C 언어를 활용한 임베디드 리눅스 실시간 데이터 로깅 시스템 구축

임베디드 리눅스는 많은 현대적인 임베디드 시스템에서 사용되는 강력하고 유연한 플랫폼입니다. 특히 C 언어는 하드웨어와 밀접하게 상호작용할 수 있는 능력으로 인해 임베디드 환경에서 널리 채택되고 있습니다. 본 기사에서는 임베디드 리눅스 환경에서 실시간 데이터 로깅 시스템을 구축하기 위한 방법론을 다룹니다. 실시간 데이터 로깅은 시스템 상태 모니터링, 분석, 문제 해결 등을 위해 필수적인 요소입니다. 이를 구현하기 위해 필요한 기본 원리와 설계 방법, C 언어를 활용한 효율적인 프로그래밍 기법을 단계적으로 살펴봅니다.

실시간 데이터 로깅의 개요
1. 실시간 데이터 로깅의 중요성
2. 임베디드 환경에서의 특수 요구 사항
C 언어가 적합한 이유
시스템 설계 단계
데이터 저장 구조 설계
하드웨어 인터페이스 통합
실시간 특성을 보장하기 위한 기법
오류 처리와 복구 설계
실습 예제: 온도 센서 데이터 로깅
요약

실시간 데이터 로깅의 개요

실시간 데이터 로깅은 임베디드 시스템에서 발생하는 데이터를 실시간으로 수집, 저장, 관리하는 과정을 의미합니다. 이는 시스템의 성능 모니터링, 오류 진단, 데이터 분석 및 기록 보관 등의 목적으로 사용됩니다.

실시간 데이터 로깅의 중요성

실시간 데이터 로깅은 다음과 같은 이유로 중요합니다:

문제 진단 및 디버깅: 로그 데이터를 통해 시스템 오류의 원인을 빠르게 파악할 수 있습니다.
성능 최적화: 시스템의 실행 데이터를 분석해 성능 병목 지점을 식별할 수 있습니다.
컴플라이언스 및 기록 보관: 특정 산업 규정 준수를 위해 데이터 로깅이 필수적일 수 있습니다.

임베디드 환경에서의 특수 요구 사항

임베디드 환경에서 실시간 데이터 로깅은 몇 가지 독특한 요구 사항을 가집니다:

제한된 리소스: 메모리와 처리 능력이 제한적이므로 로깅 시스템은 경량화되어야 합니다.
실시간성: 데이터를 빠르게 기록하고, 응답성을 유지해야 합니다.
신뢰성: 하드웨어 고장이나 전원 손실 상황에서도 데이터 손실을 최소화해야 합니다.

실시간 데이터 로깅은 임베디드 시스템의 안정성과 효율성을 보장하기 위한 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다.

C 언어가 적합한 이유

C 언어는 임베디드 리눅스 환경에서 실시간 데이터 로깅 시스템을 구현하기에 매우 적합한 프로그래밍 언어입니다. 이는 하드웨어와의 직접적인 상호작용과 효율적인 리소스 관리를 가능하게 하기 때문입니다.

임베디드 시스템에서 C 언어의 강점

C 언어는 다음과 같은 이유로 임베디드 환경에서 널리 사용됩니다:

하드웨어 접근성: C 언어는 하드웨어 레벨의 접근이 용이하며, 메모리 관리 및 I/O 처리에 최적화되어 있습니다.
고성능: 컴파일된 C 코드는 실행 속도가 빠르고, 리소스 사용이 최소화됩니다.
이식성: C 언어는 다양한 플랫폼에서 사용할 수 있는 이식성을 제공하며, 임베디드 리눅스에서도 쉽게 적용할 수 있습니다.
광범위한 지원: C 언어는 오랜 역사와 폭넓은 커뮤니티 지원으로 다양한 라이브러리와 도구를 활용할 수 있습니다.

실시간 데이터 로깅에서의 C 언어 활용

정확한 타이밍 제어: 실시간 데이터 로깅은 정밀한 시간 제어가 필요한데, C 언어는 이를 지원하는 다양한 함수와 라이브러리를 제공합니다.
효율적인 메모리 관리: 제한된 리소스를 가진 임베디드 시스템에서 C 언어는 메모리 사용을 최적화할 수 있는 강력한 도구를 제공합니다.
직접적인 하드웨어 통신: 센서나 액추에이터 같은 하드웨어 장치와 직접 통신이 가능하여, 데이터 로깅 작업을 원활하게 수행할 수 있습니다.

C 언어의 단점과 극복 방법

디버깅 어려움: C 언어는 메모리 관련 오류가 발생하기 쉽지만, 적절한 테스트와 디버깅 도구를 활용하면 이를 최소화할 수 있습니다.
복잡한 코드 구조: 잘 설계된 모듈화와 주석을 통해 코드의 가독성과 유지보수성을 개선할 수 있습니다.

C 언어는 임베디드 리눅스에서 실시간 데이터 로깅 시스템을 구현할 때 강력하고 효율적인 도구를 제공합니다.

시스템 설계 단계

임베디드 리눅스 환경에서 실시간 데이터 로깅 시스템을 성공적으로 구축하기 위해서는 체계적인 설계 단계를 따르는 것이 중요합니다. 각 단계는 시스템의 신뢰성과 효율성을 보장하기 위해 필수적입니다.

1. 요구 사항 정의

데이터 유형 및 크기: 로깅할 데이터의 형식(숫자, 문자열 등)과 예상 크기를 정의합니다.
로깅 주기: 데이터를 얼마나 자주 기록해야 하는지 결정합니다.
실시간성 요구: 데이터가 실시간으로 처리되고 저장되어야 하는지 판단합니다.
환경 제약: 메모리, 전력 소비, 프로세싱 능력 등 임베디드 시스템의 제약 사항을 분석합니다.

2. 시스템 아키텍처 설계

데이터 흐름 설계: 센서나 입력 장치에서 데이터가 수집되고, 처리 및 저장되는 과정을 정의합니다.
하드웨어 및 소프트웨어 통합: 필요한 센서, 저장 장치, 네트워크 인터페이스 등을 결정하고 이를 지원하는 소프트웨어 구조를 설계합니다.
모듈화: 데이터 수집, 처리, 저장, 오류 관리 등의 기능을 모듈화하여 시스템을 설계합니다.

3. 실시간 운영 고려

우선순위 스케줄링: 데이터를 실시간으로 처리하기 위해 태스크 우선순위를 설정합니다.
인터럽트 설계: 하드웨어에서 발생하는 이벤트를 처리하기 위해 적절한 인터럽트를 설계합니다.
버퍼 관리: 데이터 손실을 방지하기 위해 효율적인 버퍼링 메커니즘을 도입합니다.

4. 오류 및 복구 메커니즘 설계

오류 감지: 센서 오류, 저장 실패 등의 문제를 감지할 수 있는 로직을 구현합니다.
복구 절차: 오류 발생 시 데이터를 복구하거나, 안전한 상태로 복귀할 수 있는 절차를 설계합니다.

5. 프로토타입 개발 및 테스트

프로토타입 개발: 설계된 구조에 따라 초기 프로토타입을 개발합니다.
테스트 시나리오: 다양한 시나리오에서 시스템의 성능과 신뢰성을 검증합니다.
성능 최적화: 테스트 결과를 기반으로 시스템의 병목 현상을 해결하고, 최적화 작업을 진행합니다.

6. 배포 및 유지보수

현장 배포: 실제 환경에 시스템을 배포하고 운영합니다.
로그 분석: 로깅 데이터를 정기적으로 분석하여 시스템의 안정성을 평가합니다.
업데이트: 새로운 요구 사항이나 오류 수정에 따라 시스템을 업데이트합니다.

체계적인 설계 단계는 시스템 개발 과정에서의 혼란을 줄이고, 신뢰할 수 있는 실시간 데이터 로깅 시스템을 구축하는 데 필수적입니다.

데이터 저장 구조 설계

실시간 데이터 로깅 시스템에서 효율적인 데이터 저장 구조를 설계하는 것은 성능과 안정성을 좌우하는 핵심 요소입니다. 저장 구조는 데이터의 크기, 처리 속도, 검색 효율성 등 다양한 요소를 고려하여 설계되어야 합니다.

1. 데이터 저장 포맷

텍스트 기반 포맷:
텍스트 파일(JSON, CSV 등)은 읽기 쉽고 디버깅에 유리하지만 저장 공간이 더 많이 필요하고 처리 속도가 느릴 수 있습니다.
예: JSON은 구조화된 데이터를 쉽게 표현 가능.
장점: 가독성, 표준화된 포맷.
단점: 저장 용량과 처리 속도 면에서 비효율적.
바이너리 포맷:
바이너리 파일은 저장 공간이 적게 필요하고 읽기/쓰기 속도가 빠릅니다.
예: Protocol Buffers, FlatBuffers.
장점: 높은 성능과 효율성.
단점: 디버깅이 어렵고, 표준 도구가 필요.

2. 데이터 구조 선택

순차 저장 구조:
데이터가 시간 순서대로 기록되는 방식으로, 로그 분석 및 시계열 데이터 처리에 적합합니다.
예: 타임스탬프 기반 데이터 로깅.
인덱싱 구조:
데이터를 검색할 필요가 있는 경우, 인덱스를 추가하여 빠르게 조회할 수 있도록 설계합니다.
예: 데이터베이스의 인덱스 테이블.

3. 저장 매체의 선택

비휘발성 메모리(NAND 플래시, SD 카드):
데이터 손실 방지를 위해 비휘발성 저장 장치를 사용하는 것이 일반적입니다.
고려 사항: 쓰기 내구성, 데이터 접근 속도.
RAM 기반 저장소:
빠른 속도가 필요한 경우 RAM을 임시 저장소로 사용하고, 주기적으로 비휘발성 메모리로 데이터를 이전합니다.

4. 데이터 압축 및 최적화

실시간으로 기록되는 데이터의 크기를 줄이기 위해 압축 알고리즘(Gzip, Snappy 등)을 사용할 수 있습니다.
압축은 저장 공간을 절약하는 동시에 데이터 전송 속도를 높이는 데 유용하지만, CPU 리소스 사용이 증가할 수 있습니다.

5. 데이터 보안 및 무결성

암호화: 민감한 데이터를 처리하는 경우, 저장 전에 데이터를 암호화합니다.
무결성 검사: 데이터 손상 여부를 확인하기 위해 해시 함수(MD5, SHA-256 등)를 사용합니다.

6. 저장 구조 설계의 예시

struct LogEntry {
    uint32_t timestamp;  // 타임스탬프
    uint16_t sensor_id;  // 센서 ID
    float value;         // 센서 데이터 값
};

타임스탬프 기반 순차 저장: 모든 로그가 시간순으로 정렬되어 빠르게 접근 가능.
인덱스 추가: 특정 센서 ID의 데이터를 검색할 수 있도록 설계.

7. 데이터 관리 전략

순환 버퍼: 저장 공간이 제한된 경우, 오래된 데이터를 덮어쓰는 방식을 사용.
데이터 백업: 주기적으로 데이터를 외부 서버나 클라우드에 백업하여 데이터 손실을 방지.

효율적이고 신뢰성 높은 데이터 저장 구조는 실시간 데이터 로깅 시스템의 성능과 안정성을 크게 향상시킵니다.

하드웨어 인터페이스 통합

실시간 데이터 로깅 시스템에서 하드웨어와의 통합은 데이터를 정확히 수집하고 처리하기 위해 필수적인 과정입니다. 임베디드 리눅스 환경에서 다양한 하드웨어와 상호작용하려면 적절한 드라이버와 인터페이스를 구성해야 합니다.

1. 하드웨어 통합의 주요 요소

센서: 데이터를 측정하고 시스템으로 전달.
예: 온도 센서, 압력 센서, 가속도계 등.
데이터 통신 프로토콜: 하드웨어와 시스템 간 데이터를 교환하는 방식.
예: I2C, SPI, UART, CAN 등.
저장 장치: 데이터 로깅 결과를 저장하는 역할.
예: SD 카드, NAND 플래시 메모리, SSD 등.

2. 하드웨어 드라이버 설정

드라이버 설치 및 구성:
하드웨어 제조사에서 제공하는 드라이버를 설치하거나, 필요 시 커널 모듈을 작성하여 하드웨어를 제어.
디바이스 파일 접근:
리눅스에서 하드웨어는 /dev 디렉토리에 디바이스 파일로 표현됩니다. 예를 들어, UART 인터페이스는 /dev/ttyS0로 접근할 수 있습니다.

  int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
  if (fd == -1) {
      perror("Failed to open UART device");
      return -1;
  }

3. 데이터 통신 프로토콜 구현

I2C 예시:
I2C 버스를 통해 센서 데이터 읽기.

  #include <linux/i2c-dev.h>
  #include <fcntl.h>

  int fd = open("/dev/i2c-1", O_RDWR);
  ioctl(fd, I2C_SLAVE, 0x48);  // 센서 주소 설정

  char buffer[2];
  read(fd, buffer, 2);  // 센서 데이터 읽기
  close(fd);

SPI 예시:
SPI를 활용한 데이터 전송.

  #include <linux/spi/spidev.h>
  #include <sys/ioctl.h>

  int spi_fd = open("/dev/spidev0.0", O_RDWR);
  uint8_t tx[2] = {0x01, 0x80};
  uint8_t rx[2];
  ioctl(spi_fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tx);
  close(spi_fd);

4. 하드웨어 인터페이스 최적화

중단 기반 처리:
폴링 방식 대신 인터럽트를 활용하여 효율적으로 데이터 수집.
GPIO 인터럽트를 설정하여 특정 이벤트가 발생할 때만 CPU를 활성화.
DMA(Direct Memory Access) 활용:
CPU 사용량을 줄이기 위해 데이터 전송 시 DMA를 활용하여 메모리와 장치 간의 직접적인 데이터 이동을 수행.

5. 하드웨어 오류 처리

오류 감지:
하드웨어 상태를 주기적으로 모니터링하고, 에러 발생 시 알림.

  if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, addr) < 0) {
      perror("I2C device not found");
  }

복구 로직:
하드웨어 연결이 중단된 경우 재설정을 시도하거나, 사용자에게 경고 메시지를 제공.

6. 테스트 및 디버깅

시뮬레이션 환경 구축:
하드웨어 없이도 테스트할 수 있는 시뮬레이션 툴을 사용.
디버깅 도구 사용:
Oscilloscope나 Logic Analyzer를 활용해 통신 신호를 분석하고, 데이터 전송이 정상적으로 이루어지는지 확인.

하드웨어와의 통합은 임베디드 시스템 개발에서 가장 중요한 단계 중 하나이며, 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해 세심한 설계와 테스트가 필요합니다.

실시간 특성을 보장하기 위한 기법

실시간 데이터 로깅 시스템에서는 데이터 처리와 저장이 정해진 시간 내에 완료되어야 합니다. 이를 실현하기 위해 적절한 설계와 최적화 기법을 활용하여 실시간성을 보장해야 합니다.

1. 우선순위 기반 태스크 스케줄링

리눅스의 실시간 스케줄링 정책:
SCHED_FIFO: 선입선출 방식으로 높은 우선순위 태스크를 먼저 실행.
SCHED_RR: 라운드 로빈 방식으로 우선순위가 같은 태스크 간 시간 분할 실행.
태스크 우선순위 설정:
중요한 작업(데이터 수집, 저장 등)에 높은 우선순위를 부여하여 실시간성을 유지.

  struct sched_param param;
  param.sched_priority = 50;  // 높은 우선순위
  sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &param);

2. 인터럽트 기반 데이터 처리

폴링 대신 인터럽트 활용:
센서에서 데이터가 준비되면 인터럽트를 발생시켜 CPU가 필요한 작업만 수행.
인터럽트 처리 루틴(ISR)을 통해 데이터 수집 및 초기 처리를 수행.

  void ISR_handler() {
      // 인터럽트 발생 시 처리 코드
  }

우선순위 인터럽트 관리:
중요한 인터럽트가 먼저 처리되도록 우선순위를 설정.

3. 버퍼링 및 큐잉 기법

순환 버퍼(Circular Buffer):
데이터를 일시적으로 저장하여 처리 속도를 균등화.
예: 새로운 데이터가 들어오면 오래된 데이터를 덮어씀.

  struct CircularBuffer {
      int head;
      int tail;
      int size;
      int buffer[MAX_SIZE];
  };

프로듀서-컨슈머 패턴:
데이터 생성자(센서)와 소비자(저장 모듈) 간의 작업 동기화를 위해 큐를 활용.

4. DMA(Direct Memory Access) 활용

CPU 부하 감소:
데이터를 센서나 저장 장치에서 메모리로 전송할 때 DMA를 활용하여 CPU 개입 없이 작업 수행.
대량 데이터 처리 최적화:
고속 데이터 수집이 필요한 경우 DMA를 통해 처리 속도를 개선.

5. 시간 동기화

정확한 타임스탬프 기록:
데이터를 기록할 때 시스템 클록 또는 외부 타임 소스를 사용하여 타임스탬프를 부여.
NTP(Network Time Protocol)를 활용하여 시스템 시간을 동기화.
하드웨어 타이머 사용:
실시간 데이터를 처리하기 위해 정확한 타이머 설정.

  struct itimerspec timer;
  timer.it_value.tv_sec = 1;
  timer.it_value.tv_nsec = 0;

6. 최적화 및 성능 분석

실시간 프로파일링 도구 사용:
perf, ftrace, strace 등 도구를 사용하여 시스템의 성능 병목을 파악하고 최적화.
코드 최적화:
불필요한 연산 제거, 데이터 구조 단순화 등을 통해 성능 개선.

7. 실시간 운영체제 기능 활용

PREEMPT_RT 패치:
리눅스 커널에 실시간 기능을 추가하여 태스크 응답 시간을 줄임.
커널 모듈 개발:
고성능 실시간 처리가 필요한 경우, 사용자 공간이 아닌 커널 공간에서 작업을 처리.

실시간 특성을 보장하기 위해서는 하드웨어와 소프트웨어의 조화로운 설계가 필요하며, 이러한 기법들은 시스템 안정성과 성능을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

오류 처리와 복구 설계

실시간 데이터 로깅 시스템은 다양한 오류 상황에 직면할 수 있습니다. 센서 오류, 저장 장치의 결함, 네트워크 연결 실패 등은 데이터 손실이나 시스템 중단으로 이어질 수 있습니다. 이러한 문제를 예방하고 빠르게 복구하기 위한 설계가 필요합니다.

1. 오류 감지 메커니즘

하드웨어 오류 감지:
센서 데이터를 정기적으로 확인하여 비정상적인 값(예: 값의 급격한 변동, 비정상적인 범위)을 탐지.
I/O 장치 상태를 점검하여 읽기/쓰기 오류를 모니터링.

  if (read(sensor_fd, buffer, sizeof(buffer)) == -1) {
      perror("Sensor read error");
  }

데이터 무결성 확인:
데이터 저장 시 체크섬(Hash 값)이나 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 추가하여 데이터 손상을 감지.

  uint32_t crc = calculate_crc(data, data_size);
  if (crc != expected_crc) {
      printf("Data integrity error\n");
  }

2. 오류 예방 기법

冗余(중복) 설계:
중요한 데이터는 중복 저장(예: RAID 구성)하거나, 네트워크로 원격 백업을 설정하여 손실 가능성을 최소화.
저장소 내구성 강화:
플래시 메모리와 같은 저장 장치는 사용 수명 제한이 있으므로 쓰기 작업을 균등하게 분배하는 Wear Leveling 기법을 적용.

3. 복구 메커니즘

자동 복구:
특정 오류가 발생하면 시스템이 자동으로 복구 작업을 수행하도록 설계.
예: 저장 장치가 응답하지 않을 경우 장치를 재마운트하거나 대체 장치로 전환.

  if (mount("/dev/sdb1", "/mnt", "ext4", 0, NULL) == -1) {
      perror("Mount failed, attempting recovery");
      // 대체 경로로 재마운트
  }

이전 상태로 복귀:
중요한 작업 중 오류가 발생하면 이전에 저장된 안정 상태로 롤백.
예: 트랜잭션 기반 데이터 저장 구조를 사용하여 중단된 작업을 복구.

4. 경고 및 알림 시스템

로컬 경고:
LED, 부저 등을 활용하여 현장에서 문제가 발생했음을 알림.
원격 알림:
네트워크를 통해 오류 상태를 관리자에게 이메일이나 메시지로 전송.

  send_alert("Error detected in logging system");

5. 예외 처리 및 로그 기록

예외 처리 구현:
오류가 발생할 가능성이 있는 모든 코드에 적절한 예외 처리 로직을 추가.

  if (data == NULL) {
      fprintf(stderr, "Error: NULL data received\n");
      continue;
  }

오류 로그 기록:
오류 발생 시 디버깅을 위해 상세한 로그를 기록.
타임스탬프와 오류 코드를 포함한 구조화된 로그를 생성.

  fprintf(log_file, "[%lu] Error: Sensor disconnected\n", current_timestamp());

6. 복구 시나리오 테스트

시뮬레이션 테스트:
예상 가능한 오류를 시뮬레이션하여 복구 메커니즘이 제대로 작동하는지 확인.
스트레스 테스트:
과부하 상황에서 시스템의 안정성과 복구 능력을 평가.

7. 사용자 친화적 설계

직관적인 UI 제공:
오류 원인과 복구 방법을 명확히 알리는 메시지와 인터페이스 제공.
매뉴얼 지원:
관리자나 사용자를 위한 오류 처리 절차 매뉴얼을 작성.

효과적인 오류 처리와 복구 설계는 시스템의 안정성과 신뢰성을 보장하며, 특히 실시간 데이터 로깅 시스템에서 중요한 데이터를 안전하게 보호하는 데 필수적입니다.

실습 예제: 온도 센서 데이터 로깅

이 섹션에서는 온도 센서를 활용하여 실시간 데이터 로깅 시스템을 구현하는 예제를 제공합니다. 이 예제는 센서 데이터 수집, 처리, 저장의 전체 과정을 다룹니다.

1. 시스템 구성

하드웨어 요구 사항:
온도 센서(예: LM35 또는 DS18B20)
라즈베리 파이 또는 기타 임베디드 보드
저장 장치(SD 카드 또는 플래시 메모리)
소프트웨어 요구 사항:
C 컴파일러(GCC)
리눅스 커널 및 I2C 드라이버

2. 데이터 수집

온도 센서에서 데이터를 읽어오는 코드를 작성합니다. 여기서는 I2C 인터페이스를 사용하는 센서를 예로 듭니다.

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <unistd.h>

#define SENSOR_ADDR 0x48  // 센서 I2C 주소

float read_temperature(int fd) {
    char buffer[2];
    if (read(fd, buffer, 2) != 2) {
        perror("Failed to read sensor data");
        return -1;
    }
    int temp_raw = (buffer[0] << 8) | buffer[1];
    return temp_raw * 0.0625;  // 온도를 섭씨로 변환
}

int main() {
    int fd = open("/dev/i2c-1", O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open I2C bus");
        return 1;
    }

    if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, SENSOR_ADDR) < 0) {
        perror("Failed to communicate with sensor");
        return 1;
    }

    float temperature = read_temperature(fd);
    printf("Current Temperature: %.2f°C\n", temperature);

    close(fd);
    return 0;
}

3. 데이터 처리

수집된 데이터를 실시간으로 처리하여 저장할 수 있도록 준비합니다.

타임스탬프 추가: 데이터를 기록할 때 타임스탬프를 포함합니다.
단위 변환: 필요하면 데이터를 섭씨에서 화씨로 변환.

4. 데이터 저장

데이터를 파일에 저장하는 간단한 로직을 구현합니다.

#include <time.h>

void log_temperature(float temperature) {
    FILE *file = fopen("temperature_log.csv", "a");
    if (file == NULL) {
        perror("Failed to open log file");
        return;
    }

    time_t now = time(NULL);
    fprintf(file, "%ld,%.2f\n", now, temperature);  // 타임스탬프와 온도 저장
    fclose(file);
}

5. 실시간 데이터 로깅

데이터 수집과 저장을 주기적으로 실행하는 메인 루프를 작성합니다.

#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/i2c-1", O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open I2C bus");
        return 1;
    }

    if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, SENSOR_ADDR) < 0) {
        perror("Failed to communicate with sensor");
        return 1;
    }

    while (1) {
        float temperature = read_temperature(fd);
        log_temperature(temperature);
        printf("Logged Temperature: %.2f°C\n", temperature);
        sleep(5);  // 5초마다 데이터 로깅
    }

    close(fd);
    return 0;
}

6. 추가 기능

이상치 알림: 특정 온도 범위를 벗어날 경우 경고 메시지를 출력.
네트워크 전송: 로깅 데이터를 원격 서버로 전송하여 실시간 모니터링 가능.
데이터 압축: 장기적으로 저장되는 데이터의 크기를 줄이기 위해 압축 저장.

7. 결과

실행 후 temperature_log.csv 파일에 다음과 같은 데이터가 기록됩니다:

  1674038400,23.45
  1674038405,23.50
  1674038410,23.47

온도 센서를 활용한 실습 예제는 실시간 데이터 로깅 시스템의 기본 구조를 이해하는 데 유용하며, 이를 기반으로 더 복잡한 로깅 시스템을 설계할 수 있습니다.

요약

본 기사에서는 임베디드 리눅스 환경에서 C 언어를 활용하여 실시간 데이터 로깅 시스템을 설계하고 구현하는 방법을 단계적으로 다뤘습니다. 실시간 데이터 로깅의 기본 개념과 중요성, 효율적인 데이터 저장 구조, 하드웨어 통합 및 실시간 특성을 보장하는 기법을 설명하였으며, 온도 센서를 활용한 실습 예제를 통해 실용적인 구현 방법을 제시했습니다.
이를 통해 시스템 안정성을 유지하면서 실시간 데이터를 처리하고 기록하는 기술을 효과적으로 활용할 수 있습니다.