Ch1-5. 회로도 - 1
주요 소자에 대해
이제 실제 하드웨어 회로에 대해 알아보자.
임베디드 소프트웨어를 개발하기 위해서는 필수적으로 회로도를 읽을수 있어야 한다.
전부를 다 이해할 필요는 없다. 소프트웨어를 개발하기 위해 필요한 것들만 알면 된다.
이 글에서는 그 필요한 것들만 이야기하고자 한다.
우선은 기본적인 소자에 대해 알아보자.
이미 우리는 저항(R)이 무엇인지에 대해 알아보았다.
다른 소자에 대해서 간단히 개념만 파악해보자.
축전기(capacitor)
아래는 커패시터 실물 사진들이다.
그림 출처: https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=91428기호는 C로 표시한다. 저항이 전류의 흐름에 거스르는 소자인 반면, 축전기는 전하를 저장하는 소자다.
저장하는 용량 즉 전기 용량 단위은 F(Farad)을 사용한다.
축전기에 전압을 걸면 충전이 된다. 전원을 없애고, 전류가 흘러갈 길을 터주면 축전기는 전류를 내보낸다(방전). 즉, 축전기는 임시적인 전압과 전류의 공급원 역할을 한다. 저항과 함께 사용하여 RC 회로를 구성하면 로우패스필터, 하이패스 필터를 만들수 있다. 이는 저주파, 고주파 성분을 통과시키거나 제거시키는 기능을 한다.
이런 특성들은 여러 활용가치가 있어서, 회로를 구성할 때 전류의 노이즈성분을 제거하는 등에 사용된다.
커플링 커패시터, 디커플링 커패시터, 바이패스 커패시터 등등 인터넷 찾아보면 설명이 잘 되어 있는데,
소프트웨어 개발하는데 알 필요 별로 없으니, 지금 단계에서 결코 찾아볼 필요 없다. 그냥 임베디드 소프트웨어 개발하는데, 하드웨어 상식으로만 알고 있으면 된다.
다이오드
전류를 한 방향으로만 통과시키고 다른 방향으로는 막아버리는 특성을 가진 반도체 디바이스다.
이것은 역방향으로부터의 원하지 않는 전류를 차단할 수 있는 용도로도 사용가능하다.
가장 흔히 볼수 있는 다이오드가 LED(Light-Emitting Diode)이다. 요즘은 형광등 대신 LED등도 많이 쓰이던데, 이 LED가 그 LED다. 원래 모든 다이오드는 전류가 흐르면 빛을 발산한다. 그중 LED가 특히 밝은 특성을 가지고 있기 때문에 조명이나 지시등 용도로 사용이 가능한 것이다.
LED, 즉 다이오드에 흐를 수 있는 전류량에는 한계가 있다. 이런 이유로 전류를 제한해주는 저항을 같이 사용하게 된다(Ch1-1을 상기하자. 동일전압에서 저항이 커지면 전류는 작아진다)
크리스탈
수정발진기라고도 한다. 작은 수정(실리콘 산화물)의 결정체다.
수정이 그 결정의 크기에 따라 특정한 고정 주파수로 진동한다는 사실을 이용하여 임베디드 시스템의 기준 클럭을 만들어내는 소자로 사용된다. 크리스탈에서 발생하는 주파수는 27MHz 정도로 고주파수가 아니다. 따라서 임베디드 시스템의 내부에서 요구하는 고주파 클럭으로 바로 사용할 수 없다.
이를 위해 사용되는 것이 PLL(Phase-Locked Loop), 한국말로 위상동기회로다.
이 '위상동기회로'라는 말은 필자도 글을 쓰기 위해 찾아보다가 처음 본 단어로 실제 현업에서는 그런 단어는 쓰지 않고, 그냥 PLL이라고 사용하니 잊어버려도 된다.
PLL의 일반적인 구조 - 그림출처: https://ko.wikipedia.org/wikiPLL은 디바이더(Divider, 보통 N으로 표기) 값으로 클럭을 만들어낸다. 간단히 말해, 크리스탈의 원본 주파수에 이 N값을 곱해서 고주파 클럭을 만들어낸다. 이왕 소개를 하는김에 인터넷에 있는 그림을 위에 넣어놓긴 했지만, PLL이 구체적으로 어떻게 동작하는지 내부는 어떻게 생겼는지는 자세히 알 필요가 없다.
통상적으로 PLL과 관련하여 임베디드 소프트웨어개발자가 알아야 할 사항은 실제 SoC의 데이터시트를 보고, 시스템에서 제공하는 레지스터나 API를 사용하여 단위 클럭들을 조정하는 것이다.
