컨트롤러에서 주변장치의 제어를 위한 닷넷 컴포넌트의 구현 방법의 인터페이스 매핑을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 개발자 PC 200 : 임베디드 콘트롤러

210 : 하드웨어 제어포트