카시오(CASIO)
IAR Embedded Workbench 도입으로 듀얼코어 i.MX로의 원활한 전환.
카시오 계산기 주식회사(Casio Computer Co., Ltd.)는 신제품 EX-워드 전자사전 시리즈 개발을 위해 IAR Embedded Workbench를 도입했습니다.
프로세서는 전자사전의 핵심 부품입니다. 카시오는 기존의 32-bit RISC CPU를 ARM 기반 듀얼코어 프로세서로 교체하면서 이를 계기로 IAR Embedded Workbench for Arm를 도입하기로 했습니다. 성능과 전력효율 사이의 균형을 맞추는 데 있어 여러 어려움을 맞닥뜨렸지만 IAR Systems에서 제공한 지원 덕분에 지연 없이 개발 작업에 착수할 수 있게 되었습니다.
이번 이야기에서 카시오는 신규 전자사전을 개발하는 과정에서 직면한 기술적인 문제들과 IAR Embedded Workbench를 도입한 과정에 대해 자세히 논의하고자 합니다.
Yanagisawa at CASIO comments: 카시오는 대표적인 전자사전 제조업체로 해상도, 폰트, 음질을 대폭 개선했으며, 다양한 제품들을 개발하고 있습니다. 카시오의 Yanagisawa는 아래와 같은 의견을 전했습니다.
우리 부서는 언어 학습 분야의 제품을 개발합니다. 주력 제품은 EX-word 전자사전이지만, 언어로 분류되는 기기를 비롯해 삶과 문화를 중시하는 학생, 기업, 노인을 위한 폭넓은 제품군을 개발합니다. 또한 영어 학습 전용 툴인 “EX-word Rise”와 “조이 스터디(joy study)” 등의 개발도 담당하고 있습니다. 우리 부서는 2019년 1월에 출시된EX-word XD-SR 시리즈를 개발하기 위해 IAR Embedded Workbench를 도입했습니다.
- Masaaki Yanagisawa
XD-SR 시리즈(그림 1)는 보다 높은 해상도의 LCD 디스플레이를 갖추고 있습니다. 이전의 모델은 HVGA (528×320) 디스플레이를 갖추었으나 이번에 FWVGA (864×480) 디스플레이로 업그레이드 되었습니다. 폰트도 비트맵 폰트에서 아웃라인 폰트로 변경되었습니다. 또한 인터넷에서 종종 사용되는 Opus 압축기술(최대 48kHz 인코딩 가능)을 도입하여 영어 등 여러 언어에 대한 오디오 출력 품질을 개선할 수 있었습니다. 이번 프로세서 업그레이드로 사용자가 기기를 더욱 편리하게 운용할 수 있게 되었습니다.
EX-word XD-SR 시리즈를 위한 NXP i.MX 시리즈 선택
Yanagisawa는 다음과 같이 말합니다:
“우리는 NXP Semiconductors에서 개발한 듀얼코어 프로세서 ‘i.MX 시리즈 프로세서’를 선택했습니다. Cortex-A와 Cortex-M 프로세서 코어를 갖춘 프로세서입니다. Cortex-A는 검색, 그래픽 디스플레이, 동영상 재생, 영어 발음 판단, USB 통신 등의 태스크를 처리합니다. Cortex-M은 키패드 입력, 터치패드 입력, 오디오 재생 및 녹음 등의 태스크를 처리합니다. 운영체제(OS)의 경우, 비대칭적 멀티코어 멀티프로세싱(AMP)을 지원하고 μITRON 규격을 준수하는 실시간 OS를 채택하기로 결정했습니다. 즉 Cortex-A와 Cortex-M은 모두 μITRON을 갖추고 있습니다.”
이전 EX-word 모델은 여러 가지 다양한 프로세서를 사용했습니다. 이에 대해 Yanagisawa는 다음과 같이 말합니다:
“EX-word는 1996년에 처음 출시되었습니다. 당시 16비트 x86 프로세서를 사용 중이었습니다. 이후 2000년대 중반부터 32-bit RISC 프로세서를 이용했고, 이제는 처음으로 Arm 기반 프로세서를 도입하고자 합니다.”
경쟁업체의 사양을 따라잡기 위해 플랫폼을 변경한 카시오
카시오는 개발 과정에서 여러 가지 문제에 직면했습니다. 이와 관련해 Yanagisawa는 아래와 같이 말합니다:
“우리는 사실 이전 모델과 같은 프로세서를 사용하는 모델을 개발했습니다. 해외 시장을 겨냥한 WVGA(800 X 480) LCD 디스플레이를 갖춘 모델인데 디스플레이 속도와 관련하여 문제가 발생했습니다. 동시에 다른 경쟁업체들도 전 세계 각 시장에서 고해상도 디스플레이를 갖춘 제품을 개발 중이었기 때문에 플랫폼을 변경하고 시스템 성능을 개선하기로 결정한 것입니다. 처음부터 다시 시작하게 된 결정적인 계기가 되었습니다.”
Hokuchi는 아래와 같이 말합니다:
“디스플레이 폰트도 큰 문젯거리였습니다. 비트맵 폰트가 예쁘지 않다는 혹평이 상당히 주목받기 시작했습니다.”
Yanagisawa가 다음과 같이 덧붙였습니다:
“이전 모델의 프로세서도 OpenVG 가속기를 갖추었지만 그것만으로는 성능을 제고하기에 충분하지 않습니다. 아웃라인 폰트 사용을 구현하면, 데이터를 메모리에서 불러오는 프로세스 등 드로잉을 제외한 프로세스에서 나오는 부하가 증가합니다.”
이전 모델의 프로세서에서 CPU 코어의 처리속도에는 문제가 없었지만, 몇 가지 다른 문제가 발생했습니다. 예를 들어, SDRAM을 외부 RAM으로 사용하여 운영 시계 속도가 그다지 빠르지 않았습니다. 하지만 현재 모델은 LPDDR2 RAM이 장착되어 있어서 데이터 전송 속도가 전보다 10배 이상 증가했고, 시스템 성능도 현저히 개선되었습니다.” (그림2 참조).
검색 및 오디오 데이터 접근을 위한 몇 가지 옵션을 검토한 카시오
Yanagisawa는 다음과 같이 말합니다:
“우리 회사의 경우 eMMC 플래시 ROM을 이용해서 콘텐츠 데이터를 저장합니다. 이전 모델에 장착된 프로세서는 eMMC 인터페이스 접근 속도가 너무 느리다는 문제점이 있었습니다. 현재 모델은 DDR모드로 eMMC를 이동시키기 때문에 데이터 전송 속도가 이전 모델에 비해 4배가량 증가했습니다.”
“시스템 설정을 변경해서 화면 해상도가 HVGA에서 FWVGA로 변경되었지만, 검색 수행이나 정보 표시 등과 같은 정상적인 프로세스가 전보다 1.5배 정도 더 빨라졌습니다.”
카시오는 배터리 작동 전자사전과 관해서라면 세세한 사항까지 꼼꼼하게 관리합니다.
Hokuchi는 아래와 같이 말합니다:
“성능을 개선함과 동시에 전력소비를 유지해야 하기 때문에 프로세싱을 두 개의 코어로 나누어야 했습니다. 작업량이 상당했지만 성능 개선과 전력효율의 균형을 조절하는 데 성공했습니다.”
신제품 개발 과정에서 창의성을 필요로 하는 각종 분야
Yanagisawa는 아래와 같이 말합니다:
“전력 소비를 줄이기 위해 운영하지 않는 공정은 가능한 한 모두 중단하는 것이 기본적인 원칙입니다. 운영체제(OS) 틱타임을 오랜 시간으로 설정하여 CPU가 “깊은” 저전력 모드에 있을 때부터 타이머로 틱타임을 불러올 수 있도록 했습니다. 실시간 OS의 경우, 틱타임을 1밀리초 간격의 짧은 명령으로 설정했고, 반응속도의 우선순위를 정할 수 있는 경우가 있어도 전자사전 시스템에서는 틱타임을 비교적 오래 설정하기로 했습니다. 태스크를 빠르게 수행하기 위해 필요한 경우 고속 타이머만 사용했습니다. 고속 타이머가 필요하지 않으면 모든 작업 속도를 가능한 한 느리게 했습니다. 최신 모델은 이전 모델에 비해 효율이 5배 정도 더 높습니다.”
처음으로 IAR 인베디드 워크벤치 활용하기
Yanagisawa는 아래와 같이 말합니다:
“멀티코어 프로세서는 처음 사용해 보는데 원래는 이 프로세서가 실제로 디버깅을 수행할 수 있는지에 대해 회의적이었습니다. 다행히 예상했던 것보다 원활하게 수행해내서 무척 기쁩니다.”
멀티코어의 디버깅 기능은 어떠한가요?
Yanagisawa는 아래와 같이 말합니다.
“화면상 두 가지 코어의 거동을 확인할 수 있었습니다. 두 코어 중 하나가 정지하면, 다른 코어의 공정도 중단됩니다.”
Hokuchi는 다음과 같이 말합니다:
“매우 구체적인 정지점 조건을 설정할 수 있는 기능 덕분에 매우 편리했습니다. 예를 들어 어느 변수가 지정된 값에 도달하면 정지하거나, 이 주소를 거치면 정지하는 식이었습니다.”
Sakakibara는 다음과 같이 말합니다:
“카시오에서 2년째 근무하고 있는데, 이 프로젝트에 참여하기 전까지는 임베디드 개발을 해 본 적이 없습니다. IAR 임베디드 워크벤치 사용법에 대한 정식 교육을 받지 않았는데도 1년 동안 아무 문제 없이 맡은 일을 할 수 있었습니다. 저처럼 신입직원도 이 플랫폼을 이용해 제품을 성공적으로 개발할 수 있다는 점이 무척 인상적입니다.”
IAR Systems의 툴을 선택하는 데 있어 핵심적인 요인은 유연한 라이선스 제공 여부
Yanagisawa는 아래와 같이 말합니다:
“유연한 라이선스 제공이야말로 우리가 IAR 임베디드 워크벤치를 채택한 큰 이유입니다. 카시오는 전자사전을 개발할 때 아웃소싱된 미들웨어를 많이 이용합니다. 또한 Kojien, Genius English-Japanese Dictionary(지니어스 영일 사전)과 같은 사전 콘텐츠는 모두 개별 플러그인 소프트웨어를 갖추고 있고, 우리는 외부 하도급업체 등 기타 관계자들에게 할당하는 방식을 통해 이러한 소프트웨어를 개발했습니다. 이 과정을 거치면서 암(Arm)의 정품 툴과 관련된 라이선스 제약으로 인해 컴파일러를 다른 외부 업체에 제공하는 것이 무척 어렵다는 사실을 깨달았습니다.”
외부 하도급 업체를 비롯해 10개가 넘는 하도급계약을 체결한 카시오 입장에서는 적절한 해결책을 찾는 것이 까다로웠습니다. 제조업체 상당수는 라이선스를 구입한 지역에서만 지원을 받을 수 있습니다. 하지만 IAR Systems의 제품을 구입하면 IAR Systems가 특정 지역에 두고 있는 현지 지사를 통해 현지 언어로 지원을 받을 수 있습니다.
카시오의 추가 제품 개발
Yanagisawa는 아래와 같이 말합니다:
어떻게 보면 XD-SR 시리즈는 이전 모델에서 얻은 콘텐츠를 단순하게 업그레이드한 것일 수도 있습니다. 앞으로는 프로세서의 기능을 충분히 활용하고 지금까지는 포기할 수밖에 없었던 기능과 콘텐츠를 개발하는 데 노력을 기울일 예정입니다.
- Masaaki Yanagisawa