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KR20030042649A - 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템 - Google Patents

통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템 Download PDF

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KR20030042649A
KR20030042649A KR1020010073385A KR20010073385A KR20030042649A KR 20030042649 A KR20030042649 A KR 20030042649A KR 1020010073385 A KR1020010073385 A KR 1020010073385A KR 20010073385 A KR20010073385 A KR 20010073385A KR 20030042649 A KR20030042649 A KR 20030042649A
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KR
South Korea
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learner
embedded
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education
computer
Prior art date
Application number
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정익호
Original Assignee
정익호
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Publication date
Application filed by 정익호 filed Critical 정익호
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Abstract

본 발명은 통신망을 통해 원격으로 교육하는 시스템에 있어서, 다수 학습자의 로그인 정보와 임베디드 보드 회로 설계 및 프로그래밍관련 실험실습 툴인 에뮬레이터/시뮬레이터가 구축되어 상기 학습자의 요청에 따라 임베디드 보드 및 실험기자재 에뮬레이터/시뮬레이터 프로그램을 제공함과 아울러 학습자의 회로 및 프로그래밍 실험실습을 감시하는 원격교육서버(10), 및 상기 원격교육서버(10)에 접속하여 다운로딩된 실험실습기자재인 임베디드 시스템의 에뮬레이터 및 시뮬레이터 프로그램을 구동시켜 임베디드 시스템용 프로그램을 설계하거나 특정 부품을 추가하거나 제거하는 실습을 구동시키는 학습자 컴퓨터(30)를 구비함으로써, 그 동안 불가능하거나 비효율적인 교육 효과를 얻었던 임베디드 시스템의 원격 교육을 가능하게 함과 아울러 특히, 다수의 인원을 대상으로 임베디드 시스템을 교육할 수 있는 확실한 방안을 제시하게 되며, 교육을 위해 필요한 실험/실습기자재에 소요되는 비용을 크게 절감시킬 수 있고, 학습자는 매우 다양한 임베디드 시스템을 비용의 부담없이 즉시, 체험할 수 있는 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템을 제공한다.

Description

통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템{System for practicing Circuit Design with Embedded Program using Network}
본 발명은 통신망을 이용한 프로그램 설계 실습 및 회로 체험 시스템에 관한 것으로, 특히 임베디드 시스템(Embedded System)의 교육시 실험에 쓰이는 고가의 실재 장비, 장치를 컴퓨터를 이용한 소프트웨어적인 에뮬레이터(이하, '시뮬레이터'를 포함) 시스템으로 대체함으로써, 인터넷이나 방송, 통신 등을 통해 원격으로 교육 및 학습할 수 있도록 하는 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 실험이나 실습이 반드시 필요한 교육의 경우 사이버 교육에 어려움이 많았는데 이를 극복하는 확실한 원격 학습 시스템 및 방법에 관한 것이다.
오늘날의 전자, 전산 분야에서는 많은 임베디드 시스템의 엔지니어를 요구하고 있으나 임베디드 시스템에 대한 교육은 여러가지 이유로 매우 힘든 것이 현실이다.
상기 임베디드 시스템(Embedded System)이라 함은 한 개의 시스템에 특정한 목적을 수행하도록 하기 위한 여러 기능을 갖추도록 하고 스스로 판단하고 동작하도록 한 독립장치를 말한다. 예를 들어, 휴대폰, PDA, 마이컴제어 세탁기, 통신 보드 등 임베디드 시스템은 오늘날 사용되는 거의 모든 가전 및 산업 기기에 사용되고 있다.
오늘날의 대학이나 학원에서 임베디드 시스템을 교육하기 위해서는 특정한 장비가 있어야 가능한 데, 임베디드 시스템의 프로그래밍 및 기타 교육하기 위해서는 최소한 임베디드 시스템 보드(Board), 임베디드 시스템 보드와 PC와의 통신 장치, 및 임베디드 시스템 개발 소프트웨어가 반드시 필요하며, 추가로 오실로스코프와 같은 실험 장비가 있을 수 있다.
상기 임베디드 시스템 보드라 함은 프로세서 기능을 포함해 여러 가지 하드웨어 기능 블록을 가진 하드웨어 보드를 말한다.
임베디드 시스템 보드를 프로그래밍하여 원하는 작동을 하도록 하기 위해서는 교육생이 프로그래밍한 소프트웨어를 임베디드 시스템 보드에 탑재시켜야 한다. 임베디드 시스템 보드와 PC와의 통신장치는 이 작업을 하기 위해 필요하다. 이러한 장치, 장비로는 BDM, JTAG, Ethernet, 시리얼 등이 있다.
임베디드 시스템 개발 소프트웨어는 임베디드 시스템 보드에 탑재할 소프트웨어를 만드는 도구를 말한다.
이처럼 오늘날의 임베디드 시스템은 특정 장비와 소프트웨어를 필요로 하기 때문에 특정 공간에서 실험용 장비를 갖추고 교육이 이루어지고 있다. 교육을 위한 이러한 장비의 요구는 인터넷이나 방송 등을 통한 원격 교육을 불가능하게 하는 요인이 되고 있다.
교육에 사용되는 실험 장비는 고가이며 시대 상황 및 목적에 따라 다양하게 바뀔 수도 있기 때문에 원격 교육을 수강하기 위해 수강자 개인이 준비하기란 매우 힘들다.
따라서, 오늘날 가전 및 산업의 거의 모든 분야에서 절실히 요구하고 있는 임베디드 시스템 엔지니어를 많이 양성하는데 걸림돌이 되고 있다.
종래에 임베디드 시스템 교육처럼 사이버 교육시 실험, 실습이 어려운 전자공학 등의 분야에서도 국내특허공개 제2000-30110호와 같이 사이버 교육을 통한 전자회로 실습법들이 개발되고 있으나 이러한 방법들은 원격지의 수강자가 하드웨어인 실제 실험기자재를 갖춰야하는 방법으로 수많은 사이버 대상자로 실시하기에는 어려움이 많으며, 실험 역시 미리 준비한 제한된 회로의 실습만이 가능한 문제점이 있었다.
또한, 본 발명의 임베디드 시스템 교육과 같은 프로세서나 DSP 등을 포함하는 보드 프로그램 교육의 경우 다양한 소프트웨어 프로그래밍을 포함하는 교육이 이루어져야 하지만 종래의 사이버 실습법은 이러한 실습이 불가능했으며, 가능하게 하려면 역시 많은 비용이 소요되어 실질적으로는 수많은 학습자를 대상으로 하는 사이버 교육의 경우 실시하기 어려운 문제점을 지니고 있었다.
아울러, 임베디드 시스템에 관한 교육을 하기 위해서는 대학생 또는 학원생 등과 같은 학습자가 임베디드 시스템을 이해하고 자신이 만든 소프트웨어를 직접 실험하고 수행해 볼 수 있도록 하기 위한 임베디드 시스템 보드 및 실험 장비가 반드시 필요한 데, 이러한 보드 및 장비는 가격이 고가이며 교육을 위해 준비하는데도 결코 쉽지가 않은 것이 현실이다.
또한, 실제의 임베디드 시스템과 같은 실험 장비는 학습자의 잘못이나 기타 원인으로 인해 쉽게 오동작하거나 고장이 발생할 수 있는 데 전문가가 아니면 이를 유지하고 보수하는 것 또한 쉽지 않다. 이러한 이유로 인터넷이나 방송 등을 이용한 임베디드 시스템 원격 교육은 실시하기 매우 힘든 부분이었고, 인터넷, 방송 등을 통해 다수의 인원에게 교육을 실시하려 해도 고가의 실험장비를 학습자 개개인에게 준비시키기란 거의 불가능에 가까운 일이며, 만일 이러한 교육이 가능하더라도 이론교육 중심으로만 이루어져 큰 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 임베디드(Embedded) 시스템의 교육시 실험에 쓰이는 고가의 실재장비를 누구나 쉽게 사용할 수 있는 컴퓨터를 이용한 소프트웨어 방식의 에뮬레이터(시뮬레이터 포함) 시스템으로 대체하고 교육서버 시스템과 연계함으로써, 인터넷, 방송 및 통신 등을 통해 원격으로 임베디드 프로그램 설계 실험, 실습을 병행하여 교육할 수 있는 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 임베디드 시스템 및 프로그램 설계 원격 교육 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2a는 종래의 임베디드 교육용 실제 시스템을 도시한 것이며, 도 2b는 본 발명에 의한 임베디드 교육용 시스템을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 의한 학습자 컴퓨터에서 실행되는 에뮬레이터 시스템을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 의한 임베디드 시스템의 교육을 실행하기 위한 플로우챠트이고,
도 5는 본 발명에 의한 임베디드 보드용 에뮬레이터의 시각화 표현 기능을 도시한 화면이고,
도 6은 본 발명에 의한 실험기자재 에뮬레이터에 가상의 부품을 추가하고 삭제하는 예를 도시한 화면이고,
도 7은 본 발명에 의한 실험기자재 에뮬레이터의 상호 작용을 표현한 화면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 원격교육서버
11: 교육방송시스템 또는 인터넷기반 교육서비스 장치
13: 학습자 인증 모듈
15: 실험실습 기자재 에뮬레이터/시뮬레이터 모니터링 툴
20: 통신망 30: 학습자 컴퓨터
31: 임베디드시스템 에뮬레이터 35: 오실로스코프 시뮬레이터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 통신망을 통해 원격으로 교육하는 시스템에 있어서: 다수 학습자의 로그인 정보와 임베디드 보드 프로그래밍 및 시스템 설계관련 실험실습 에뮬레이터, 시뮬레이터가 구축되어 상기 학습자의 요청에 따라 임베디드 보드 및 실험 기자재 에뮬레이터/시뮬레이터 프로그램을 제공함과 아울러 학습자의 교육 실험실습을 감시하는 원격교육서버; 및 상기 원격교육서버에 접속하여 다운로딩된 실험실습기자재인 임베디드 시스템의 에뮬레이터 및 시뮬레이터 프로그램을 구동시켜 임베디드 시스템용 프로그램을 설계하거나 가상 임베디드 시스템의 특정 부품을 추가 및 제거하여 구동시키는 학습자 컴퓨터를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 원격교육서버는, 교육방송 시스템 또는 인터넷기반 교육 서비스 기능 블록과, 학습자 인증 모듈, 및 실험실습기자재 에뮬레이터/시뮬레이터 모니터링 툴로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 학습자 컴퓨터에서 구동되는 임베디드 시스템의 에뮬레이터/시뮬레이터는, 실제 타겟 시스템의 CPU/DSP 제어 에뮬레이션 블록과, 실제 타겟 시스템의 인터페이스 에뮬레이션 블록과, 실제 타겟 시스템의 중요 핀 신호 시뮬레이션 블록과, 가상 실험 기자재와의 인터페이스 블록과, 가상 오실로스코프(오실로스코프는 가상 실험기자재 중의 하나를 예로 하였음) 에뮬레이션 블록과, 가상 오실로스코프 인터페이스 블록, 및 원격교육서버와의 통신기능 블록으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.
도 1은 본 발명에 의한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템을 도시한 것으로, 원격교육서버(10), 통신망(20), 다수의 학습자 컴퓨터(30), 및 강의자 컴퓨터(70)로 이루어져 있다.
즉, 실험기자재인 임베디드(Embedded) 시스템관련 에뮬레이터와 시뮬레이터 프로그램을 제공받아 구동시키는 학습자 컴퓨터(30)와, 인터넷기반 교육 또는 교육방송 시스템과 학습자 인증 모듈, 및 실험실습기자재 에뮬레이터(이하, '시뮬레이터'도 포함) 모니터링 툴 등이 수록된 원격교육서버(10)와, 상기 학습자 컴퓨터(30)와 원격교육서버(10) 간을 접속시키는 인터넷, 공중망 및 케이블과 같은 통신망(20)으로 이루어져 있다.
상기 학습자 컴퓨터(30)는 쌍방향통신이 가능한 통신컴퓨터로서, 다수의 학습자는 쌍방향통신기기를 각각 이용하여 인터넷을 통하여 원격교육서버(10)로부터 회원 인증 후 에뮬레이션 소프트웨어를 다운로딩받아 실험실습을 수행할 수 있도록 각기 하나의 웹브라우저(40)를 구비하고 있다.
다수의 학습자는 각각의 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 핸드헬드 컴퓨터 등과 같은 쌍방향통신기기(30)를 이용하여 인터넷, 케이블, 방송망과 같은 통신망(20)을 통해 원격교육서버(10)에 접속하고, 이후 임베디드 시스템의 에뮬레이터 및 실험기자재 시뮬레이터 프로그램을 구동시켜 각종 임베디드 프로그램을 설계 및 실험실습을 직접 실행하게 된다.
상기 통신망(20)은 다수의 학습자 컴퓨터(30)와 원격교육서버(10)를 접속시키고, 상기 웹브라우저(40)는 학습자 컴퓨터(30)와 원격교육서버(10) 사이에 다양한 형태의 데이터의 송수신을 가능하게 한다.
아울러, 상기 원격교육서버(10)의 내부 프로세서는 동작프로그램에 따라 웹브라우저를 구비한 학습자 컴퓨터로 메인 웹페이지를 전송하도록 제어함과 아울러 학습자의 각종 요구에 따라 해당 프로그램을 저장수단으로부터 독출하여 통신모듈을 통해 각 학습자의 컴퓨터(30)로 전송하도록 제어한다.
아울러, 강의자는 원격교육서버(10)의 교육방송시스템 또는 인터넷기반 교육서비스 장치(11)와, 실험실습기자재 에뮬레이터 모니터링 툴(15)을 통해 다수의 접속 학습자와 통신하며, 임베디드 프로그램 설계관련 교육을 실시할 수 있을 뿐만 아니라 각 학습자의 실험실습 상태를 일일이 체크하며 교육할 수 있다.
도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첫째, 임베디드 시스템의 원격교육서버(10)는 교육방송시스템 또는 인터넷기반 교육서비스 장치(11)와, 학습자 인증 모듈(13)과, 실험/실습 기자재 에뮬레이터 모니터링 툴(15)로 구성되어 있는 데, 상기 교육방송시스템 또는 인터넷기반 교육서비스 장치(11)는 종래에 원격교육에 사용되던 모든 시스템이 될 수 있다.
즉, 교육방송시스템 또는 인터넷기반 교육서비스 장치(11)는 방송, 통신을 이용한 교육방송이 될 수도 있고, 인터넷기반의 웹서비스가 될 수 있다. 실제 학습자들에게 강의가 이루어지는 부분이며, 원격지 학습자에게 설명하고 시범을 보이고 질문에 대한 답변 등을 서비스하는 부분이다.
그리고, 학습자 인증 모듈(13)은 적법한 학습자를 판별하기 위한 부분으로,본 시스템을 사용하는 사용자의 경우 이 인증에 접속해서 사용자 인증을 받게 되며, 만일 비상업적인 목적이라면 이 부분은 생략될 수도 있다.
마지막으로, 실험기자재 에뮬레이터/시뮬레이터(Emulator/Simulator) 모니터링 툴(15)은 학습자들의 컴퓨터(30)에서 작동시키고 있는 임베디드 시스템을 교육하기 위한 실험기자재 에뮬레이터(이하, 시뮬레이터도 포함)를 통신망(20)을 통해 통신하면서 그 동작 상태를 체크하는 모듈로, 만약 학습자가 실험실습 중 오류를 범할 경우 실험기자재 에뮬레이터 모니터링 툴(15)을 통해 강의자가 검사하고 개인적인 지도를 할 수 있다.
둘째, 통신망(20)은 인터넷과 방송망을 칭하는 것으로, 케이블망, ADSL, 이더넷(Ethernet), 공중방송, 케이블 방송 등과 같은 다양한 네트워크를 이용하여 구축할 수 있다.
셋째, 학습자 및 강의자 컴퓨터(30)(70)는 임베디드 시스템관련 교육 실습에 사용되는 실험기자재 에뮬레이터를 실행시키는 컴퓨터로, 데스크탑, 노트북, 핸드헬드 컴퓨터 등을 통칭한다.
넷째, 학습자의 컴퓨터(30)에서 실행되는 실험기자재용 에뮬레이터는 학습자 컴퓨터(30)를 통해 실행되는 실제 시스템을 에뮬레이션 또는 시뮬레이션하는 응용 소프트웨어 형태이다.
즉, 본 발명은 학습자 입장에서는 학습자 누구나 실재 실험장비와 동일하게 동작하는 실험장비를 쉽게 구비할 수 있으므로 교육 내용을 즉시 실험으로 연계하여 그 동안 원격 교육이 힘들었던 임베디드 시스템에 대한 많은 교육 성과를 얻을수 있으며, 원격으로 강의하는 강의자 입장에서도 학습자 개개인의 실험 결과를 통신을 통해 점검할 수 있고 잘못을 지적하여 지도할 수 있는 이점을 갖는다.
그리고, 임베디드 시스템 교육에 필요한 다양한 실재 타겟보드(Target board)를 실제와 똑같이 작동하도록 컴퓨터 시스템에 에뮬레이션시킴으로서 학습자들이 실제 보드 없이도 실제 임베디드 시스템 타겟보드를 다양하게 경험할 수 있도록 한다.
이와 같은 구조로 이루어진 원격교육 시스템은, 모든 실험 장비가 학습자 컴퓨터(30)상에서 소프웨어적으로 에뮬레이션되어 작동되며, 학습자가 임베디드 시스템을 구동시키기 위하여 인터넷 등의 통신망(20)을 통해서 원격교육서버(10)에 접속하고, 로그 인하면 사용자 인증이 이루어져 원격교육서버(10)로부터 교육과정을 원격지에서 수강할 수 있게 된다. 교육과정에 나오는 모든 실험은 학습자의 컴퓨터(30)에서 본 시스템을 이용해 작업할 수 있다.
다음으로 실제 본 발명의 요지라고 할 수 있는 실험기자재 에뮬레이터에 대해 설명하고자 한다.
도 2는 임베디드시스템 교육을 위한 하드웨어 구성으로, 도 2a는 일반적인 임베디드 시스템이고, 도 2b는 본 발명에 의한 임베디드 시스템이다.
즉, 지금까지는 도 2a와 같이 임베디드 시스템 교육을 위해 최소 임베디드 보드(1), 오실로스코프(3), 학습자 PC(5), 임베디드 보드와 PC와의 인터페이스장치(7) 등과 같은 실험 장비가 반드시 필요하였다. 따라서, 사이버 학습이 불가능하였고, 이러한 실험 장비를 본 발명은 도 2b에서와 같이 별도의 하드웨어 없이 학습자 컴퓨터(30)에서 모두 구현할 수 있도록 하였고 나아가 원격교육서버(10)와 통신망(20)을 통해 다수의 학습자를 연결함으로써, 누구나 통신망(20)을 통해 임베디드 시스템을 원격으로 교육받을 수 있도록 구성한 것이다.
아울러, 도 2b에서는 도 2a와 같이 학습자 컴퓨터(30)에서 실재하는 시스템을 소프트웨어로 대체하여 임베디드 프로그램 설계 에뮬레이터(31), 오실로스코프 시뮬레이터(35)를 구동하고 있는 화면상태를 나타내었다.
즉, 실재장비인 도 2a의 오실로스코프(3)는 도 2b와 같은 오실로스코프 시뮬레이터(35)로 학습자 컴퓨터(30)상에서 구동된다. 또한, 임베디드 시스템의 핵심 장비인 도 2a의 임베디드 보드(1)는 도 2b의 소프트웨어 에뮬레이터(31)로서 학습자 컴퓨터(30) 상에서 구동된다.
이 에뮬레이터(31)는 학습자 컴퓨터(30)상에서 소프트웨어 형태로 구동되지만 실재하는 시스템과 동일한 동작과 동일한 시각적 효과를 보이므로 실재장비로 교육하는 효과를 그대로 옮길 수가 있다.
이와 같이 구성함으로서 임베디드 시스템 교육에 필요한 실험 도구를 별도의 하드웨어없이 컴퓨터(30)내에서 간단히 구현함으로서 다수를 대상으로 하는 사이버 학습이 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 3은 학습자 컴퓨터에 표시되는 임베디드 보드를 포함한 실험기자재를 도시한 것으로, 원격교육서버(10)에 접속할 경우 학습자 컴퓨터(30)로 다운로딩되는 실험기자재 에뮬레이터(31, 35)의 구성을 보인 화면이다.
본 발명에서 가장 중요한 부분으로 종래에 임베디드 시스템을 교육받고자 한사람들이 본 실험기자재를 쉽게 갖추지 못해 원격교육의 걸림돌이 되었던 부분이다. 교육시 실험실습을 이러한 방식으로 행하면 고가의 실험기자재를 마치 실제로 갖추고 있는 것과 같은 효과를 낼 수 있으므로 임베디드 시스템의 원격 교육을 가능하게 해준다.
모든 에뮬레이터와 시뮬레이터는 학습자 컴퓨터(30)에서 작동하며 대부분의 임베디드 시스템관련 실험이 컴퓨터(30)내에서 이루어진다.
상기 임베디드 보드 에뮬레이터(31)는 실제 임베디드 시스템의 타겟보드 역할을 하는 것으로서, 교육에 가장 중요한 역할을 하며, 실제로 이 가상의 에뮬레이터와 똑같거나 유사한 보드가 하드웨어적으로 존재한다.
본 시스템은 실제의 타겟보드를 임베디드 시스템 교육에 적합하도록 소프트웨어 에뮬레이터로 대체한다. 소프트웨어 에뮬레이터 방식의 경우 비용을 들이지 않고 학습자들에게 쉽게 시험용 타겟보드를 지급하는 효과를 볼 수 있다. 또한 다양한 종류의 타겟보드를 구축할 수 있다.
상기 임베디드 시스템 교육 실습시 실재하는 타겟보드용으로 제작한 프로그램을 똑같이 에뮬레이터에서 작동시켜 똑같은 결과를 볼 수 있다. 거기에 추가로 실제 시스템에서는 보여주기 불가능한 동작상태를 하나 하나 그래픽으로 보여줄 수 있으며 원격지에서 교육을 실시하고 있는 강의자에게 현재 학습자의 실험 상태를 자세하게 보고할 수 있고 반대로 강의자로부터 잘못된 임베디드 프로그램 설계를 체크받을 수도 있다.
상기 에뮬레이터의 구성은 다음과 같다.
임베디드 보드의 에뮬레이터(31)는 컴퓨터(30)의 화면에 나타나는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 화면으로, 실제 보드를 대하는 효과를 가져오며 동작 상태를 그래픽으로 보여줄 수 있다.
상기 에뮬레이터(31)의 내부 구성 요소로, GUI(Graphical User Interface) 기능, 실제 타겟시스템의 CPU/DSP제어 에뮬레이션 블록, 실제 타겟 시스템의 인터페이스 에뮬레이션 블록, 실제 타겟 시스템의 중요 핀신호 및 하드웨어 동작 시뮬레이션 블록, 가상 실험기자재와의 인터페이스 블록과, 원격교육서버(10)와의 통신기능 블록이 있다. 이 통신기능 블록을 통해 원격교육서버(10)의 실험기자재 에뮬레이터/시뮬레이터 모니터링 툴(15)과 통신한다.
이 부분은 실험기자재 에뮬레이터를 학습자가 올바르게 실험하는지를 강의자가 검사할 수 있는 방법을 제시한다. 또한 학습자에게 원격으로 시범을 보이거나 잘못된 임베디드 프로그램 설계를 즉시 수정 지적해 줄 수 있도록 한다.
도면부호 35는 가상의 임베디드 보드와 연계하여 실재하는 오실로스코프를 다루는 것과 같은 효과를 낼 수 있는 오실로스코프의 시뮬레이터 화면이다. 이 시뮬레이터(35)는 사용자에게 결과를 실재 시스템처럼 보여주는 GUI 부분이 있고, 실재 장비의 기능을 에뮬레이션하는 부분과, 가상의 임베디드 보드와 인터페이스하는 부분으로 이루어진다.
도 4는 임베디드 시스템의 원격교육 절차를 도시한 플로우챠트로서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
원격교육은 크게 원격교육서버(10)의 학습자 인증모듈 측과, 실험기자재 에뮬레이터 모니터링 툴, 및 학습자 컴퓨터(30)의 학습자 에뮬레이터 측으로 이루어져 있다.
학습자는 자신의 컴퓨터(30)에 설치된 웹브라우저(40)를 이용하여 원격교육서버(10)의 사이트에 접속해서 로그인을 수행한 후 원격교육서버(10)로부터 임베디드 보드용 임베디드 프로그램 설계 에뮬레이션 프로그램을 통신망(20)을 통해 제공받아 표시하게 된다.
이어, 학습자는 상기 임베디드 보드용 임베디드 프로그램 설계 에뮬레이션 프로그램을 이용하여 각종 임베디드 프로그램 설계를 실험실습하거나 임베디드 프로그램 설계관련 교육을 수강하게 되는 데, 만약, 상업적인 목적이 아닌 경우 로그인을 생략할 수도 있다. 상기 로그인 후 인증이 허락되면 교육 내용을 수강하게 되며, 교육내용에 따라 학습자가 적절한 교육항목을 선택하여 원격교육서버(10)에서 제공하는 실험도구 응용 프로그램을 다운로드받아 임베디드 프로그램 설계 및 회로실험을 수행한다.
상기 실험을 수행하는 과정에서 원격교육서버(10)측의 실험기자재 에뮬레이터 모니터링 툴(15)은 학습자의 에뮬레이터와 통신하며 강의자(70)와 학습자 툴(에뮬레이터)과의 교류를 담당한다. 즉, 학습자가 다루고 있는 가상 실험기자재들의 작동상태를 교수입장에서 살펴보고 잘못을 지적할 수 있도록 해준다.
아울러, 학습자 툴은 반드시 원격교육서버(10)에 접속하지 않고 단독으로 실행하여도 가능하며, 에뮬레이터 기능에는 실제 보드로는 표현할 수 없는 시각적 표현 기능을 내장하였다. 더불어 가상의 부품을 추가하거나 제거하여 작동의 변화나 시스템의 변화를 실습을 통해 직접 체험할 수도 있다.
원격교육서버(10)에 접속할 경우는 교수로부터 자신이 사용하는 본 시스템의 가상 실험기자재에 대한 조언 등을 얻을 수 있다.
도 5 내지 도 7은 원격교육서버(10)에 로그 인할 경우 학습자의 컴퓨터(30)에 로딩되어 실행되는 실험기자재 에뮬레이터의 화면 이미지로서, 도 5는 학습자 컴퓨터(30)에서 사용하는 툴인 실험기자재 에뮬레이터의 시각화 표현 기능에 대한 예를 보인 도면이다.
원격교육서버(10)에서 강의하는 교수는 도 5에서 도면부호 50에서 보는 바와 같이 보드가 동작할 때 중요 인터페이스를 그래픽적으로 표시하도록 원격 조정하여 학습자가 쉽게 보드의 동작을 이해하도록 할 수 있다. 또한 학습자가 원격교육서버(10)에 접속하지 않고 단독 실행하더라도 필요한 정보를 보여준다.
도 6은 학습자 시스템에서 사용하는 툴인 실험기자재 에뮬레이터에 가상의 부품을 추가하고 삭제하는 예를 보인 화면이다.
본 에뮬레이터에는 도면부호 51과 같이 가상의 부품을 부착할 수 있는 소켓이 마련되어 있고, 이곳에 부호 53과 같은 가상의 부품을 부호 52와 같은 방식으로 추가, 제거할 수도 있다. 이에 따른 에뮬레이터의 동작도 실재하는 타겟보드처럼 동작하게 된다. 따라서 학습자(실습자)는 실재하는 임베디드 보드로 실습하는 효과를 충분히 누릴 수가 있다.
도 7은 학습자 시스템에서 사용하는 툴인 실험기자재 에뮬레이터의 상호작용을 표현한 예이다. 부호 62는 실제 오실로스코프를 학습자 PC에서 실행되도록 한 시뮬레이터이다. 학습자는 마치 고가의 실제 오실로스코프를 가지고 실험하듯이 컴퓨터(30)를 통해 사용해 볼 수 있다. 부호 61의 탐침을 역시 가상의 타겟보드인 에뮬레이터의 주요 핀 중의 하나인 부호 60에 접속시킨다. 그러면 마치 실제의 오실로 스코프처럼 동작되는 신호가 부호 63처럼 나타나게 된다.
본 발명은 상기와 같이 임베디드 시스템의 타겟보드 외에도 임베디드 시스템 교육에 필요한 다양한 실험기자재를 타겟보드 에뮬레이터와 연계하여 작동하도록 함으로서 실제 장비를 작동시켰을 때 얻을 수 있는 임베디드 시스템관련 교육 효과를 경험하도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 임베디드 시스템의 교육시 실험에 쓰이는 고가의 실재장비를 누구나 쉽게 사용할 수 있는 컴퓨터를 이용한 소프트웨어 방식의 에뮬레이터와 시뮬레이터로 대체하고 교육서버 시스템과 연계함으로써, 그 동안 불가능하거나 비효율적인 교육 효과를 얻었던 임베디드 시스템의 원격 교육을 가능하게 함과 아울러 특히, 다수의 인원을 대상으로 임베디드 시스템을 교육할 수 있는 확실한 방안을 제시하게 되며, 교육을 위해 필요한 실험/실습기자재에 소요되는 비용을 크게 절감시킬 수 있고, 학습자는 매우 다양한 임베디드 시스템을 비용의 부담없이 즉시, 체험할 수 있으며 본 시스템에 시험한 코드를 바로 실무에 적용할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 실제 타겟보드로는 표현할 수 없는 부분을 시각적으로 직접 체험함으로써, 임베디드 프로그램 설계 에뮬레이션을 더욱 깊이 이해하는 교육 효과를 얻을 수 있고, 실험실습기자재 에뮬레이터는 실제 타겟보드처럼 부품을 임의로 추가하거나 제거하는 실습 또한 가능하여 교육에 있어 아주 효과적이며, 일반인이 구비하기 힘든 오실로스코프와 같은 고가의 장비도 컴퓨터를 통해 직접 시뮬레이션 가능함으로써, 장소와 시간에 구애받지 않고 학습자가 임베디드 프로그램 및 시스템 설계관련 실험실습을 직접 실행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 통신망을 통해 원격으로 교육하는 시스템에 있어서:
    다수 학습자의 로그인 정보와 임베디드 보드관련 프로그램 및 임베디드 프로그램 설계관련 실험실습 에뮬레이터 및 시뮬레이터가 구축되어 상기 학습자의 요청에 따라 임베디드 보드 및 에뮬레이터 프로그램을 제공함과 아울러 학습자의 회로 실험실습을 감시하는 원격교육서버(10); 및
    상기 원격교육서버(10)에 접속하여 다운로딩된 실험실습기자재인 임베디드 시스템의 에뮬레이터 및 시뮬레이터 프로그램을 구동시켜 회로를 설계하거나 특정 부품을 추가 및 제거하여 구동시키는 학습자 컴퓨터(30)를 구비한 것을 특징으로 하는 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원격교육서버(10)는,
    교육방송 시스템 또는 인터넷기반 교육 서비스 기능 블록과, 학습자 인증 모듈, 및 실험실습기자재 에뮬레이터/시뮬레이터 모니터링 툴로 이루어진 것을 특징으로 하는 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 학습자 컴퓨터(30)에서 구동되는 임베디드 시스템의 에뮬레이터/시뮬레이터는, 그래픽 사용자 인터페이스 기능과, 실제 타겟 시스템의 CPU/DSP 제어 에뮬레이션 블록과, 실제 타겟 시스템의 인터페이스 에뮬레이션 블록과, 실제 타겟 시스템의 중요 핀 신호 시뮬레이션 블록과, 가상 실험 기자재와의 인터페이스 블록과, 오실로스코프 에뮬레이션 블록과, 오실로스코프 인터페이스 블록, 및 원격교육서버와의 통신기능 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 원격교육서버(10)는 교육방송시스템 또는 인터넷기반 교육서비스 장치와, 실험실습기자재 에뮬레이터/시뮬레이터 모니터링 툴을 통해 학습자와 강의자를 연결하여 학습자의 임베디드 프로그램 설계 및 실험실습을 강의 및 교육할 수 있는 것을 특징으로 하는 통신망을 이용한 임베디드 프로그램 설계 원격 학습 시스템.
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