Drone's DIYer

임베디드(Embedded) 시스템을 제어하거나 테스트하기 위한 프로그램 개발에는 여러 프로그램들이 사용되어질 수 있습니다. 예를 들어 Windows 환경에서 API나 MFC를 이용하여 개발한 경우, Linux와 같은 다른 환경에서 사용하기 위해서는 다시 그 환경에 맞는 툴을 사용하여 다시 제작하여야 합니다. 그러나 Qt는 cross platform으로 Unix, Linux 그리고 Windows, MAC OS X 등등 다양한 platform과 iOS나 Android 조차에서도 다시 컴파일하면 하면 된다는 것입니다.

역사적으로 Qt는 1995년 최초 버전이 공식 배포 되었고 이후 20년간 Qt는 산업 흐름에 맞추어 기능이 확장되고 성능이 개선되어 왔으며, 해당 기간 동안 전세계 1백만명이 넘는 개발자들에 의해서 검증된 안정적이고 성숙된 제품이 되었습니다. 현재 Qt 는 GUI 개발과 더불어 응용 프로그램 개발 전반을 커버하는 1,300여개의 풍부한 라이브러리들과 다양한 개발 도구를 갖춘 종합적인 개발 프레임워크 제품으로 완성되었다고 알려집니다.

기존의 개발 환경에서는 '볼륨' 버튼도 직접 제작하거나 별도의 라이브러리를 구입해야 하지만, Qt에서는 고급스러운 GUI 환경을 덕택에 가져다 쓰면 되고 상업적인 목적이 아닌 이상 소스 코드 채 배포되며 무료이면서 어떤 제한도 없다는 것입니다. 예를 들어, Qt만의 전통적이며 강력한 GUI 개발 기능은 Qt Widget으로부터 새롭게 지원되고 있는 Qt 자체의 GUI 개발용 스크립트 언어인 Qt Quick/QML로 이어졌고, QML을 이용하면 기존의 MFC 등의 개발 도구로는 구현이 매우 어려운 에니메이션이나 3D 인터페이스와 같은 자연스러운 그래픽 효과들도 쉽고 빠르게 구현할 수 있다는 것입니다.

뿐만 아니라, 프로그램 개발에 필수적인 멀티 스레드 프로세스 통신, 네트워크, OpenGL의 3D 그래픽, HTML5 지원 통합 웹엔진, XML 데이터베이스 등 C++ 개발자가 개발 중에 필요한 요구 사항도 다양한 라이브러리에 모듈형식으로 기능별로 제공한다는 것입니다. 또한 스마트폰과 태블릿 환경에서 요구되는 기존의 물리적 버튼과 원시적인 액정 스크린이 아닌 스마트폰과 같은 터치 패널 디스플레이 탑재와 고급스럽고 풍부한 표현을 가진 UI/HMI를 총망라 하고 있다는 것입니다.

Qt 에서는 'Qt Creator' 라는 통합 IDE 환경을 이용하여 코드를 작성하게 하며 GUI 화면을 직접 디자인하고 이를 개발코드와 직접 연결시킬 수 있는 'Qt Designer', GUI 개발을 편리하게 해주는 Qt 자체의 스크립트 언어인 'QML'과 UI 개발을 할 수 있는 'Qt Quick(Qt User Interface Creation Kit', Qt로 제작된 GUI 화면의 상세한 리소스 프로파일링이 가능한 'Qt Quick Profiler', Qt 라이브러리에 대한 상세한 도움말 문서인 'Qt Assistant'를 포함합니다. 또한 Visual Stuido나 Eclipse등 친숙한 개발 환경에서도 플러그인 하여 이용할 수도 있다는 것입니다.

Qt는 C++을 기반으로 하여 주로 C++을 사용하지만, 파이썬(Python), 루비(Ruby), C, 펄(Perl), 파스칼(Pascal)과도 연동됩니다. C 보다 C++을 사용할 경우 확장이 용이하다는 장점이 있습니다. 그러므로 클래스(class) 등의 C++의 기본 개념 지식이 먼저 요구됩니다.

https://www.qt.io/

과거에는 PC DOS 응용프로그램 개발시 어떻게 메모리를 효율적으로 관리하느냐가 관건이었던 적이 있습니다. 당시에는 메모리 집적기술의 한계로 PC에 1Mbyte를 설치하였다면 큰 자랑꺼리였으며 가격도 비쌌던 시절였습니다. 그러므로 응용프로그램은 DOS가 사용하는 영역의 나머지인 상위메모리를 사용하곤 하였습니다.

하지만 근래에는 메모리가 부족하여 응용프로그램을 실행하지 못하는 경우는 거의 없습니다. CPU의 속도와 메모리 용량 그리고 대용량 하드디스크의 발전은 더이상 가독성이 떨어지는 낮은 수준(low level)의 언어 사용은 물론 엄격한 메모리 관리의 부담을 덜어주게 되었습니다.

그러므로 언제부턴가 어셈블러(ASM)나 C-언어가 아닌 사용자에 즉, 사람에게 친숙한 높은 수준(high level)의 언어인 비쥬얼베이직(Visual Basic), C++ 언어 등이 대세가 되었습니다. 그럼에도 불구하고 AVR이나 PIC계열의 마이크로콘트롤러(MCU)에서는 여전히 낮은 수준의 프로그램 언어를 사용하고 있습니다.

MCU의 속도나 메모리 용량 등과 같은 성능의 발전과 avr-gcc와 같은 컴파일러의 지속적인 향상에 힘입어 요즈음은 어셈블러보다는 C-언어를 선호하게 된 것도 사실입니다. C-언어로 작성해 굳이 오버헤드(overhead)가 있을지라도 속도와 메모리 같은 개선된 MCU 성능으로 적용하는데 크게 문제가 되지 않은다는 것입니다.

하지만 아직도 상업적인 용도의 AVR 펌웨어(firmware)는 여전히 어셈블러를 사용하고 있습니다. 고성능의 MCU를 사용하여 단가를 높이기 보다는 합리적인 성능의 자원에 펌웨어를 어셈블러로 정교하게 작성하고 최적화하여 시장 경쟁력을 얻는다는 것입니다.

그러므로 어셈블러는 적어도 한번은 다루어봐야 하는 언어로 C-언어와 비교하여 다음과 같은 장점을 갖습니다.

1) 새로운 언어를 배운다는 스트레스는 문법을 익혀야 한다는 부담일 것입니다. 하지만 어셈블러는 문법이 C-언어에 비해서 매우 간단하다는 것입니다. 어셈블러는 원하는 코드 구현 자체가 까다로운 것이지 문법을 처음 익히기는 매우 쉽다는 것입니다. 

구현이 까다롭다는 것은 하드웨어에 대해 일일이 알아야 한다는 것과 아마도 120여개에 이르는 다양한 AVR 명령어가 존재하기 때문일 것입니다. 그러나 다양한 명령어는 기능이 유사한 소위 파생된 명령어로 인하여 용도별로 분류하면 사실상 몇 종류가 되지 않으며, 필요시 그때 그때 가져다 사용하면 됩니다.

2) 어셈블러를 다루면 특히 메모리 영역과 같은 하드웨어를 자세하게 익힐 수 있으며 이러한 지식은 향후 C-언어로 구현시 최적화된 코드를 생성할 수 있는 기회를 제공한다는 것입니다.

기존의 C-언어에서는 하드웨어를 자세히 다룰 필요는 없었습니다. 왜냐하면 사용코자 하는 AVR를 지정하면 컴파일러가 알아서 해주기 때문입니다. 메모리가 부족하면 컴파일러는 이를 사용자에게 일러주고 사용자는 불필요한 변수를 삭제해주면 되었기 때문입니다.

3) 정밀한 타이밍을 요구하는 펌웨어를 작성할 수 있습니다. 

어셈블러 명령어는 1~2 사이클의 클럭을 필요로 하며 사용자는 이를 직접 보면서 다루기 때문입니다. 하지만 C-언어를 사용할 때는 해당코드가 컴파일 후에 얼마의 클럭을 요구하는지 알 수가 없고, 알아낸다 하더라도 1us 정도의 정밀한 타이밍은 사실상 불가능하다는 것입니다. 예를 들어, 브러쉬리스(brushless) 모터를 제어시에 C-언어로 작성된 펌웨어는 고속 회전 영역에서 제어 불능상태가 될 수 있다는 것입니다.