[Embedded Linux] 독학용 리눅스 개발 보드 고르기, BeagleBone Black

들어가며

이번에 프로젝트를 진행하면서 리눅스의 부팅 과정, 시스템 콜에 대한 추적, 다비아스 드라이버나 모듈 등을 마구마구 열어보고 분해분석하면서 내 것으로 만들지 못한게 너무너무 아쉬웠다. 1차 프로젝트 때는 라즈베리파이 위에서 리눅스 개발과 공부를 진행했었기 때문에, 그래서 라즈베리파이를 하나 사서 여기에다가 호작질을 하면서 공부를 하려고 계획하고 있었다. 그래서 설날을 맞이하여 바로 사이트에서 검색해봤다.

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그런데 짜잔, 라즈베리파이가 한 7만원 정도 할거라고 생각했는데, 생각보다 비쌌다. 여기에 부가적으로 전원 케이블이나 UART 시리얼 디버거 등을 추가하면 더 많이 비싸질테니 (라즈베리파이에 여러 센서 부품까지 포함된 키트는 심지어 18만원이였다) 다 합해서 8만원 정도 생각했던 나에게는 심히 당황스러운 가격이였다.

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그래서 혹시 라즈베리파이 말고 다른 리눅스를 개발해볼 수 있는 보드들이 있는지를 찾아보려고 여럿 검색해보니, 레딧 같은 사이트에서 개발 보드로 사용할 수 있는 보드들을 꽤나 다양하게 추천하고 있었다.

• Raspberry Pi
• BeagleBone Black
• STM32MP157 (ST에서 나온 AP가 달린 보드 + Cortex-M도 있어서 MCU 개발도 가능한 듯?)
• Jetson nano
• 이외에도 오렌지파이, 바나나파이, 비글플레이 같은 여러 보드가 언급되었다.

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그래서, 내가 개발 보드로 사용하기에 어떤게 제일 괜찮을지에 대해서 한 번 조사해보고 구매해보고자 하였다.

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선택 기준

임베디드 리눅스에 대해 배우기 적합한가?

내가 개발 보드를 통해서 배워보고 싶은 점들은 요러한 부분들이였다.

• 부팅 시퀀스 파헤치기
• U-Boot와 Yocto OS 올려보기
• 디바이스 트리와 디바이스 모듈
• 디바이스 드라이버 분석과 작성
• 리눅스 애플리케이션 작성해보기
• 여러 센서 모듈 확장하기

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그렇다면 각 보드는 이걸 배우기에 적합한가?

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먼저 라즈베리파이. 라즈베리파이는 이전에 강의를 들을 때 대부분의 위 내용들을 체험해볼 수 있었다. 그런데 의외로 검색해보니 부팅 과정에 대해서는 RPi로 공부하기에 한계가 있다는 글이 좀 있었다. 이전에 부팅 시퀀스를 한 번 찾아봤을 때 나왔던 것처럼, Broadcom 기반의 프로세서라서 GPU가 우선 깨어나서 부팅을 주도하기 때문에 CPU가 먼저 동작하는 다른 보드랑은 양상이 좀 다르고, Broadcom의 스타트업 코드 등은 공개가 되어 있지 않아서 U-Boot가 올라오기 전까지의 시퀀스를 보기는 어렵다는 것. 그래서 (사실 내가 여기까지 파볼 수 있을지도 미지수이긴 하지만) RPi를 쓴다고 할 때, 이게 완전하게 100% 소스코드를 확인할 수 있는 상태라고 한다.

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그렇다면 Jetson Nano는 어떨까. 엔비디아에서 만든 젯슨의 경우에는 Jetpack SDK 위에서 작업을 하게 된다고 한다. 그래서 이미 만들어져있는 OS위에서 애플리케이션을 개발하기만 하기 때문에 뭐랄까 이 내부를 뜯어보고 하기에는 적합하지 않은 느낌이였다. 대신 GPU가 올라가있고, CUDA나 Tensor 프로그래밍을 경험하거나 AI나 파이프라인을 통한 모델 최적화 등을 위해서는 적합한 보드라고 생각되었다.

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나머지 BeagleBone Black과 STM32MP157은 둘 다 소스코드가 공개가 되어있고, U-Boot와 Yocto 등을 적용해볼 수 있기 때문에 적합하겠다고 우선 생각했다.

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프로세서의 아키텍처

언급한 4개의 보드는 Cortex-A 기반이다. (왜냐면 리눅스를 돌리기 위해서는 가상 메모리가 필요한데, 이건 Cortex-M에 없고 Cortex-A에 있는 MMU가 필요하기 때문)

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라즈베리파이는 Cortex-A72 4코어, 비글본은 Cortex-A8이 싱글코어, STM32MP157은 Cortex-A와 Cortex-M이 모두 들어있고, 젯슨나노는 Cortex-A57이 4코어로 들어있다. 근데 라즈베리파이와 젯슨 나노는 앞서 언급한 것처럼 GPU 기반으로 동작하는게 특징이므로 흥미가 약간 떨어졌다.

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비글본은 싱글코어이기 때문에 할 수 있는게 좀 단순하긴 하겠지만, 그만큼 러닝 코스트가 낮다는 장점이 있어보였다.

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만약 내가 리눅스를 계속 파본다면 Cortex-M 은 굳이 필요없겠지만, FW나 FreeRTOS 기반으로 프로젝트를 쳐낼 수 있는 STM32 보드가 꽤 매력적으로 느껴졌다. (텔레칩스 교육 듣기 전에 미리 구매해둔 STM32F407 보드가 있기 때문에 이게 아니더라도 FW 개발을 공부할 수 있긴 함)

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하드웨어에 붙일 수 있는 인터페이스

UART, SPI, I2C 는 모든 보드가 가지고 있었기 때문에 크게 문제가 되지 않는다. 어차피 이게 기본 통신 방식이니깐. CAN 같은 모듈도 Controller를 내장하고 있는 모델이 아니라면 SPI2CAN 을 통해 사용할 수 있기 때문에 이것도 크게 문제가 될 것 같지는 않았다.

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그런데 비글본은 CAN 도 내장하고 있다고 한다. 오호라…

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공개된 자료가 많은가?

앞서 언급한 것처럼 RPi는 Broadcom에서 부팅 과정에 대한 소스코드 등을 드러내지 않고 있고, 내부 회로도 등도 일부만 공개하고 있다.

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이에 반해 비글본과 STM32 보드는 확실히 모든 자료가 공개되어 있었다. 둘 다 회로도를 완전 공개를 하고있고, 커널 소스 등도 완전 공개를 하고 있다.

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커뮤니티 크기

사실 이건 RPi 미만 잡 아닐까. 라즈베리파이는 학생들도 많이 사용하고, 취미용으로도 꽤나 쓰고있고. 심지어 (의도하지는 않았지만) 우리집에도 라즈베리파이 교재가 있다! 그만큼 강의 영상도 많고 예제도 많으니 + 트러블슈팅 해결방법도 많이 제시가 되어 있어서 수월하게 공부할 수 있으리라 생각된다.

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비글본 역시 검색해봤을 때 추천하는 사람이 많은걸 보면 커뮤니티나 자료가 꽤 있을 것 같긴 한데, 국내 자료는 그렇게 많이 있는지 모르겠다. 도서 같은 경우에도 교보문고에 라즈베리파이를 검색하면 170건이나 나오는 반면, 비글본을 검색해봤을 때는 단 2개가 나온다.

https://forum.beagleboard.org/c/general/8 여기 사이트가 비글본의 공식 포럼 사이트인데, 엄청나게 활발한 건 아니지만 하루에 1-2건의 토론글은 계속 올라오고, 사람들이 여기에 답변을 주고받는 것으로 보였다. 스택오버플로우처럼 활용할 수 있는 공간이 하나 있다는게 얼마나 다행인지.

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나머지 STM 보드와 Jetson 은 위 둘에 비해 커뮤니티 사이즈가 그렇게 커보이지는 않았다.
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가격

26년 초 기준으로, 쿠팡과 디바이스마트에서 빠르게 서치해봤다.

• RPI 5 : 14만원 / RPI 4: 12만원
• 비글본 Black : 10만원
• STM32MP157 : 23만원
• Jetson Nano : 33만원

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이걸 줄 알았으면 가격 먼저 검색해보고 결정할 걸 그랬나..? ㅋㅋ

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사실 가격만 놓고 봤을 때는 내게 남은 선택지가 아래 것들이였다.

• 이미 써본 경험이 있는 라즈베리파이 4
• 조금 더 고성능을 바란다면 라즈베리파이 5
• 새로운 개발보드 비글본 블랙

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이왕 공부하는거 라즈베리파이보다 조금 더 임베디드 개발스러워보이고, 내가 경험해보지 못한 부분을 한 번 파보고 싶어서 비글본 블랙 보드를 구매해보고자 했다. 어디가 더 저렴할 지 열심히 사이트들을 돌아다니면서 판매처를 검색해보고 있었는데, 왠걸? 비글본 블랙 말고 비글본 그린 같은 다른 시리즈가 눈에 들어왔다. 심지어 비글본 블랙 가격의 절반 수준!

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처음에는 이게 라즈베리파이4랑 5처럼 세대 차이가 나는 보드라서 성능 차이나 인터페이스에서 차이가 클 것이라 생각하고 쳐다봤는데, 칩 사양은 완전히 동일했다. 가격이 같은데….?!

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차이점은 Beaglebone Black은 HDMI 포트를 가지고 있고, Beaglebone Green은 HDMI 포트 대신에 Grove 커넥터라는 (처음보는) 포트를 가지고 있다. 그래서 만약 디스플레이 연결 없이 개발을 한다면 사실 그린 모델을 구매해도 충분히 합리적이라는 생각이 들었다. 저 Grove 포트를 통해서는 I2C나 UART 를 할 수 있는데, 이건 GPIO Pin 통해서도 충분히 할 수 있는 부분들이라서 굳이 쓸 필요도 없어보였다. 또는 전원 포트가 5V DC를 꽂을 수 있는지, 아니면 USB로만 전원을 공급할 수 있는지의 차이가 있었는데, 이 부분도 나한테는 아직은 크게 문제가 되어보이지 않았다. 이걸 이용해서 시제품을 만들어낼 것은 아니니깐.

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그렇게 비글본 그린으로 개발 보드를 구매해야겠다는 생각이 들 찰나에, 혹시 몰라서 당근에 비글본 보드를 검색해봤다. 그랬더니 비글본 블랙 새제품을 5만원에 팔고있더라. 오호라…

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이걸 줄 알았으면 당근 먼저 검색해보고 결정할 걸 그랬나..? ㅋㅋ

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그래서

그래서 우여곡절 끝에 내가 구매한 리눅스 개발보드는 BeagleBone Black 이고, 5만원에 구매할 수 있었다. 지금 배송이 오고 있는 중이다.

이 보드가 도착한다면 살랑살랑 부팅 과정부터 디바이스 트리, 모듈, 드라이버, 애플리케이션까지 리눅스 시스템 전반의 개념과 실습을 한 번 진행해볼 예정이다. 아마 그 과정에서 여러 문제가 많이 발생할 것 같긴 한데, 이걸 해결해나가는 과정에 대한 글도 쭉쭉 작성해보지 않을까.

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혹시 모르지, 이게 또 괜찮은 시리즈로 해서 BeagleBone Black 보드 브링업부터 시작하는 새로운 시리즈로 포스트를 쭉쭉 작성해나가게 될지. 구글에 비글본을 검색하면 내 블로그가 또 제일 처음에 튀어나오게 될 수도 있다. 후후.

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