아두이노 바이블 Vol 2: 유무선 연결과 입력 장치 편

상상이 현실이 되는 마법 스케치

허경용 저자(글)

제이펍 · 2021년 06월 24일

책 소개

아두이노로 상상할 수 있는 A부터 Z까지!

《아두이노 바이블》 제2권 ‘유무선 연결과 입력 장치 편’은 총 19개의 장을 통해 유무선 통신을 통해 아두이노를 확장하고 다양한 입력 장치를 통해 정보를 수집하는 방법을 살펴본다.

작가정보

저자(글) 허경용

연세대학교 전자공학과 학사와 동(同) 대학원 석사를 취득하였다. 이후 플로리다대학교(University of Florida)에서 컴퓨터공학 박사를 취득하였으며, 현재 동의대학교 전자공학과 교수로 재직 중이다. 저서로는 《허교수의 ARM Mbed 프로그래밍 입문》(2019), 《따라 하면서 배우는 마이크로컨트롤러》(2019), 《사물인터넷을 위한 ESP8266 프로그래밍》(2017), 《ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍》(2016), 《따라 하면서 배우는 아두이노》(2016), 《사물인터넷을 품은 아두이노》(2016), 《아두이노 상상을 스케치하다》(2014) 등 11종이 있다.

목차

• vol.2 유무선 연결과 입력 장치 편
  머리말 x / 장별 주요 내용 xii / 장별 부품 목록 xvii / 베타리더 후기 xxi
  
  CHAPTER 18 SPI 통신 1
  18.1 SPI 3
  18.2 아두이노 우노의 SPI 통신 8
  18.3 SPI 방식의 EEPROM 13
  18.4 맺는말 20
  연습문제 21
  
  CHAPTER 19 I2C 통신 23
  19.1 I2C 25
  19.2 아두이노 우노의 I2C 통신 30
  19.3 DS1307? RTC 칩 35
  19.4 맺는말 45
  연습문제 46
  
  CHAPTER 20 1-와이어 통신 47
  20.1 1-와이어 통신 49
  20.2 1-와이어 라이브러리 53
  20.3 DS18B20 온도 센서 56
  20.4 iButton 62
  20.5 맺는말 66
  연습문제 67
  
  CHAPTER 21 블루투스 69
  21.1 HC-06 블루투스 모듈 71
  21.2 스마트폰과 블루투스 통신 77
  21.3 컴퓨터와 블루투스 통신 81
  21.4 맺는말 87
  연습문제 88
  
  CHAPTER 22 지그비 89
  22.1 지그비 90
  22.2 지그비 모듈 91
  22.3 지그비 네트워크 100
  22.4 아두이노-아두이노 통신 103
  22.5 맺는말 108
  연습문제 109
  
  CHAPTER 23 적외선 통신 111
  23.1 적외선 통신 112
  23.2 적외선 데이터 포맷 113
  23.3 IRremote 적외선 라이브러리 116
  23.4 리모컨을 이용한 제어 124
  23.5 맺는말 128
  연습문제 130
  
  CHAPTER 24 RFID 131
  24.1 RF 132
  24.2 RFID 리더기와 마이페어 클래식 카드 135
  24.3 RFID 활용 142
  24.4 맺는말 150
  연습문제 152
  
  CHAPTER 25 BLE 153
  25.1 BLE 모듈 154
  25.2 BLE에서의 연결 158
  25.3 아두이노 연결 160
  25.4 연결 모드 163
  25.5 게시 모드 168
  25.6 맺는말 178
  연습문제 180
  
  CHAPTER 26 USB 호스트 181
  26.1 USB 182
  26.2 USB 호스트 쉴드 183
  26.3 마우스 연결 186
  26.4 키보드 연결 192
  26.5 마우스와 키보드 동시 연결 195
  26.6 타자 연습 프로그램 197
  26.7 맺는말 201
  연습문제 202
  
  CHAPTER 27 아두이노-아두이노 연결 203
  27.1 UART 연결 205
  27.2 블루투스 연결 214
  27.3 I2C 연결 218
  27.4 SPI 연결 226
  27.5 맺는말 237
  연습문제 239
  
  CHAPTER 28 입출력 확장 241
  28.1 74595: 디지털 데이터 출력 확장 243
  28.2 74165: 디지털 데이터 입력 확장 249
  28.3 MCP23017: 디지털 데이터 입출력 확장 253
  28.4 744051: 아날로그 멀티플렉서 261
  28.5 맺는말 265
  연습문제 266
  
  CHAPTER 29 센서 사용하기 267
  29.1 온도 센서 269
  29.2 CdS 조도 센서 272
  29.3 압력 센서 275
  29.4 휨 센서 279
  29.5 토양 습도 센서 282
  29.6 ML8511: UV 센서 286
  29.7 PIR 센서 289
  29.8 먼지 센서 294
  29.9 맺는말 299
  연습문제 300
  
  CHAPTER 30 로터리 인코더 301
  30.1 로터리 인코더 302
  30.2 로터리 인코더의 사용 305
  30.3 로터리 인코더 라이브러리 308
  30.4 맺는말 313
  연습문제 314
  
  CHAPTER 31 거리 측정 센서 315
  31.1 초음파 거리 센서 317
  31.2 적외선 거리 센서 325
  31.3 충돌 방지 시스템 328
  31.4 맺는말 332
  연습문제 333
  
  CHAPTER 32 가속도 자이로 센서 335
  32.1 MPU-6050 336
  32.2 가속도와 각속도 338
  32.3 롤과 피치 345
  32.4 MPU6050 라이브러리 351
  32.5 맺는말 357
  연습문제 358
  
  CHAPTER 33 디지털 온습도 센서 359
  33.1 DHT11 센서 360
  33.2 DHT22 센서 367
  33.3 맺는말 370
  연습문제 371
  
  CHAPTER 34 키패드 373
  34.1 키 스캔 방법 374
  34.2 멤브레인 키패드 379
  34.3 안티 고스팅 키패드 387
  34.4 맺는말 391
  연습문제 392
  
  CHAPTER 35 GPS 393
  35.1 GPS 394
  35.2 GPS 데이터 받기 395
  35.3 GPS 라이브러리 404
  35.4 맺는말 408
  연습문제 410
  
  CHAPTER 36 미니 프로젝트: 정수 계산기 411
  36.1 계산기 구현을 위한 하드웨어 412
  36.2 계산기의 기능 416
  36.3 계산기 구현 418
  36.4 계산기의 확장 423
  36.5 맺는말 425
  
  찾아보기 428

추천사

• 우영운 ((사)한국정보통신학회장 / 동의대학교 교수)

  “《아두이노 바이블》은 기존의 어떤 아두이노 서적보다 넓은 스펙트럼으로 초보자부터 전문가까지 학습과 실무에 응용할 수 있는 내용을 체계적으로 정리한, 제목 그대로 아두이노에 대한 바이블이다. 아두이노만 다루는 바이블이 나올 수 있었던 것은, 저자가 10여 권의 마이크로컨트롤러와 사물인터넷 관련 책을 출간한 경험과 대학에서 학생들을 가르치면서 얻은 노하우를 하나로 꿸 수 있었기 때문일 것이다. 사물인터넷과 에지 컴퓨팅을 이끄는 아두이노에 대하여 궁금한 점이 있는 사람이라면 결코 실망하지 않을 책이라고 믿어 의심치 않는다.”

• 유명환 (엑세스랩 주식회사 대표)

  “아두이노는 사물인터넷의 핵심 시제품 플랫폼으로 확실하게 자리 잡았지만, 지금까지의 서적들은 아주 단순한 예제 중심으로 아두이노를 다뤄왔다. 반면, 허 교수님의 이번 서적은 해커톤에 참여하는 메이커에서부터 실제 제품을 개발하고자 하는 현업 개발자에 이르기까지 충분히 활용 가능한 깊이 있는 예제를 제공한다. 그야말로 ‘아두이노의 끝판왕’이라 감히 말씀드린다. 마이크로컨트롤러로 개발할 수 있는 모든 기능을 자세한 배경 이론부터 실제 개발에 필요한 개발환경(툴)과 실무적인 예제 소스까지, 그리고 사물인터넷부터 에지 컴퓨팅까지 다루고 있어 관심 있는 모든 분께 자신 있게 추천한다.”

• 주한올 (아두이노스토리 대표)

  “아두이노 관련 신제품을 출시하려는 와중에 《아두이노 바이블》을 진지하게 읽었다. 비전공자든 전공자든 상관없이 아두이노를 시작하려는 모든 분께 이 책을 추천한다. 책은 오픈 소스 기반 플랫폼인 아두이노가 어떻게 탄생하고 발전했는지를 보여주는 역사서인 동시에, 아두이노를 시작하면서 느낄 수 있는 막막한 갈증을 시원하게 해소해 줄 수 있는 ‘사이다’ 같은 책이기도 하다. 입문에 필요한 구체적이고 다양한 방법을 상세하고 알기 쉽게 소개하면서도 78개의 장과 2개의 부록으로 구성된 이 책이 주는 지식은 절대 가볍지 않았다.”

책 속으로

SPI 클록으로 사용하기 위한 시스템 클록의 분주비를 설정한다. AVR 기반의 보드에서는 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 중 하나의 값을 분주비로 사용할 수 있으며, 이 값들은 SPI_CLOCK_DIV2에서 SPI_CLOCK_DIV128까지 상수로 정의되어 있다. 디폴트값은 SPI_CLOCK_DIV4로, 시스템 클록의 1/4 속도로 데이터를 전송한다. _10쪽

지금까지 살펴본 시리얼 통신 방법에는 UART, SPI, I2C가 있으며 이 중 사용하는 연결선의 개수가 가장 적은 것은 I2C로, 연결된 슬레이브의 수와 무관하게 2개의 연결선이 사용된다. 하지만 전이중 방식에서 반이중 방식으로 바꾸면 연결선을 하나 줄일 수 있는 것처럼, 동기식에서 비동기식으로 바꾸면 연결선을 하나 더 줄일 수 있다. 동기식 반이중 방식 통신인 I2C에서 비동기식 반이중 방식 통신으로 바뀐 것이 이름 그대로 하나의 연결선을 사용하는 1-와이어 통신이다. _48쪽

적외선 수신기를 제어하기 위한 객체를 생성한다. 객체를 생성할 때는 적외선 수신기의 출력핀을 연결한 핀을 지정한다. blinkpin은 데이터 수신 상태를 나타내는 LED를 연결하는 핀으로, 데이터가 수신될 때 LED가 점멸한다. 하지만 핀을 지정하는 것만으로는 LED가 점멸하지 않으며 blink13 멤버 함수를 써서 LED 점멸 가능 상태로 설정해야 한다. _117쪽

이 장에서 사용한 마우스와 키보드는 하나의 USB 동글을 사용한다. 즉, 하나의 USB 연결로 마우스와 키보드 입력을 받아들인다. 이를 동시에 사용하기 위해서는 USB_HID_PROTOCOL_MOUSE와 USB_HID_PROTOCOL_KEYBOARD의 두 가지 프로토콜을 모두 처리할 수 있는 HIDBoot 객체를 생성하고, 두 종류의 파서를 HIDBoot 객체에 등록하면 된다. _195쪽

아두이노 우노에 사용된 ATmega328 마이크로컨트롤러는 28개의 핀을 갖고 있으며 이 중 20개는 입출력 핀으로 사용할 수 있다. 아두이노 우노에서도 ATmega328의 입출력 핀 20개 전부를 사용할 수 있도록 핀 헤더를 제공하고 있다. 하지만 키보드를 만든다면 100개에 달하는 푸시 버튼이 필요할 수 있고, 크리스마스 트리 장식을 만든다면 100개에 달하는 LED가 필요할 수 있으므로 이러한 경우라면 20개의 입출력 핀으로는 부족한 것이 사실이다 _242쪽

스케치 31.2는 초음파 거리 센서 앞에 놓인 물체까지의 거리를 측정하여 1초에 한 번 시리얼 모니터로 출력하는 스케치를 NewPing 라이브러리를 사용하여 작성한 예다. 스케치 31.1과 실행 결과에서는 큰 차이가 없지만, NewPing 클래스의 멤버 함수를 사용하여 직관적으로 거리를 측정할 수 있다는 장점이 있다. _324쪽

출판사 서평

쉽고 빠르게 + 다양하게 + 효율적으로 = 아두이노 바이블!

메이커 운동으로 씨가 뿌려지고 사물인터넷의 발달로 자라난 아두이노는 이제 마이크로컨트롤러를 떠받치는 한 축으로 성장하였습니다. 이처럼 풍성해진 아두이노의 숲에서 《아두이노 바이블》은 스케치한 상상을 현실로 만드는 길잡이가 되어줄 것입니다. 이 책을 통해 독자는 아두이노로 많은 것을 할 수 있음을 알게 되고, 이 책을 뛰어넘어 아두이노로 상상하는 새로운 방법을 발견할 수 있을 것입니다.

1,383,677자의 문자, 1,600여 개의 그림과 260여 개의 표, 80개의 장으로 이뤄진 《아두이노 바이블(1~4권)》은 그야말로 아두이노의 A에서 Z까지를 집대성하였습니다. 교육 현장과 산업 현장 모두에서 두루 사용할 수 있는 레퍼런스로 활용하기 바랍니다.

2권 ‘유무선 연결과 입력 장치 편’의 주요 내용
CHAPTER 18 SPI 통신 _ SPI 통신의 원리를 살펴보고 SPI 통신을 사용하는 외장 EEPROM의 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 19 I2C 통신 _ I2C 통신의 원리와 I2C 통신을 사용하는 RTCReal Time Clock의 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 20 1-와이어 통신 _ 1-와이어 통신 방법과 1-와이어 통신을 사용하는 온도 센서와 iButton의 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 21 블루투스 _ 블루투스 시리얼 모듈을 사용하여 스마트폰, 컴퓨터 등과 통신하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 22 지그비 _ 지그비 모듈을 사용하여 여러 노드를 연결하고 노드 사이에 데이터를 주고받는 방법을 알아본다.
CHAPTER 23 적외선 통신 _ 적외선 데이터 통신의 원리와 리모컨 데이터를 수신하고 이를 활용하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 24 RFID _ RFID의 동작 방식과 RFID에서 데이터를 읽고 쓰는 방법을 알아본다.
CHAPTER 25 BLE _ 블루투스 4.0 BLE를 사용하여 연결 기반의 통신을 수행하는 방법과 연결 없이 다수의 기기가 데이터를 수신할 수 있도록 데이터를 게시하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 26 USB 호스트 _ USB 호스트 쉴드를 사용하여 마우스와 키보드를 아두이노에 연
결하고 입력 장치로 사용하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 27 아두이노-아두이노 연결 _ UART, 블루투스, SPI, I2C 등의 유무선 통신 방법을 사용하여 2개 이상의 아두이노를 연결하고 데이터를 주고받는 방법에 대해 알아본다.
CHAPTER 28 입출력 확장 _ 아두이노에서 디지털 및 아날로그 입출력 핀 확장을 위해 사용할 수 있는 다양한 전용 칩의 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 29 센서 사용하기 _ 아날로그와 디지털 데이터를 출력하는 센서와 센서 모듈을 사용하여 주변 환경과 상호 작용하는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 30 로터리 인코더 _ 로터리 인코더 중에서 상대적인 움직임 정도를 알아낼 수 있는 증분 인코더의 원리와 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 31 거리 측정 센서 _ 아두이노에서 흔히 사용되는 초음파 거리 센서와 적외선 거리 센서의 원리 및 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 32 가속도 자이로 센서 _ 가속도와 각속도를 함께 측정할 수 있는 MPU-6050 센서 모듈로부터 데이터를 얻는 방법과 얻어진 데이터를 활용하여 기울어진 정도를 얻는 방법에 대해 알아본다.
CHAPTER 33 디지털 온습도 센서 _ 정밀도가 각기 다른 DHT 시리즈 디지털 온습도 센서의 사용 방법을 살펴본다.
CHAPTER 34 키패드 _ 키패드의 키 입력을 검사하는 대표적인 방법인 키 스캔 방법의 원리와 한계를 살펴보고 이를 해결하는 방법 역시 알아본다.
CHAPTER 35 GPS _ GPS 리시버를 사용하여 현재 위치와 시간을 알아내는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 36 미니 프로젝트: 정수 계산기 _ 키패드와 텍스트 LCD를 사용하여 사칙 연산이 가능한 정수 계산기를 만들어본다.

기본정보

ISBN	9791191600032
발행(출시)일자	2021년 06월 24일
쪽수	456쪽
크기	188 * 246 * 27 mm / 877 g
총권수	1권
시리즈명	제이펍의 로봇 시리즈