루덴스코드 Blog

메이커활동 +112


휴대폰 충전기의 커넥터 부분이 종종 끊어지거나 덜렁거리는 경험을 많이 해 보셨죠? 이렇게 다 쓴 볼펜의 스프링을 빼서 커넥터 끝부분에 넣고 테잎으로 감아보세요. 훨씬 좋아질 겁니다.



젓가락질을 잘 못하는 사람을 위한 팁!, 중간에 나무젓가락 포장종이를 접어서 지지대를 만들고 반대쪽을 고무줄로 묶어주세요. 처음 젓가락질을 배우는 아이들에게도 알려줘 보세요. 


전자레인지로 감자를 익힌다면 이렇게 4개의 이쑤시개로 다리를 만들어서 넣어보세요. 


나무에 풀칠을 할때 안쓰는 긴 볼트(전산볼트)가 있다면 이렇게 해보세요. 깔끔하게 쫙 펴져서 풀이 발라집니다.


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ESP8266 와 PMS7003 을 사용한 IOT 미세먼지 측정기



사진에는 개발 중 테스트를 위한 별도의 NodeMCU 가 하나 더 있습니다. 




PMS7003 이 Fritzing 에 없으므로 10 핀 짜리 커넥터와 만능기판을 사용해서 비슷하게 만들어 사용했다.


ESP8266 에서 할 일 


1. nodeMCU 를 사용하여 PMS7003 의 먼지데이터를 가져온다.

2. nodeMCU 를 사용하여 AP 에 연결한다.(스마트폰으로 nodeMCU 를 AP 에 연결한다.)

3. AP 와 연결된 nodeMCU 는 Thingspeak 와 sparkfun 서버에 값을 전송한다.

4. Lua 언어를 사용하지 않고 아두이노 IDE 를 사용하여 작업한다.

5. PUT/GET 을 사용하여 서버에 값을 전달한다.





세부 작업 내용


## Arduino IDE 에서 ESP8266 보드 사용을 위한 준비 


1. Arduino IDE 실행

2. 파일(FILE)

3. 환경설정(Preference)


Additional Board Manager URLs : 에   http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json  입력 


4. Tools 에서 Board : >> Board Manager 실행

5. esp8266 검색 후 설치(Install)

6. Tools >> Board >> NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) 선택

7. Sketch >> Include Library >> Manage Libraries 선택

8. WiFiManager 검색 후 설치






esp8266 검색


NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) 선택



WiFiManager 검색 후 설치 (ESP8266 보드 설치 후 자동으로 설치되는 예제와 라이브러리 외에 필요)




## PMS7003 와 NodeMCU 연결


NodeMCU 는 1개의 하드웨어 시리얼을 가지고 있으며, 이 시리얼이 다른 포트로 연결되어 사용할 수 있다. 이때 Serial.swap() 함수를 사용한다.


단, 사용해 보았으나 펌웨어의 안정성문제인지 지나치게 노이즈가 많아서 도저히 사용할 수 없을 정도로 판단되었다. Serial.swap() 함수는 사용하지 않았다.


소프트웨어 시리얼의 사용은 아두이노에서 사용했던 방법이다. NodeMCU 에서도 이 방식을 사용해보려고 하였으나 제대로 된 값을 받아내지 못했다. 다른 작업을 하면서 소트프웨어시리얼로 통신을 하는 것이 아직까지 안정적이지 못해 보인다.


하드웨어 시리얼 사용하기로 결정.


결국 RX, TX 를 사용하기로 결정했다. 단, USB 로 PC 와 연결해서 프로그램실행파일을 업로드해야 하므로 PMS7003 은 실행파일업로드가 마쳐진 다음에 NodeMCU 와 연결하면 된다. 개발과정중에 이러한 작업을 반복해야 하므로 두개의 슬라이드 스위치를 두었다. 두개의 스위치는 NodeMCU 의 RX/TX 와 PMS7003 의 TX/RX 를 연결하거나 끊는 용도로 사용한다. 즉, NodeMCU 에 프로그램을 업로드할 때는 스위치를 끄고, 업로드후에는 다시 스위치를 켜서 PMS7003 과 NodeMCU 가 서로 통신이 되도록 하였다.




AP-SW 는 D3 (GPIO0) 의 핀에 해당되며 여기에 들어오는 입력값에 따라 AP 선택이 가능해진다.



## NodeMCU Firmware


아두이노의 max(), min() 이 ESP8266 에서 제대로 작동하지 않는 문제를 발견하고 재정의하여 사용하였다. #include <ESP8266WiFi.h> 이후에 다음의 내용을 넣으면 된다.


#undef max

#define max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

#undef min

#define min(a,b) ((a)>(b)?(b):(a))


전체 프로그램이 많아 져서 ino 파일과 h 파일로 나눠서 저장하였다. 각각의 다음과 같다.



아두이노 소스

/*


  PMS7003 - ESP8266 (nodeMCU)

  WiFi Selectable AP & Clients

     D3 (GPIO0) --- > PULLUP 

CLIENT 1 - Thingspeak

CLIENT 2 - data.sparkfun.com 

  made by winduino.co.kr (2016.10.28.)

  

*/


#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#include <DNSServer.h>

#include <WiFiManager.h>          //https://github.com/tzapu/WiFiManager


#include "ThingSpeak.h"

#include "PMS7003s.h"


    // Thingspeak

    unsigned long myChannelNumber = 111111;

    const char * myWriteAPIKey = "11111111111111";


    // sparkfun client using get

    const char* host = "data.sparkfun.com";

    const char* streamId   = "11111111111112";

    const char* privateKey = "11111111111113";


#define TRIGGER_PIN   0

#define  DEBUG        1

#define  MEAN_NUMBER  10

#define  MAX_PM       0

#define  MIN_PM       32767

#define  VER          20161025


#ifndef    MAX_FRAME_LEN

#define    MAX_FRAME_LEN   64

#endif


#undef max

#define max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

#undef min

#define min(a,b) ((a)>(b)?(b):(a))


int status = WL_IDLE_STATUS;


//const int MAX_FRAME_LEN = 64;


int pm1_0=0, pm2_5=0, pm10_0=0;

unsigned int tmp_max_pm1_0, tmp_max_pm2_5, tmp_max_pm10_0; 

unsigned int tmp_min_pm1_0, tmp_min_pm2_5, tmp_min_pm10_0; 

byte i=0;


unsigned long previousMillis = 0;

const long interval = 1000;

bool ledState = LOW;

bool startNumber =  true;



WiFiClient  client;


void setup() {

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);     

  pinMode(TRIGGER_PIN, INPUT);

  Serial.begin(9600);

}


void loop() {

  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);     delay(500);                     

  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);    delay(500); 


  if ( digitalRead(TRIGGER_PIN) == LOW ) {

    wifiManagerStart();

    startNumber = ~startNumber;

  }


  else {

    if (startNumber == true ) { 

      ThingSpeak.begin(client);

      startNumber = false;

    }


  if(i==0) { 

    tmp_max_pm10_0 = tmp_max_pm2_5 = tmp_max_pm1_0  = MAX_PM;

    tmp_min_pm10_0 = tmp_min_pm2_5 = tmp_min_pm1_0  = MIN_PM;

  }

  

  if (pms7003_read()) {

    tmp_max_pm1_0  = max(PMS7003S.concPM1_0_CF1, tmp_max_pm1_0);

    tmp_max_pm2_5  = max(PMS7003S.concPM2_5_CF1, tmp_max_pm2_5);

    tmp_max_pm10_0 = max(PMS7003S.concPM10_0_CF1, tmp_max_pm10_0);

    tmp_min_pm1_0  = min(PMS7003S.concPM1_0_CF1, tmp_min_pm1_0);

    tmp_min_pm2_5  = min(PMS7003S.concPM2_5_CF1, tmp_min_pm2_5);

    tmp_min_pm10_0 = min(PMS7003S.concPM10_0_CF1, tmp_min_pm10_0);

    pm1_0 += PMS7003S.concPM1_0_CF1;

    pm2_5 += PMS7003S.concPM2_5_CF1;

    pm10_0 += PMS7003S.concPM10_0_CF1;

    i++;

  }


  if(i==MEAN_NUMBER) {


    pm1_0 = ((pm1_0-tmp_max_pm1_0-tmp_min_pm1_0)/(MEAN_NUMBER-2));

    pm2_5 = ((pm2_5-tmp_max_pm2_5-tmp_min_pm2_5)/(MEAN_NUMBER-2));

    pm10_0= ((pm10_0-tmp_max_pm10_0-tmp_min_pm10_0)/(MEAN_NUMBER-2));


    thingSpeakClient(pm1_0, pm2_5, pm10_0);

    sparkfunClient(pm1_0, pm2_5, pm10_0);

    

    delay(20000); // ThingSpeak will only accept updates every 15 seconds. 

    

    pm1_0=pm2_5=pm10_0=i=0;

    }     

  }

}


void wifiManagerStart() {

    WiFiManager wifiManager;

    if (!wifiManager.startConfigPortal("OnDemandAP")) {

      delay(3000);

      ESP.reset();

      delay(5000);

    }

}


void thingSpeakClient(int pm1_0, int pm2_5, int pm10_0) {

    ThingSpeak.setField(1,pm1_0);

    ThingSpeak.setField(2,pm2_5);

    ThingSpeak.setField(3,pm10_0);

    ThingSpeak.setField(4,VER);

    ThingSpeak.setLatitude(42.0000);

    ThingSpeak.setLongitude(-71.0000);

    ThingSpeak.setElevation(100);

    ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber, myWriteAPIKey);  

}


void sparkfunClient(int pm1_0, int pm2_5, int pm10_0){

  const int httpPort = 80;

  if (!client.connect(host, httpPort)) {

    return;

  }

  

  String url = "/input/";

  url += streamId;

  url += "?private_key=";

  url += privateKey;

  url += "&dust10=";

  url += pm1_0;

  url += "&dust100=";

  url += pm10_0;

  url += "&dust25=";

  url += pm2_5;


  client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +

               "Host: " + host + "\r\n" + 

               "Connection: close\r\n\r\n");

  unsigned long timeout = millis();

  while (client.available() == 0) {

    if (millis() - timeout > 5000) {

      client.stop();

      return;

    }

  }

}

본문 내용 중 myChannelNumber, myWriteAPIKey, streamId, privateKey 는 각각 Thingspeak 와 sparkfun 에서 부여된 번호를 넣으면 된다. (SPARKFUN 은 별도의 회원가입절차 없이 사용할 수 있다)


헤더파일 PMS7003s.h
#ifndef    MAX_FRAME_LEN
#define    MAX_FRAME_LEN   64
#endif

struct PMS7003_framestruct {
    byte  frameHeader[2];
    unsigned int  frameLen = MAX_FRAME_LEN;
    unsigned int  concPM1_0_CF1;
    unsigned int  concPM2_5_CF1;
    unsigned int  concPM10_0_CF1;
    unsigned int  checksum;
} PMS7003S;

bool pms7003_read() {
    bool packetReceived = false;
    unsigned int calcChecksum = 0;
    bool inFrame = false;
    int detectOff = 0;
    char frameBuf[MAX_FRAME_LEN];
    int frameLen = MAX_FRAME_LEN;

    while (!packetReceived) {
        if (Serial.available() > 32) {
            int drain = Serial.available();
            for (int i = drain; i > 0; i--) {
                Serial.read();
            }
        }
        if (Serial.available() > 0) {
            int incomingByte = Serial.read();
            if (!inFrame) {
                if (incomingByte == 0x42 && detectOff == 0) {
                    frameBuf[detectOff] = incomingByte;
                    PMS7003S.frameHeader[0] = incomingByte;
                    calcChecksum = incomingByte; // Checksum init!
                    detectOff++;
                }
                else if (incomingByte == 0x4D && detectOff == 1) {
                    frameBuf[detectOff] = incomingByte;
                    PMS7003S.frameHeader[1] = incomingByte;
                    calcChecksum += incomingByte;
                    inFrame = true;
                    detectOff++;
                }
                else {

                }
            }
            else {
                frameBuf[detectOff] = incomingByte;
                calcChecksum += incomingByte;
                detectOff++;
                unsigned int val = (frameBuf[detectOff-1]&0xff)+(frameBuf[detectOff-2]<<8);
                switch (detectOff) {
                    case 4:
                        PMS7003S.frameLen = val;
                        frameLen = val + detectOff;
                        break;
                    case 6:
                        PMS7003S.concPM1_0_CF1 = val;
                        break;
                    case 8:
                        PMS7003S.concPM2_5_CF1 = val;
                        break;
                    case 10:
                        PMS7003S.concPM10_0_CF1 = val;
                        break;
                    case 32:
                        PMS7003S.checksum = val;
                        calcChecksum -= ((val>>8)+(val&0xFF));
                        break;
                    default:
                        break;
                }

                if (detectOff >= frameLen) {
                    packetReceived = true;
                    detectOff = 0;
                    inFrame = false;
                }
            }
        }
    }
    return (calcChecksum == PMS7003S.checksum);
}


## 실행파일 업로드 방법

위 두개의 파일을 하나의 폴더에 넣는다. .ino 파일(아두이노파일)은 폴더 이름과 동일하게 만들어 둔다. 아두이노 IDE 를 사용해서 .ino 파일을 연다. 파일이 열리고 파일이름 택 옆에 또 하나의 택이 있고 그 이름이 PMS7003s.h 인지 확인한다. 


두개의 슬라이드 스위치를 모두 OFF 시킨 후 (연결이 끊어진 쪽) 컴파일-업로드를 진행한다.



## AP 설정방법

NodeMCU 에는 프로그램이 실행되는 상태이다. 이 상태에서 AP-SW 를 누른 상태에서 NodeMCU 를 리셋(RST버튼) 시킨다. 


AP-SW 누름 -> NodeMCU RST 누름 ->  NodeMCU RST 뗌 -> (약 3초후)AP-SW 뗌


1. 스마트폰으로 OnDemandAP 에 접속


스마트폰이나 기타 WiFi 에 연결이 가능한 기기로 주변 AP 를 찾아보면 OnDemandAP 라는 AP 를 찾을 수 있다. 크롬등의 웹브라우저로 접속한다.

2. 브라우저에서 192.168.4.1 을 쳐서 NodeMCU 에 접속한다. 192.168.4.1 은 고정된 IP 주소이므로 기억해두어야한다.

3. 화면에 나온 버튼을 클릭해서 자신이 사용하는 AP 에 접속한다. (AP는 공유기를 의미)

      


        





공유기에 접속하게 되면 이후 자동적으로 Thingspeak 와 Sparkfun 서버에 접속하여 20초마다 한번씩 3개의 미세먼지데이터를 보내준다. 각각의 사이트로 가서 데이터를 확인한다. AP 정보는 NodeMCU 의 EEPROM 에 저장되므로 AP 가 변경될 때 한번만 설정하면 된다.


Thingspeak 는 데이터를 그래프화해서 쉽게 확인할 수 있게 해 준다.


sparkfun 에서 제공하는 서비스는 별도의 로그인이 필요없다. 데이터를 저장하고 json 이나 csv 등의 형식으로 다운로드 할 수 있다.



NEXT. 라즈베리 서버로 Thingspeak 나 data.sparkfun.com 과 유사한 서비스를 제공해보자. (진행중)







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아두이노를 PC 에 USB 케이블로 연결하고 PC 에서 아두이노 IDE 를 실행시키면 보통 알아서 드라이버가 설치되고 아두이노와 PC는 연결된다.



[툴]-[포트]를 선택하면 COM5(Arduino/Genuino Uno) 가 나온다. 그런데 이 부분에서 [툴]-[포트]를 선택해도 아무것도 나오지 않는다면 자신의 아두이노가 저가형 USB 칩인 CH340 계열의 칩을 사용한것이 아닌지 의심을 해야 한다. 그 경우 별도로 CH340 드라이버를 설치한 후 다시 아두이노 IDE 를 실행시키면 이 부분은 해결된다.


구글에서 "ch340 driver windows 10"을 검색한 후 필요한 드라이버를 다운받아서 설치한다.



현재 http://www.wch.cn/download/CH341SER_ZIP.html 에서 다운받을 파일을 아래에 둔다.


CH341SER.ZIP


압축을 풀면 CH341SER 폴더가 생기고, 그 아래에 또 CH341SER 만들어진다. 그 안에 있는 SETUP.EXE 를 실행시킨다.







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Reprap 기반의 Prusa I3 를 만들어 본다.


처음 제작하는 3D 프린터라 비용은 최소화하고, 좋은 것보다 가볍게 만들 수 있는 것으로 선택한다.


인터넷으로 많은 자료가 있는 Prusa Mendel 을 선택했고, 그 중에서 Prusa Mendel I3 를 선택했다. 이것도 다양한 개성이 첨부된 프린터가 많다. 가장 저렴하게 만들어서 작동시켜보고 그 후에 필요한 부분을 보강하면서 내게 적합한 3D 프린터를 만들도록 한다.


우선 예전에 준비해 둔 스텝모터와 기타 기구부 출력물들을 가지고 뼈대를 만드는 것 부터 시작했다.


10t 짜리 알미늄 혹은 아크릴 프레임이 필요하지만 가볍게 하기 위해 MDF 로 프레임을 만들어보기로 했다. 9t 짜리가 사용되고 다음과 같다.






MDF 9t 의 경우 레이저나 CNC 가공이 비교적 저렴하다. 오늘 아트레이저에 도면을 첨부해서 주문한다. 몇군데 알아본 중 아트레이저가 원판크기까지 가공이 가능하고, 가격도 저렴한 편이다. 위처럼 조금 시간이 걸리는 작업의 경우 추가 비용이 발생한다. 홈페이지에 나온 바로는 약 20% 정도 비싸질수 있다고 한다.


비용을 최대한 줄이는 방법은 원판 크기로 만들어서 주문하는 것인데, 관련 내용은 다음번에 기회가 있을때 포스팅하도록 한다.



[링크 : http://dgart.co.kr/mall/index.php ]


4개의 프레임 외에는 전산볼트, 연마봉 그리고 기타 3D 프린터에서 출력한 것들로 구성된다.

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This is the broken TFT LCD Shield for Arduino.






The TFT shield has some problem, it is broken.


Order ID : 73010957057680 

Tracking Number : 1080719990

Store: Cathy's Online Store



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지난해 Maker 들을 위한 모임에서 3D 스캐너를 제작했다. 관련 자료를 링크한다. 여기서 내가 담당했던 부분은 기구부 Firmware 쪽이다. 관련 자료 링크를 공개한다. 한국과학창의재단의 지원을 받아서 만들었고 거의 매주 토요일마다 모여서 작업을 진행했다.


http://www.makeall.com/subpage.php?p=view&page_num=478&mb_id=xyzab&page=2


현재 개발은 완료된 상태이지만 아직 프로그램의 보강이 필요한 상태다. 올해는 두번째 프로젝트를 진행하면서 3D 스캐너의 프로그램 보강과 사업화 가능성을 타진하는 중이다. 거의 20명 가까운 사람들이 모여 작업을 진행했고, 토요일 이외에는 시간을 낼 수 없는 상황이라 개발 과정은 느려졌다. 


Maker 들을 위해 토요일마다 모임을 가진다. 거기서 비정기적으로 아두이노 강의도 진행한다.




아두이노 기초 - 오픈강의 1.pdf


아두이노 관련 강의 내용이다. 일반인 Maker 들을 대상으로 한 공개강의였다. 



아이가 다니는 대안학교에서 방과후 프로그램으로 토요일에 스크래치와 아두이노를 강의한다. Maker 들을 위한 토요모임에서도 아두이노를 강의한다. 대부분 자원봉사거나 혹은 점심값 정도의 강의료를 받지만 그래도 내가 원하는 것을 하고 그들이 기뻐하는 것을 보면 만족스럽다. 다행스럽게도 직장이 주 5일 근무로 토요일은 자유활동이 가능해서 Maker 모임도 참석하고, 방과후 교실에서 아이들에게 아두이노를 가르칠 수 있다. 




2016.02.27. Maker 모임에서 잠시 쉬는 시간에 찍은 한 컷






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LINX 를 사용하여 LabVIEW 와 Arduino 를 연결하는 것을 해보았다. 여기서는 아두이노와 이더넷실드를 결합한 후 UDP 통신으로 PC 에 일정한 데이터를 보내고, PC 에서 아두이노 쪽으로 일정 데이터를 보내는 작업을 해본다.


UDP 혹은 TCP 통신으로 아두이노를 사용하는 것은 일종의 제약을 뛰어넘는 일이다. 이제는 아두이노 혹은 다른 어떤 것이라도 UDP / TCP 통신만 지원된다면 LabVIEW 를 사용하여 제어가 가능하다는 뜻이다.


여기서는 Arduino UNO 뿐만 아니라 Arduino DUE 를 Ethernet Shield 와 결합하여 LabVIEW 와 통신하는 것을 보여준다. 


구글 유투브에 몇개의 동영상이 이러한 통신으로 LabVIEW 와 Arduino 간 신호를 전달하는 것을 보여주고 있다. 하지만 정작 제대로 된 정보는 찾기 어려웠다. 그래서 최대한 간단하게 UDP 를 이용하여 LabVIEW 와 Arduino 간의 신호전달을 만들어 보았다.


하드웨어와 소트드웨어는 다음과 같다. 


PC - LabVIEW with LINX

Arduino UNO + Ethernet Shield + 가변저항(SLIDE Potentiometer) 10k




하드웨어는 최대한 단순하게 해두었다. 가변저항의 양끝은 5V 와 GND 에 연결되었으며, 중간부분은 A0 아날로그 포트로 연결해 두었다. 이더넷실드의 아래에 아두이노 우노가 있다.


실험을 위해 두가지 예제를 여기에 둔다. 


I. 슬라이드 저항 없이 아두이노에서 랜덤하게 나온 값을 LabVIEW 로 전송하는 예제


1. 아두이노 프로그램


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/*
 Communication with LabVIEW by UDP Protocol:
 This sketch send udp signal to LabVIEW (PC)
 created 24 Feb 2016
 by JelicleLim 
 http://www.winduino.com
 */
 
#include <SPI.h>         
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>  
 
// Enter a MAC address and IP address for your controller below.
// The IP address will be dependent on your local network:
byte mac[] = {  0xDE0xAD0xBE0xEF0xFE0xED };
IPAddress ip(1921680151);
 
unsigned int localPort = 8888;      // local port to listen on
long randomNumber;
 
// buffers for receiving and sending data
char packetBuffer[UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE];  //buffer to hold incoming packet,
String  ReplyBuffer;       // a string to send back
char sendBuf[10];
 
 
// An EthernetUDP instance to let us send and receive packets over UDP
EthernetUDP Udp;
 
void setup() {
  Ethernet.begin(mac, ip);    // start the Ethernet and UDP:
  Udp.begin(localPort);
 
  Serial.begin(9600);
  randomSeed(analogRead(5));
}
 
void loop() {
  static int intPulse = 0;
  intPulse++;
  int bufLength;
  // if there's data available, read a packet
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    Serial.print("Received packet of size ");
    Serial.print(packetSize);
    Serial.print(" From ");
    IPAddress remote = Udp.remoteIP();
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      Serial.print(remote[i], DEC);
      if (i < 3) {
        Serial.print(".");
      }
    }
    Serial.print(", port ");
    Serial.print(Udp.remotePort());
 
    // read the packet into packetBufffer
    memset(packetBuffer, 0, UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE);
    Udp.read(packetBuffer, UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE);
    Serial.print(" Contents:");
    Serial.println(packetBuffer);
 
    // send a reply to the IP address and port that sent us the packet we received
    Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
    randomNumber = random(5);
    
    if (intPulse%50<25)     ReplyBuffer = String(5+randomNumber);
    else    ReplyBuffer = String(50+randomNumber);
    
    bufLength = ReplyBuffer.length();
    ReplyBuffer.toCharArray(sendBuf,bufLength+2);
    Udp.write(sendBuf);
    Udp.endPacket();
  }
  delay(10);
}
 
 
 
cs


아두이노 IDE 에서 위 예제를 아두이노로 다운로드한다. mac, ip, localport 등은 자신의 환경에 맞게 다시 설정한다.

아두이노 프로그램은 외부에서 아두이노로 UDP 패킷을 보내면 그것을 받아서 보낸쪽으로 다시 회신하는 방식이다. 보낼때 잡음이 섞인 구형파를 만들기 위해 25개의 Low Value 와 25 개의 High Value 를 순차적으로 보낸다.


2. LabVIEW 프로그램


랩뷰쪽 프로그램은 Graphic 기반의 프로그램이라 소스를 설명하거나 보이는 것이 쉽지 않다. 여기에 간단하게 짠 프로그램 화면을 첨부한다.




실제로 프로그램을 만든다면 위와 같이 만들지는 않는다. 여기서는 이렇게 하면 된다는 것만 보이기 위해 모든 랩뷰적 프로그램 방법은 빼고 순차적으로만 넣었다.


a.UDP 를 연다 --> b.아두이노IP를 원하는 값을 쓴다 --> c.UDP를 닫는다. --> d.UDP를 연다 --> e.아두이노에서온값을읽는다 --> f.UDP를 닫는다. --> a로 돌아간다.


기본적으로 데이터전송은 [UDP열기-UDP쓰기-UDP닫기] 로 구성한다. 데이터확인은 [UDP열기-UDP읽기-UDP닫기] 로 구성된다. 여기서 실제 프로그램을 한다면 이렇게 매변 UDP 를 열고 닫을 필요는 없다. 한번 열고 계속 데이터를 읽거나 쓴 후 마지막에 닫아주면 된다. 다시 말하지만 위의 그림은 순서를 보이기 위해 억지로 만들어 둔 그림이다.



실행중인 화면이다. 아두이노에서 데이터를 받아서 그래프를 그린다. 




확인을 위해 아두이노쪽에서도 시리얼통신으로 전송받은 값을 보이도록 프로그램해 두었다. (위 그림 오른쪽 상단)




II. 슬라이드 저항으로 아날로그 인풋 값을 아두이노에서 LabVIEW 로 전송하는 예제


이 예제는 위 I 번에서 아두이노에서 나오는 값이 아날로그포트 0 번에서 나오는 값으로 하고, LabVIEW 쪽 프로그램은 동일하다.


1. 아두이노 프로그램


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79
/*
 Communication with LabVIEW by UDP Protocol:
 This sketch send Analog Value of A0 using udp signal to LabVIEW (PC)
 created 24 Feb 2016
 by JelicleLim 
 http://www.winduino.com
 */
 
#include <SPI.h>         
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>  
 
// Enter a MAC address and IP address for your controller below.
// The IP address will be dependent on your local network:
byte mac[] = {  0xDE0xAD0xBE0xEF0xFE0xED };
IPAddress ip(1921680151);
 
unsigned int localPort = 8888;      // local port to listen on
 
// buffers for receiving and sending data
char packetBuffer[UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE];  //buffer to hold incoming packet,
String  ReplyBuffer;       // a string to send back
char sendBuf[10];
 
 
// An EthernetUDP instance to let us send and receive packets over UDP
EthernetUDP Udp;
 
void setup() {
  Ethernet.begin(mac, ip);    // start the Ethernet and UDP:
  Udp.begin(localPort);
 
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  int bufLength;
  // if there's data available, read a packet
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    Serial.print("packet size ");
    Serial.print(packetSize);
    Serial.print(" From ");
    IPAddress remote = Udp.remoteIP();
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      Serial.print(remote[i], DEC);
      if (i < 3) {
        Serial.print(".");
      }
    }
    Serial.print(":");
    Serial.print(Udp.remotePort());
 
    // read the packet into packetBufffer
    memset(packetBuffer, 0, UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE);
    Udp.read(packetBuffer, UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE);
    Serial.print(" Received:");
    Serial.print(packetBuffer);
 
    // send a reply to the IP address and port that sent us the packet we received
    Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
    ReplyBuffer = String(analogRead(A0));
 
    bufLength = ReplyBuffer.length();
    ReplyBuffer.toCharArray(sendBuf,bufLength+2);
 
    Serial.print(" A0:");
    Serial.print(sendBuf);
    Serial.println();
        
    Udp.write(sendBuf);
    Udp.endPacket();
  }
  delay(10);
}
 
 
 
cs



analogRead(A0) 로 받은 값은 String() 을 통해 문자열로 만들고, 그것을 다시 toCharArray() 로 문자배열로 만들어서 UDP로 전송했다. 나머지는 위 I 번의 예제와 거의 비슷하다.


2. LabVIEW 프로그램


위 I 번 예제와 동일하다. 실행 후 나오는 그래프는 아두이노에서 나오는 신호에 따라 달라진다. 슬라이드로 된 가변저항을 움직이면 그래프는 위와 아래로 변화한다.





III. Arduino DUE 와 Ethernet Shield 의 결합


아두이노 우노와 이더넷 실드를 결합하여 사용한 것과 동일한 방식으로 아두이노 두에(DUE)와 이더넷실드를 결합한 후 UDP 로 LabVIEW 와 통신할 수 있다.


이때 아두이노 프로그램은 동일하다. 

PC 에 Arduino DUE 를 USB로 연결한 후 아두이노 IDE 에서 프로그램한다. [툴 >> 보드] 에 Arduino DUE 가 없다면 [툴>>보드>>보드매니저] 로 들어간 후 DUE 를 검색하여 나오는 것을 설치하면 된다.


보드 설치 후 보드는 Arduino DUE (Programming Port)로 맞추고, 포트는 아두이노 DUE 가 연결된 포트로 맞춘다음 업로드한다. 업로드할 프로그램은 위 I, II 번의 예제 어느 것이든 상관없다. 


LabVIEW 프로그램도 I, II 번의 것과 동일하다.


단 한가지 주의할 것은 Arduino DUE 는 3.3V 전압을 사용하므로 아날로그 인풋에 들어가는 전압이 3.3V 를 넘어서는 안된다. 즉, 슬라이드 가변저항의 양단 끝은 각각 3.3V 와 GND 로 연결 한 후 중간부분을 A0 에 연결해야한다. 5V 에 연결할 경우 DUE 보드가 파손될 수 있다. 전원 부분은 두번, 세번 주의를 기울이도록 한다.







IV. UDP 통신을 이용한 아두이노와 LabVIEW 사용에 관한 소고


TCP 통신을 이용해서도 이와 비슷한 실험이 가능하다. 하지만 UDP 통신을 선택한 것은 두가지 이유인데, 첫째 TCP 보다 쉽다는 것과 둘째, 약간의 전송 에러가 발생해도 괜찮을 데이터라는 가정에서 효율적이기 때문이다.


TCP 통신에 비해 UDP 는 중간에 패킷이 없어져도 크게 신경쓰지 않는다. 그래서 충분히 많은 데이터가 전송될 때, 이를테면 CCTV 같은 영상신호가 갈때, 중간에 한두 프레임정도 빠진다고 해서 크게 문제가 되지는 않는다. 마찬가지로 날씨 데이터를 얻어온다고 할때 1분에 하나씩 데이터가 갈때 한두개 빠진다고 해서 크게 문제가 되지는 않는다.


LabVIEW 를 통해 아두이노라는 지극히 저렴한 장비 - NI 의 하드웨어 가격과 비교하면 아두이노 정말로 껌값이다 - 를 사용할 수 있게 되고, UDP 통신을 통해 멀리 떨어진 곳에 있는 것도 충분히 제어할 수 있다. 물론 여기에 Modbus 등을 추가한다면 더 신뢰성있는 통신이 되겠지만 우선 이것만으로도 개인이 사용하기에는 충분히 괜찮은 장비임에 분명하다.



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Comment +6

  • 제이 2016.10.20 21:38 신고

    글 잘봤습니다 저도 이거와비슷한걸 이용해 만드려는데 아두이노로 프로그래밍한거의 값을
    랩뷰로 읽을수있나요? 아두이노메가.이더넷실드 와이파이. 이 두개의 장비로만요

    • 아두이노와 이더넷실드의 조합으로 TCP/UDP 통신이 가능하고, 랩뷰에서도 TCP/UDP 통신이 가능합니다.
      양쪽에서 통신이 되면 당연히 통신 연결로 값을 전달할 수 있지요.

  • 1 2017.02.03 20:20 신고

    감사합니다

  • 따라쟁이 2017.03.22 18:12 신고

    자료 정말 감사 합니다.
    공유해 주신 덕분에 큰 도움이 되었습니다.

  • 글 잘 읽었습니다. 제가 하려는 것과 비슷한 포스팅이네요.
    하지만 저는 udp통신으로 스위치를 가지고 클라이언트 아두이노에서 서버 아두이노로 명령을 전달해서 릴레이를 제어하고싶습니다.

    1.스위치를 누른다.
    2. 클라이언트 아두이노가 udp 신호를 전송한다.
    3. 서버 아두이노가 udp 신호를 받아서 릴레이를 작동시킨다.

    이렇게 하는 것이 가능할까요?
    가능하다면 예제를 한번 포스팅 해 주실 수 있나요?

기본적으로 아두이노 우노와 아두이노 메가2560 에 대해서 LabVIEW 와 연결해서 사용하기 위해서는 시리얼통신을 사용했다. 몇년전 관련된 글을 쓸 때만 해도 LIFA 라는 도구를 사용해서 LabVIEW 와 Arduino 를 연결해서 사용할 수 있었다.


최근에 다시 LabVIEW 를 돌아볼 일이 있어 LIFA 를 함께 살펴보았다. LINX 라는 새로운 톨이 그 자리를 차지하고 있었고, 생각보다 간편하게 잘 만들어져 있었다. 


PC 에 LabVIEW 가 설치되어 있다고 가정하면 LINX 를 설치하고 그대로 따라가기만 하면 아두이노에 펌웨어를 넣어주고 기본 예제까지 실행시켜준다. 




구글에서 Arduino Labview LINX 를 검색하면 다운받을 수 있는 사이트로 쉽게 연결된다.

(사이트링크)


위 링크를 클릭했으면 화면중앙의 [리소스] - [LINX 다운로드] 를 클릭한다.





클릭하면 일반 링크에 대한 것과는 달리 VIPM 을 설치했는지 설치할것인지 등을 묻는다. VIPM 은 VI Package Manager 의 약자로 Labview 의 vi 와 관련된 라이브러리를 관리하는 프로그램이다. 설치되어 있으면 그냥 다운이 진행되고 다음과 같은 화면이 나오게 된다. 아직 설치되지 않았다면 설치하면 된다. 화면에 설치방법과 링크가 있으니 읽으면서 진행한다.




위 화면에는 Uninstall 이라는 버튼이 있다. 하지만 여러분의 PC는 VIPM 은 설치되었지만 아직 LINX를 설치하기 전이므로 Uninstall 이 아니라 Install 이란 버튼이 있을 것이다. Install 을 눌러 인스톨을 진행하면 된다. 약간의 시간이 걸리고, 몇번 PC 를 재부팅하라는 메시지가 나온다. 그대로 따라하면 된다. 


설치가 끝났으면 모든 창을 닫고 Labview 프로그램을 실행시킨다. 

새프로젝트를 만들고, 새 vi 를 만들고, 도구(T)를 클릭하면 MakeHub 라는 항목이 추가되었고 그 안을 보면 LINX 가 만들어졌다. 여기서 두번째 LINX Firmware Wizard 를 클릭한다.




LINX Firmware Wizard 라는 창이 뜬다.




자신이 가지고 있는 아두이노를 PC 에 연결한다. 필자는 Arduino , Arduino Uno , Serial/USB 를 선택했다. 과거 LIFA 가 아두이노만을 지원했다면 LINX 는 아두이노 외에 몇가지 보드를 추가로 지원한다.


모두 설정했으면 Next 를 누른다. 그러면 PC 에서 아두이노로 펌웨어가 전송된다. 이때 주의할 것은 호환보드 사용시 드라이버를 PC 에서 인식하지 못할 수 있다. 호환보드를 사용하고 있다면 미리 그에 맞는 드라이버를 설치해 두고 아두이노 IDE 에서 아두이노를 프로그램이 제대로 전동되는지를 확인해 보아야한다.


다시말해서 이 과정을 시작하기 전에 Labview 에 대해서 기본 프로그램을 할 줄 알아야하며, 아두이노도 IDE 를 사용해서 예제정도는 아두이노에 전송해 넣고 제대로 작동하는지 확인해야한다. 




Next 를 누르면 COM 포트를 정하는 칸이 화면 중앙에 보인다. 오른쪽 작은 삼각형을 클릭해서 자신의 아두이노 포트를 선택해준다. 이 포트는 아두이노 IDE 에서 사용하던 포트다. 혹시 모른다면 


제어판 >> 시스템 및 보안 >> 시스템 >> 장치관리자 >> 포트 를 클릭해서 자기 아두이노가 연결된 포트를 확인할 수 있다. 이 사진은 윈도우10 환경에서 찍은 것이라 조금 다를 수 있으니 자신의 운영체제에서 장치관리자를 찾아서 포트를 확인하도록 한다.





Next 를 클릭하면 다음과 같은 화면이 나오며 펌웨어 전송이 시작된다.




펌웨어전송이 끝난 화면이다. 여기서 Launch Example 를 클릭해서 제대로 되었는지 확인해본다.




클릭하면 다음과 같은 vi 가 화면에 뜬다.




여기서부터는 vi 를 가지고 알아서 블럭다이어그램을 보고, 라이브러리를 구경하고, 예제를 살펴보면 된다.




간단한 예제이다. 버튼 클릭으로 13번 LED 를 ON/OFF 한다.




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Comment +9

  • yoom 2016.09.20 17:04 신고

    아두이노 스케치에서는 포트인식되고 예제 실행도 되는데 랩뷰에서는 안되는데 어떻게해야할까요?

  • 1 2017.02.03 19:59 신고

    감사합니다

  • 1 2017.02.04 12:59 신고

    사진을 못올려서 첨부 합니다
    Open Serial.vi >>
    Initialize.vi >>
    Initialize Device.vi >>
    Serial Open.vi
    이라는 에러가 뜨는데,,, 도움을
    받을수 있을까요?

    • https://www.labviewmakerhub.com/doku.php?id=libraries:linx:start

      사이트를 확인해보십시오.

      1. 결과 중 일부로 문제를 해결할 수 없습니다. 원인을 알아야하는데, 그러기위해서는 사용한 PC 에 대한 것 - 운영체제, 설치된 프로그램, 악성코드 감염여부 등 - 을 알아야합니다.

      2. LabVIEW 버젼도 확인해야 하고, 어떻게 설치되어있는지 확인해 보세요. 가능하면 다시 처음부터 설치해 보세요.

      3. LINX 를 설치하셨다면 그것도 처음부터 여러 가이드에서 지시한 것을 그대로 따라하셨는지도 확인해 보세요.

      4. 아래 링크를 보시면서 빠진 부분이 있는지 확인해보세요. 랩뷰와 외부 장치가 연결되어야 하는데, 일반적으로 Com 포트를 사용하는 장치가 설치되어 있어야 합니다. 보통 NI-VISA 를 설치하면 됩니다. 그게 빠져 있을수도 있습니다.

      https://www.labviewmakerhub.com/doku.php?id=libraries:labview:start

  • Yoon 2017.06.04 21:06 신고

    예제 실행은 되는데 저희가 MPU-6050으로 가속도계를 만들어서 진동을 측정하려고합니다.
    아두이노(ide)에 코드를 입력해서 하면 측정이됩니다.
    랩뷰로는 어떻게 해야 측정이되는지 알 수 있을까요?

    • LINX 로는 별도의 아두이노 코딩을 사용할 수 없습니다. 아두이노는 랩뷰 프로그램에서 읽어들일수 있게 되어 있는 포트로 아날로그 값이나 디지털값을 전달만하게 합니다. 즉, 가속도센서등을 달고, I2C, SPI 통신등을 사용하려면 LINX 를 쓰시면 안됩니다.

      아두이노와 ethernet 실드를 결합해서 TCP/UDP 통신을 이용해서 랩뷰와 통신을 해야 합니다.

  • Yoon 2017.06.04 21:50 신고

    IDE에 코드를 입력해서 arduino compatible compiler for labview 를 통해서 시리얼 모니터로 값을 읽는 것까지는 가능한데
    arduino compatible compiler for labview 에서 읽은 값을 그래프로 보고 싶은데 어떻게 해야하는지를 모르겠습니다. 아예 초보라...

    • 질문에 도움을 드리지 못할것 같습니다. arduino compatible compiler for labview 는 제가 사용해 본적이 없습니다. 그래서 그 프로그램을 이용해서 아두이노에서 읽은 값을 LabVIEW 쪽으로 보내는 것은 제가 도움을 드리지 못할것 같네요.

      그리고 아직 LabVIEW 프로그램에 익숙하지 않으시다면 아두이노가 아니라 먼저 LabVIEW 부터 공부를 하셔야 할것 같습니다. 다른 언어에 비해서 쉽기는 하지만 그렇다고 아무 준비없이 막 사용할 수 있는 정도는 아닙니다. 적당한 책을 고르셔서 두번 정도는 살펴보시기 바랍니다.

      그 다음에 하드웨어 연결을 위해서 VISA 와 TCP/UDP 통신 부분을 공부하시면 아두이노와 PC 간 통신을 LabVIEW 를 이용해서 하는 방법을 익히실 수 있을 겁니다.

      솔직히 책에는 바로 나오지 않는 조금은 깊은 부분입니다. 책부터 천천히 살펴보셔야 할것 같습니다. ^^

      마지막으로 초보라고 스스로 느끼시면 이건 포기하시는게 좋습니다. 스스로 초보딱지를 뗄 정도는 되었다고 판단되었을때 다시 시도해 보세요.

1. Capture video from camera


import numpy as np
import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

while(True):
# Capture frame-by-frame
ret, frame = cap.read()

# Our operations on the frame come here
gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# Display the resulting frame
cv2.imshow('frame',gray)
if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
break

# When everything done, release the capture
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()



2. Saving a video

저장을 위해 필요한 코덱이 미리 설치되어 있어야 한다. 모니터화면을 동영상으로 저장하는 oCam 을 설치하면 Xvid 코덱이 설치된다. 일반 동영상플레이어 설치시 설치되는 Xvid 코덱은 읽기용 코덱이라 여기에서 사용되는 것과 다르다. Xvid 쓰기용 코덱을 설치한다. ( http://goo.gl/v63QJ5 )


import numpy as np
import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

# Define the codec and create VideoWriter object
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
out = cv2.VideoWriter('output.avi',fourcc, 20.0, (640,480))

while(cap.isOpened()):
ret, frame = cap.read()
if ret==True:
frame = cv2.flip(frame,0)

# write the flipped frame
out.write(frame)

cv2.imshow('frame',frame)
if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
break
else:
break

# Release everything if job is finished
cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()



3. Playing video from file


import numpy as np
import cv2

cap = cv2.VideoCapture('output.avi')

while(cap.isOpened()):
ret, frame = cap.read()

gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

cv2.imshow('frame',gray)
if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()


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두번째 장에서는 이미지를 다룬다.

cv2.imread(), cv2.imshow() , cv2.imwrite() 세 함수를 사용해본다.


1. 이미지 읽기 : cv2.imread()


import numpy as np

import cv2


img = cv2.imread('promini.png',0)


cv2.imshow('image',img)

cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()


img = cv2.imread('promini.png',0) : 회색(gray)으로 이미지 읽기

img = cv2.imread('promini.png',1) : 원색으로 이미지 읽기



2. 이미지 디스플레이 : cv2.imshow()


import numpy as np

import cv2


img = cv2.imread('promini.png',0)


cv2.namedWindow('image', cv2.WINDOW_NORMAL)

cv2.imshow('image',img)

cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()


cv2.namedWindow('image', cv2.WINDOW_NORMAL) : 윈도우 사이즈 조절 가능



3. 이미지 쓰기 :  , cv2.imwrite()


import numpy as np
import cv2

img = cv2.imread('promini.png',0)
cv2.imshow('image',img)
k = cv2.waitKey(0)
if k == 27:         # wait for ESC key to exit
    cv2.destroyAllWindows()
elif k == ord('s'): # wait for 's' key to save and exit
    cv2.imwrite('prominigrey.png',img)
    cv2.destroyAllWindows()





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오픈CV 를 사용해 보려고 Python 을 시작한다. OpenCV 도 Python 도 잘 모른다. 하지만 둘다 그리 어렵지는 않으리라는 생각을 하면서 우선 OpenCV-Python tutorial 의 내용을 따라하기로 한다.


파이썬의 버젼은 2.7 대의 구버젼과 3.0 대의 신버젼이 있다. 신버젼이 오히려 많이 사용되지 않고 있다. 예전 버젼으로 나온 많은 라이브러리가 사용되지 않기 때문이고, 문법적으로 상당한 변화가 있다. 언젠가는 바뀌겠지라고 생각을 하지만 정말 바뀔지는 모르겠다. 굳이 100 원짜리 연필로 가능한 낙서를 10만원짜리 만년필로 대체할 필요는 없고, 2.7 대에서 굳이 큰 문제없이 - 문제가 전혀없는 것은 아니지만 - 사용하는 것을 3.0 대로 바꾸면서 파이썬을 사용하려는 사람이 얼마나 될지 모르겠다. 어쩌면 게임에서 지금까지 모은 모든 보호장비와 무기를 벗어던지고 근육만 두꺼운 신캐릭으로 바꾸라고 할때 처음 시작하는 사람이라면 당연히 가진 장비가 없으니 초기치가 든든한 신캐릭을 쓰겠지만 이미 많은 투자를 통해 무기와 방어구를 제대로 갖춰둔 사람이 그 모든 장비를 버릴수 있을까?


그래서 OpenCV 를 사용하기 위해서 Python 은 2.7 버젼을 사용한다.


1. Python2.7 버젼대를 다운 받고,

2. 에디터로 PyCharm Community 버젼 (무료)을 다운받아 설치한다.

3. PyCharm 을 실행시키고, New Project 를 만들어본다. 

4. File >> Setting >> Project >> Project Interpreter 에서 기존에 설치된 플러그인들을 최신버젼으로 설치한다. 

5. 설치시 에러가 나면 에러가 난 부분을 잘 찾아 읽어본다. Microsoft Visual C++ Compiler Package for Python 2.7 을 설치하라는 메시지가 있으면 그곳에 나온 링크를 따라가서 파일을 다운받아 설치한다.  (링크 : https://goo.gl/E9EAkI )

6. + 키를 눌러 numpy, matplotlib 를 검색한 후 찾아서 설치한다. 

7. OpenCV 를 다운받아서 설치한다. ( http://goo.gl/ZnEZiW )

8. PC 의 opencv/build/python/2.7/ 아래 폴더(32비트와 64비트 두가지 폴더가 있음)에서 cv2.pyd 파일을 C:/Python27/lib/site-packeges 에 복사한다.

9. 완성. 제대로 되었는지 확인하기 위해


import cv2

print cv2.__version__


결과로 버젼값이 화면에 나오면 완성


python, opencv 로 구글검색하면 나오는 사이트 OpenCV Python Tutorial 을 시작한다. (https://goo.gl/pFZA0g)



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KiCad 기초과정 6


 KiCad 기초과정 1

 KiCad 기초과정 2

 KiCad 기초과정 3

 KiCad 기초과정 4

 KiCad 기초과정 5

 KiCad 기초과정 6


계속해서 전자부품의 모양을 만듭니다. 이시간에는 footprints 를 만들어봅니다.

라이브러리를 하나 만들고, 그 다음부터는 계속해서 만들어진 라이브러리에 부품을 추가해서 넣으면 됩니다. 

 

마지막부분을 조금 정정하겠습니다. 11분 45초 정도에 나오는 부분에 대한 설명이 틀렸습니다. 
PCB 의 foorprints 가 저장되는 곳은 하나의 파일안이 아니라 어떤 폴더에 저장이 됩니다. 저장될때의 각 footprint 의 이름이 그대로 사용되고 확장자는 .kicad_mod 가 됩니다.

Comment +1

  • 유민재 2015.12.30 10:59 신고

    강좌 감사하게 듣고 있습니다. 아트웍을 처음 접해보는데 선택한 KiCAD 가 자료가 별로 없어서 많이 도움이 되고 있습니다.

    혹시, 덧글 다는 김에 질문 하나 드려도 될런지요? 송구스럽지만 답변 부탁드립니다.

    SOT-23-6 타입의 MAX4238AUT+T 라는 OPAMP 부품을 추가해야 하는데.

    라이브러리 툴 메뉴에서 OPAMP 모양도 그리고. 핀도 그려넣고.

    다 했는데.. PCB 에서 이제 실장이 가능하도록 SOT-23-6 규격으로 풋프린트를 그려야 하지 않습니까?

    그런데.. 도저히.. CAD 프로그램처럼 치수 수치 표기해가며 그릴 수도 없고..

    눈에 보이는건 그리드와 그리드 간격뿐...

    어제 하루동안 한번 그려본다고 시간 다보냈네요..

    답변 부탁드립니다. ㅠㅠ.

KiCad 기초과정 5


 KiCad 기초과정 1

 KiCad 기초과정 2

 KiCad 기초과정 3

 KiCad 기초과정 4

 KiCad 기초과정 5

 KiCad 기초과정 6


만들어진 부품을 라이브러리에 추가시킵니다.

1. 그러기 위해 우선 라이브러리를 만듭니다.

2. 만들어진 라이브러리에 부품을 추가시킵니다.

3. Eeschema 에서 만들어진 라이브러리를 등록시킵니다.

 

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KiCad 기초과정 4


 KiCad 기초과정 1

 KiCad 기초과정 2

 KiCad 기초과정 3

 KiCad 기초과정 4

 KiCad 기초과정 5

 KiCad 기초과정 6


회로도 그릴때 사용하는 부품을 만들어 봅시다.

아두이노 프로 미니를 부품처럼 만들어 봅시다.

(단, 여기서 만들어진 것은 그대로 사용하면 나중에 문제가 될수 있습니다. 이 장에서 만드는 것은 가능한 빨리 전체를 살펴보기 위해서 가능한 세부적인 것들을 그냥 넘어갔습니다. 참고하시고 꼭 KiCad 홈페이지에 있는 문서를 보고 자세히 공부하시기 바랍니다.)

 

 

핀의 이름과 번호를 붙일때 마우스를 사용하지 말고 가능한 키보드만으로 그려봅시다.

대부분의 CAD 프로그램들은 몇가지 단축키를 외워두면 사용이 많이 쉬워집니다.

 

100 mil

= 2.54 mm

= DIP 타입 IC 들의 다리사이 간격

= 일반적으로 많이 사용하는 만능기판의 hole 간격

= 브레드보드의 hole 간격

 

 

 

 

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KiCad 기초과정 3


 KiCad 기초과정 1

 KiCad 기초과정 2

 KiCad 기초과정 3

 KiCad 기초과정 4

 KiCad 기초과정 5

 KiCad 기초과정 6


PCB 를 완성시켜봅시다.

Copper Pour 를 만들어서 GND 와 연결해 줍니다.

 


거버데이타(gerber) 를 만들어 봅시다. 만들어진 거버파일을 PCB 제작회사에 넘겨주면 PCB 를 만들수 있습니다. 

 

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  • 김이근 2017.08.30 16:09 신고

    제가 KiCad를 포함해서 pcb 관련된 소프트웨어는 전혀 할줄 모르는데, 좋은 강의 잘 봤습니다.
    지금 저는 ring 타입 pcb를 제작할려고 하는데, 기존에 있는 제품의 gerber 파일을 구했습니다.
    하지만 사이즈가 제가 필요한 것보다 작아서 좀더 크게 만들고 싶은데, 혹시 KiCad 로 수정 가능한가요??

    • gerber 는 출력되어 나온 결과물입니다. 이를테면 한글워드로 pdf 를 출력한 것과 비슷합니다. 좀더 정확하게는 한글 워드로 글을 쓰고 그것을 그림파일로 만들 것이라고 보시면 됩니다.
      즉, 거버는 그 자체로는 프린트(플로터를 통한 인쇄)만 가능하지 편집은 되지 않습니다. 사이즈나 기타 수정이 필요하다면 거버가 아닌 다른 저장된 데이터가 필요합니다.
      대체로 pcb 데이터 자체를 공개하는 경우는 많지 않습니다. 수정할 수 없고, 다시 만드셔야 합니다.

  • 잠팅이 2018.02.09 14:23 신고

    안녕하세요 Kicad 강의가 정말 많은 도움이 되고있습니다.

    한가지 궁금한 것이 있습니다.

    부품과 부품 사이의 거리 조절은 어떻게 해야하는건가요???

    CAD 처럼 정밀한 거리 조절을 하고싶은데 어렵습니다..

KiCad 기초과정 2


 KiCad 기초과정 1

 KiCad 기초과정 2

 KiCad 기초과정 3

 KiCad 기초과정 4

 KiCad 기초과정 5

 KiCad 기초과정 6


지난 시간에 이어 계속 KiCad 를 사용해 봅시다.

이 시간에는 간단한 PCB 를 만들어보도록 하겠습니다. 

 

components 와 footprints 를 이해합니다. 

components 는 회로도에 보이는 심볼입니다.

foorprint 는 실제 부품의 크기와 동일하게 만들어진 PCB 위에 올려질 부품의 다리받침입니다.

cvpcb 를 사용해서 회로도에서 사용한 components 들을 각각의 부품의 실제크기와 동일한 footprints 와 1:1로 매칭시켜줍니다.

네트리스트를 만들어줍니다.

PCB 를 만들기 위해 네트리스트에 있는 부품(footprints)들을 가져옵니다.

PCB 의 외형을 만들어줍니다.

전기적으로 연결되는 부분을 연결해줍니다.

 

 

 

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KiCad 기초과정 1


 KiCad 기초과정 1

 KiCad 기초과정 2

 KiCad 기초과정 3

 KiCad 기초과정 4

 KiCad 기초과정 5

 KiCad 기초과정 6



KiCad 사용법을 익혀보겠습니다.

 

  1. kicad-pcb.org 에서 자신에게 맞는 파일을 다운받아서 설치한다.
  2. KiCad 를 실행시킨다.
  3. 간단한 회로를 그려본다.
    1. LED 를 라이브러리에서 가져온다.
    2. 저항을 라이브러리에서 가져온다.
    3. 전원커넥터를 라이브러리에서 가져온다.

 

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  • 정의동 2016.08.24 14:05 신고

    kicad로 작업한 파일들이 pads와 호환이 되나요?
    즉, kicad로 작업해서 pads로 열 수 있나요?
    아니면 호환이 되지 않나요??

    • 모든 CAD 쪽 라이브러리나 데이터파일은 다른 CAD 와 호환이 되지 않는다고 보시면 거의 맞습니다. 심지어 같은 CAD 데이터와 라이브러리라도 버젼이 틀리면 못쓸수도 있습니다.
      호환되지 않습니다.

제목 : 아두이노 INPUT, OUTPUT 핀의 내부
부제 : floating 현상에 대한 이해

아두이노는 AVR 이라는 MCU 를 사용한다. 
MCU 는 내부적으로 레지스터라는 일종의 스위치를 가지고 있다. 이 레지스터를 어떻게 조작하느냐에 따라 여러가지 기능을 끄거나 켜서 사용자가 원하는 행동을 하게 한다. 쉽게 예를 들면 전기밥통과 같다. 전기밥통에 쌀을 썻어서 잘 넣어두었다고 밥이 되지는 않는다. 전기를 연결해야 하고 뚜껑을 닫은 다음 밥을 짓는 스위치를 눌러야한다. 그러면 일정시간 열이 들어와 밥이 된다. 일정시간이 지나면 다시 전열장치는 꺼진다. MCU 도 마찬가지다. 조금 더 많을 뿐이다.




위 그림은 아두이노 우노에 사용된 ATMEGA328P 의 데이터시트[LINK] 80페이지에 있는 그림이다.
이 그림에서 보여지듯 핀을 통해 어떤 데이터가 들어올때와 나갈때 상당히 많은 장치를 통과하게 된다. 이것들을 보통 논리회로라고 부르는데, 이런 논리회로들의 조합으로 일종의 스위치가 만들어진다. 이것을 MCU 에서는 '레지스터' 라고 부른다.

레지스터를 조작함으로 MCU 는 내부적으로 어떤 핀을 통해 데이터가 들어올 것인지 나갈 것인지를 결정한다. 데이터가 나갈때는 (편의상 디지털핀에 국한해서 설명한다) 전원만큼의 전기를 보내거나(VCC, 우노에서는 5V), 혹은 전기가 들어오게(GND, 0V) 한다. 이것을 1과 0으로 표현한다. 즉, OUTPUT 상태의 핀에서는 1 또는 0의 상태가 확실하게 결정되어 있다. 1이 출력되거나 혹은 0이 출력된다. 그래서 OUTPUT 상태에서는 플로팅현상이 없다.

아두이노의 핀이 INPUT 상태인 경우를 생각해보자. INPUT 상태이므로 외부에서 오는 신호를 읽기 위해 준비를 하고 있다. 즉, 핀에 연결된 신호가 0V가 되거나 혹은 5V 가 되어야 한다. 그런데 이때 만약 INPUT 에 연결된 신호선이 단선되었다면 어떻게 될까? 항상 연결되어 읽어들여야 할 값이 순간적이라도 끊어졌을때도 INPUT 핀은 여전히 끊어졌다는 것을 알지못한채 계속 신호를 읽게 된다. 끊어진 선은 0V 일까 5V 일까? 아무것도 아니다. 5V 라 함은 전위차가 기본이 되는 GND 보다 5V 만큼 높다는 것을 의미하고, 0V 라 함은 전원의 기준을 의미한다. GND(0V)는 전기가 흘러들어갈 수 있는 곳이다. 하지만 끊어진 선은 전기를 내보내지도, 받아들이지도 않는다. 그래서 floating 이라는 말을 사용한다. 전기를 받아들이지도 내보내지도 못하는 곳은 언뜻 보면 0V 와 비슷하게 보이지만 실제로 0V가 아니다. 

현실적으로 floating 된 곳에 아주 작은 전하가 모일 수 있다. 그래서 floating 된 곳은 0 과 1 을 의미없이 반복하게 된다. 주기적인것도 아니고, 특별한 이유가 있는 것도 아니다. 주변에 생기는 자기장의 변화때문에, 정전기 때문에 이러한 현상이 반복된다. 그래서 INPUT 모드에서는 기본적으로 PULLUP 또는 PULLDOWN 을 해준다. AVR 의 경우 외부에 PULLUP저항을 추가하는 대신 내부에서 레지스터를 건드리는 것 만으로 PULLUP 이 가능하게 해 두었다. 




13번 핀을 LED 를 켜고 끄기 위한 OUTPUT 으로 사용할때 AVR 에서 여러가지 레지스터를 다루어야 했던 것과 달리 아두이노는 아래와 같이 간단한 한줄로 설정이 끝난다.

     pinMode(13, OUTPUT);

하지만 이 한줄을 컴파일하면 보이지 않는 내부에서는 위에 그려진 여러 레지스터를 조작하게 된다. 
INPUT 모드에서 두가지가 있다. 

     pinMode(12, INPUT);
     pinMode(12, INPUT_PULLUP);

두가지는 내부 풀업저항을 사용하느냐 아니냐에 따라 달라진다. 외부에 풀업저항, 혹은 풀다운저항을 사용한다면 pinMode(12, INPUT); 을 사용하면 되고, 내부 풀업을 사용한다면 pinMode(12, INPUT_PULLUP); 을 사용하면 된다.

실제 아두이노 IDE 에서 레지스터의 조작에 관해서는 데이터시트의 75페이지 이하 부분과 아래 링크를 참고하라.



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3D 스캐너 구동원리
- Ciclop 를 중심으로


3D 스캐너는 3차원 입체 형상을 가진 사물의 정보를 읽어들이는 장치이다. 이를 위해 크게 몇가지 구동 방식이 있다.

간단히 정리하면 다음과 같다. 

[구동방식]

1. 접촉식
probe 가 이동하면서 표면을 찍어 각 지점의 값을 읽는 방식이다. 직접 접촉을 해야 한다는 제한 때문에 현재는 사용되지 않는 추세다.




2. 비접촉식 레이저
레이저로 라인을 그리고 삼각측량으로 깊이(depth)를 계산해 내는 방식이다. 라인레이저를 사용하거나 혹은 백색광 중 라인을 사용하여 스캔하는 방식이다. Ciclop 이 이에 해당된다.








3. 비접촉식 백색광 (Structured Lighting)
빔프로젝터로 바둑판 모양의 패턴을 모델에 비춘 다음 그것을 영상으로 받아 처리하는 방식이다. 가장 스캔 시간이 짧지만 수학적 고려사항도 많다. 빔프로젝트의 보급화(알리 최저가 $37)로 DIY 하는 사람들에게는 이 방식이 선호되는 추세이다.





[Ciclop 구동방식]
위 구동방식 중 2번, 비접촉식 레이저방식이다.
라인레이저로 빛을 보내고 반사되어 들어오는 빛을 인식하여 거리를 측정한다. 


[인식방법]
프로그램을 분석한 것이 아니라, 비접촉식 레이저 방식의 기본원리와 Ciclop 의 메뉴얼, 작동영상을 보고 추론한 것으로 잘못된 부분이 있을 수 있음.






작동영상(https://youtu.be/wb_zZjoWuFw, 2분~2분18초) 을 보면 2개의 Line Laser 를 작동시킨다. 


중심에 있는 캠의 좌우로 작동시켜서 바로 위 그림에서 보이는 라인을 2개 만든다. 중심축을 중심으로 대칭되게 만들어지는 2개의 라인 인식은 프로그램으로 어렵지 않게 오차를 보정해 주는 역할을 할 것으로 보인다.



[REFERENCE]

프로젝터와 웹캠으로 만든 3D 스캐너 http://robobob.co.kr/12
DIY 3D 스캐너제작 문서(전체 94페이지, Structured Lighting 에 관한 수학적원리 설명됨)  http://mesh.brown.edu/byo3d/notes/byo3D.pdf
레이저 거리 측정 관련 http://blog.daum.net/nobos/44


P.S.1. 
[CCD, CMOS 차이]
간단하게 말하자면 PLA 와 ABS 의 차이 정도입니다. 일반 사용자 측면에서는 큰 차이가 없습니다. 
빛을 받아들이는 방식의 차이이지만 현재는 CMOS 방식 기술이 발달해서 CCD 방식과 CMOS 방식이 사용자 측면에서는 큰 차이가 없습니다.
빠른 처리를 요하는 Vision (영상인식)에는 아직 RAW DATA 를 빨리 전달할 수 있는 CCD 센서가 사용되고 있습니다.
하지만 일반 사용자가 사용하는 대부분의 웹캠은 CMOS 입니다. 웹캠으로 CCD 를 사용한다는 것은 무의미합니다. 이유는 RAW DATA 를 전달하는 것이 아니라 하드웨어 코덱을 통해 압축된 DATA 를 PC 쪽으로 전달하기 때문입니다. 그래서 예전에 PC 영상처리를 한번 웹캠으로 해볼까 하다가 포기했던 적이 있습니다. 당시만해도 웹캠에서 나온 데이터를 사용하는 것이 원할하지 않았습니다.
지금은 아주 좋아졌네요. 이렇게 웹캠으로 찍은 동영상(사진)으로 영상처리가 가능할 정도가 되었으니 말이죠.

CCD, CMOS 에 대한 자세한 내용은 링크를 참고하세요. 



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TI 의 LaunchPad TM4C123G 를 sketch 와 유사한 프로그램인 energia 에서 사용하기


1. 모든 자료는 다음 링크에서 가져올 수 있다.
>> http://www.ti.com/tool/EK-TM4C123GXL?DCMP=stellaris-launchpad&HQS=tm4c123g-launchpad

2. 간단하게 LaunchPad 를 사용하는 방법

* PC와 USB로 연결(보드의 윗부분에 있는 Programming & Debugging 을 위한 USB 커넥터에 연결)
왼쪽 위의 스위치를 Debug 쪽으로 전환
ti.com/tmc4c123g-launchpad 에서 아래 그림처럼 나오는 부분에서 LaunchPad Drivers 를 선택, 설치

www.energia.nu >> dawnload >> 최선버젼의 energia 를 다운 받아 설치
[energia] >> Tools >> Board >> LaunchPad(Tiva C) w/tm4c123 (80MHz) 선택
[energia] >> Tools >> Serial Port >> Com__ (자신에게 맞는 것) 선택
energia 실행 >> File >> Examples >> Basics >> Blink 클릭
->] 업로드 실행 후 결과 관찰



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(위) 구글드라이브에 수집된 자료로 바로 그린 그래프


(위) 아두이노 메가와 이더넷실드를 연결하고, 센서와 스위치를 연결, 공유기를 통해 인터넷에 연결된 상태

[개요]
설문조사등에 사용되는 구글양식(Form) 을 이용하여 정해진 양식의 데이터를 구글문서 spreadsheet 에 등록할 수 있다. 이것을 이용하면 간단한 DAQ 즉, 데이터를 얻어서 정해진 장소에 저장시키는 기능을 아두이노로 구현할 수 있겠다는 생각이 들었다. 

기본적으로 DAQ 는 센서의 입력을 받아 그것을 저장하는 역할을 한다. 가격이 비쌀수록 더 정밀한 센서값을 읽어들일 수 있고, 저장 간격 즉 sampling rate 를 작게 할수 있다. 그리고 충분히 오랜기간동안 데이터를 누적시킬 수 있어야 한다.

하지만 Arduino 로 그러한 성능의 DAQ를 모방한다는 것은 세발자전거타고 페라리하고 경주하는 것이나 다를바 없으니 그러한 것을 기대하지는 말자. 그저 여기서 한다는 것은 아두이노라는 매우 편리하지만 저렴한 장비를 이용해 개인적인 필요에 의해 아주 저렴하게 DAQ 시스템을 만들어보겠다는 것이다. 직접 테스트한 결과 sampling rate 는 10초에 3회 정도로 약 3~4초 정도의 간격으로 데이터를 받게 된다. 1Hz 도 아니고 0.3Hz 정도다. 이정도면 어디서 DAQ 라는 말은 꺼내지 못한다. 그래도 아두이노와 이더넷실드만 있으면 SD카드도 아니고, PC 서버를 쓰는 것도 아니니 집의 온도를 측정한다든지, 조도센서를 달아서 빛의 양을 측정하든지 등등의 개인적 용도로 사용하는 방법은 각자가 알아서 고민하면 상당히 나올법하다. 

서론이 이쯤하고 이제 제작 방법을 공개한다. 제작은 순수하게 개인의 힘으로 한 것이 아니라 구글을 통한 검색과 이미 이러한 가능성을 먼저 고민하고 나름대로 고민한 많은 이들의 힘으로 이루어진 것이다. 난 거기에 숟가락 하나 더 얹었을뿐...
 
간단하게 아두이노와 주변 회로를 그려보면 다음과 같다. 아두이노는 5개의 센서입력을 받고, 3개의 스위치가 연결되며, 그중 2개는 슬라이드(혹은 토글)스위치이고 하나는 택트스위치(혹은 푸쉬버튼)이다.
아두이노는 Mega2560을 사용하였으며 이더넷실드와 연결되어있다. 우노로는 작은 플래시메모리 때문에 처음부터 시도하지 않았다. 가능할 거라 여겨지지만 혹시나 안되면 굳이 프로그램코드를 줄이려하지 말고 그냥 메가2560 을 구입하길 권한다. 이베이 가격은 국내 판매가격의 절반 이하다. 필자도 거기서 메가2560과 이더넷실드를 구입했다. 

[물리적환경]
서입력 ------>> [아두이노+이더넷실드] --- 공유기
SW1/SW2/SW3--->>
 
[Sensor1]-----+      +-----[A0]----------------+=+------------+
[Sensor2]-----+      +-----[A1]-               |=|            |
[Sensor3]-----+======+-----[A2]-   [ARDUINO]   |=|   Ethernet |
[Sensor4]-----+      +-----[A3]-               |=|   Shield   |
[Sensor5]-----+      +-----[A4]-               +=+------------+
                           [  ]-               |      ||
VCC-----+                  [  ]-               |      || LAN
        +--[SW_TACT1]-+----[03]-               |      ||
        +--[SW_SLDR2]-+    [  ]-               | +-------------+
GND--------[10k]------+   [  ]-               | |             |
GND-----[220ohm]---[LED]---[04]-               | |   Router    |
GND--------[10k]------+----[05]-               | |             |
VCC--------[SW_SLDR3]-+        ----------------+ +-------------+


[사용법]
아두이노 메가 2560 과 이더넷실드를 결합한다.
이더넷실드와 공유기를 LAN 연결한다. 공유기는 IPTIME 을 사용하였다.(다른 것을 사용하여도 문제없을것이다. 단 IP설정과 기타 등등 알아서 해야한다.)
공유기에서 이더넷실드의 mac 주소를 ip 와 연결한다. 


그림처럼 자신의 이더넷실드의 mac 주소와 ip 주소를 연동시킨다. 이렇게 하지 않고도 되기도 하던데, 정확히 어떤때 되고 어떤때 문제가 되는지는 확실하지 않다. 그 부분은 차후에 시간이 되면 구글 검색해가면 공부해 볼 생각이다. 우선 위 그림처럼 처리해두자. 그리고 위 사진에는 없지만 등록한 ip 의 포트 60번을 열고 포트포워딩을 해둔다. [NAT/라우터관리]에 들어가서 처리할 수 있다. [포트포워딩]으로 검색하면 상당히 많은 자료들이 나올것이다.


소스를 컴파일&업로드한다. 이 부분은 이미 아두이노를 사용하고 있는 사람이라면 아무런 문제없을 것이라 생각되어 더 이상의 설명은 생략한다.

--[소스시작]---

더보기


--[소스끝]---

스위치는 총 3개이지만 1개는 버튼식으로 누를때만 ON 이 되는 것이고, 두개가 슬라이드 혹은 토글 스위치로 방향(ON/OFF)를 정해두어야 하는 것이다.

** SW_SLDR2 == ON & SW_SLDR3 == ON -->> continuous sampling 
** SW_SLDR2 == OFF & SW_TACT1 -->> discrete sampling when tact switch pushed

2번 3번 스위치를 둘다 ON 시키면 자동으로 계속 센서값을 읽은 후 바로 저장한다.
2번 스위치가 OFF 상태이면 택트스위치가 눌려질때만 한번씩 값을 읽고 저장한다. 

연속 샘플링 저장은 SW_SLDR2 와 SW_SLDR3 를 모두 ON 시키면 되고, 하나씩 저장할 때는 SW_SLDR2 를 OFF 시킨 상태에서 택트스위치 SW_TACT1 를 누르면 된다.


[프로그램 설명 전 알아야 할 내용들]

작동시 미리 구글양식으로 저장할 센서값을 받도록 해 두어야 하며, 구글문서 스프레드시트에서 결과를 볼수 있게 해 두어야 한다.


구글 계정이 없다면 구글 계정을 만든다. 구글 양식을 사용하기 위해서다.


5개의 센서값을 받아서 저장할 것이므로 총 5개의 질문을 만든다. 질문은 [온도], [조도] 처럼 짧게 만들어두는게 보기 편하다. 질문이 완성되었으면 [응답 >> 미리 작성된 URL 생성하기 >>]로 가서 5개의 질문에 대한 기본 답을 적는다. 



위의 링크부분을 복사해 둔다. 여기서 필요한 몇가지 정보를 꺼내야 한다.

https://docs.google.com/forms/d/1Bm0aiZU-5BtFmbkdq43iusDKzkpoNy3ci-XzG8jLrq4/viewform?entry.1187211743=1&entry.1887603566=2&entry.545717569=3&entry.740437495=4&entry.802468911=5


[분석순서]

1. 양식의 keyid : docs.google.com/forms/d/ 뒤에 있는 id
1Bm0aiZU-5BtFmbkdq43iusDKzkpoNy3ci-XzG8jLrq4
 
2. 입력받는 내용의 번호 : &entry.에 불어있는 번호숫자, 5개의 입력을 받으므로 총 5개 번호
   1187211743
   1887603566
   545717569
   740437495
   802468911

3. url 상태에서 전송하기 위해서 두가지 내용이 수정, 추가됨 
맨끝에 추가될 것 : &submit=Submit
수정될 것 : viewform -> formResponse

4. 결과
https://docs.google.com/forms/d/1Bm0aiZU-5BtFmbkdq43iusDKzkpoNy3ci-XzG8jLrq4/formResponse?entry.1187211743=1&entry.1887603566=2&entry.545717569=3&entry.740437495=4&entry.802468911=5
&submit=Submit

5. 센서값 입력할 곳
위에서 '&entry.[숫자]='다음에 오는 텍스트가 입력값이 됨, 즉 위의 경우 5개의 입력값은 각각 1, 2, 3, 4, 5 가 되고, 입력값만 변경해 주면 변경된 값으로 추가됨.

6. http 가 아닌 https 이므로 아두이노에서 직접 사용하기에는 무리임, 별도의 방법을 찾음
www.pushingbox.com 에서 계정을 만듬(구글계정으로 사용)

7. [in PushingBox] MY SERVICES >> Add a service >> CustomURL >> [Name / Root URL / POST 입력]
여기서 Root URL 에 



https://docs.google.com/forms/d/[...이부분은 자신의 google keyid...]/formResponse?
를 입력

https://docs.google.com/forms/d/1Bm0aiZU-5BtFmbkdq43iusDKzkpoNy3ci-XzG8jLrq4/formResponse?


8. MY SCENARIOS >> [자신의 시나리오 이름(ex. GDocs)] Add
DeviceID 를 기록해 둘 것 (ex. v478626023164DCD)
>> Add an action >> Google Driver for Arduino [Add an action with this service] >> Data [아래방식으로 텍스트입력] [Submit]

&entry.(2의 첫번째번호)=$first$&entry.(2의 두번째번호)=$second$&entry.(2의 세번째번호)=$third$&entry.(2의 네번째번호)=$fourth$&entry.(2의 다섯번째번호)=$fifth$&&submit=Submit

번호를 직접 입력하면 다음과 갈다.

&entry.1187211743=$first$&entry.1887603566=$second$&entry.545717569=$third$&entry.740437495=$fourth$
&entry.802468911=$fifth$&&submit=Submit



여기서 $first$ 부터 $fifth$ 까지 다섯개의 변수를 둔다. 
MENU 의 API 를 클릭, 내용을 참고하여 다음과 같이 http 주소창에 써넣어주면 된다.

http://api.pushingbox.com/pushingbox?devid=(8의 DeviceID)&(변수1)=(변수1의값)&(변수2)=(변수2의값)...

이것을 적용하면 다음과 같다.

http://api.pushingbox.com/pushingbox?devid=v478626023164DCD&first=100&second=200&third=300&fourth=400&fifth=500

[기타]
  1. 속도가 매우 늦다. 구글 드라이브에 직접 연결하는 것이 아니라 PushingBox 에서 제공하는 API 를 통해서 연결하는 것이므로 샘플하나를 전송하는데 걸리는 시간이 3~4초 정도 된다.

  2. 구글측에서 자신들의 양식(form)을 이런식으로 사용하는 것에 대해 막을 가능성이 있다. 과거에도 그러했던것처럼. 즉, 구글 드라이브로 DAQ를 만들어 쓰는 것은 지극히 개인적인 것으로 그치는 것이 좋다.

  3. 이더넷실드는 100M 의 속도를 제공하지만 정작 인터넷 연결시 속도가 그보다 못할경우 아예 작동을 안하기도 한다. 공유기와 실드간 상당한 거리를 두고 연결해보려고 하였지만 계속 실패하였다. 성공했다가 실패하기를 반복해서 처음엔 코드를 살폈고, 나중에는 하드웨어가 문제가 있는지도 살폈다. 하지만 원인은 10m 정도 되는 랜선이었다. 공유기를 실드 바로 옆으로 옮기고 짧은 랜선을 사용하자 모든 문제가 해결되었다. 

  4. 구글드라이브 스프레드시트는 40만개 셀, 최대 256개 열, 수식 4만개의 제한이 있다. 최근들어 새로운 스프레드시트는 200만개의 데이터셀을 지원한다고 하지만 Simple DAQ 사용시 약 2만개를 넘었을때 경고문이 뜨는 것을 보았을때 현재 한국에서 사용하는 구글드라이브 스프레드시트는 시트당 40만개가 최대 한계인 듯 하다. 그래서 구글 스프레드시트에서 사용하지 않는 컬럼을 삭제하면 그만큼 사용가능한 셀의 갯수가 늘어난다. 즉, 100개 열이 있다면 5개의 데이터가 10번 들어오면 사용되는 것은 50개의 셀이지만 그 옆에 사용하지 않는 950개의 셀이 낭비된다. 이 낭비를 줄이는 방법은 사용하지 않는 컬럼을 삭제하는 것이다.

  5. 데이터가 누적되는 동안 스프레드시트를 열지 않는 것이 정신 건강에 좋다. 화면에 멈춘듯이 보이고, 때로는 원하지 않는 작동을 하게 된다. 스프레드시트는 DAQ 작동을 멈춘 다음 확인 한다.







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LabVIEW 를 이용한 Arduino 활용

Arduino 는 그 자체로도 꽤나 괜찮은 도구이다. 하지만 그 도구가 PC와 만나면 더 큰 활용이 가능해진다. 그래서 보통은 Processing 이라는 프로그램을 사용한다. 이유는 기존의 PC용 프로그램을 만든다는 것이 그리 만만하지 않기 때문이다. 특히 Windows 운영체제에서 프로그램을 한다는 것은 전공자가 아닌 이상은 쉽지 않다.

그래서 아두이노를 이용하된 컴퓨터공학을 전공하지 않은 이들을 위해 특히 예술계통에서 컴퓨터 그래픽등으로 작업을 하는 이들을 위해 나온 것이 Processing 이라는 프로그램툴이다. C++, C# 등보다 어렵지 않고, 윈도우 프로그램도 며칠만 배우면 가능해진다. Visual C++ 을 배워야하고, API 니, MFC 니 이런것들을 몰라도 된다는 것이 얼마나 다행인가.

그 Processing 외에 또 몇가지 방법들이 있다. 그 중 하나로 LabVIEW 를 이용한 아두이노의 활용을 여기서는 다루고자 한다.

PC 프로그램을 LabVIEW 라는 툴로 하면 된다. LabVIEW 는 NI 에서 나온 제어용 프로그램툴이다. 그래픽으로 되어 있어 기존의 타이핑하는 방식이 아닌 선으로 각 블럭을 이어주는 방식이다. 프로그램을 전공하지 않은 공학자나 엔지니어들에게는 상당히 편한 프로그램방식이다. 효율도 많이 좋아졌다. 

순서대로 하나씩 진행해보도록 한다.

우선 준비물이 필요하다. 

준비물 : LabVIEW 프로그램, Arduino Uno 또는 Mega2560

1. PC 에 LabVIEW 를 설치한다. NI-VISA 드라이버도 설치한다. 보통 LabVIEW 를 설치하고 이어서 Device Driver 를 설치한다. 그때 NI-VISA 를 꼭 선택해서 설치한다. 혹시 빠뜨렸더으면 나중에 Device Driver 만 따로 설치하면서 NI-VISA를 설치해주면 된다. 

2. LIFA 를 설치해 준다. LIFA 는 LabVIEW Interface For Arduino 의 약자로 랩뷰프로그램안에서 아두이노모듈을 가져올 수 있게 해준다. 위치는 http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/ko/nid/209835 이다. 만약 이 글 이후에 링크위치가 바뀌었을 경우 랩뷰홈페이지나 혹은 구글등에서 LabVIEW 와 LIFA 를 함께 검색하면 쉽게 찾을 수 있다.

3. 혹은 2번을 쉽게 하기 위해서 VIPM 이라는 프로그램을 설치해서 사용할 수도 있다. VIPM 은 VI Package Manager 의 약자로 랩뷰에서 추가 설치되는 VI 들을 관리하는 툴이다. VIPM 은 http://jki.net/vipm/download 에서 다운받아 설치할 수 있으며 필요한 툴을 쉽게 설치 할수 있다. 

4. 이제 사용하는 아두이노에 맞는 IDE 와 드라이버를 설치한다. 이미 아두이노를 사용중이면 이 과정을 필요없다. 참고로 LabVIEW 로 아두이노를 사용하기 전에 우선 아두이노로 먼저  LED 깜박이는 정도까지는 하기 바란다. 

5. 이제 아두이노 IDE 를 열고 NI LabVIEW 사에서 준비해준 Firmware 인 
LIFA_Base.ino를 아두이노안에 써준다. LIFA_Base
.ino 파일은 다음 위치
에 있다.
  • C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 2013\vi.lib\LabVIEW Interface for Arduino\Firmware\LIFA_Base
필자의 경우 LabVIEW 버젼이 2013 이다. 버젼이 2010 이라면 ...\
LabVIEW 2010\... 에서 찾으면 된다.

6. ni 사에서 준비한 예제들은 다음 링크로 가면 있다. 하나씩 실행해보고 그 다음 자신에게 맞게 고쳐주면 된다.
  • https://decibel.ni.com/content/groups/labview-interface-for-arduino
** 참고로 우노와 메가는 보드타입이 다르다. 보통 예제들은 UNO 를 중심으로 되어 있으니 메가를 사용하는 사람은 참고하기 바란다.


메가보드에 LED 와 가변저항을 연결하여 저항값에 따라 LED 점멸 속도를 조절하는 가벼운 예제를 만들어보았다. 디지털 출력과 아날로그 입력 사용시 정상적으로 작동하는지 알기 위해서 만들어본 예제이고, 정상적으로 작동되었다.


NI 에서 제공하는 기본예제는 UNO 를 기준으로 한다. 그리고 PC 와 Arduino 가 연결되는 COM포트도 달라진다. 필자의 PC 에서는 COM6 를 사용하고 있으며 Mega 2560 보드를 사용했다.

 
LED 불빛이 점멸하는 것을 동영상으로 찍을까하다가 무슨 대단한 프로젝트를 한것도 아니데 이런것까지 동영상을 찍을 필요가 있나 싶어 그만둔다.

참고로 몇가지 시험결과로 디지털 및 아날로그 입출력과 관련되어 샘플을 PC 쪽으로 가져오는데 걸리는 시간은 기본 25ms 정도로 보인다. 이정도면 100ms 에 4번, 1초에 40번의 샘플링이 가능해진다. 40Hz 짜리 DAQ 라는 셈인데.... 내부의 레지스터를 조금 더 최적화시키든가하면 속도는 조금 더 빨라지긴하겠지만 솔직히 8비트 마이크로프로세서에 이보다 더한걸 바란다는 건 지나친 욕심이다. 속도가 더 빨라지려면 8비트짜리 MPU를 쥐어짜기보다는 32비트 Cortex-M3 쪽으로 넘어가는게 답이다.
 
현재 LabVIEW 에서 제공하는 LIFA 는 32비트 Arduino Due 의 사용은 제공하지 않는다. 굳이 사용하려면 방법이 없는 것은 아니다. 이를테면 DUE 를 Ethernet Shield 를 통해 PC 와 TCP/IP 통신이 가능하게 하고 LabVIEW 에서 TCP/IP 통신으로 DUE 를 통해 들어오는 값을 읽어주면 된다. 

 

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  • 랩뷰 글 잘 읽었습니다~ 아두이노에 연결할 수 있는지는 처음 알았네요. 갖고 있는거로 언제 한번 도전해봐야겠네요. ^^

  • 장발장 2015.07.20 20:25 신고

    안녕하세요.
    Arduino due와 pc는 Ethernet 쉴드로만 연결할 수 있는 건가요? xbee로 연결하려고 하는데,,

  • 2016.11.25 19:35

    비밀댓글입니다

    • 예전 소스는 지금은 없습니다.
      그리고 지금 PC 에는 LabVIEW 가 설치되어 있지 않습니다.
      그냥 위의 그림을 보고 그대로 똑같이 만들면 됩니다.

윈도우 프로그램을 고심하던 중 알게된 QT 라는 것을 이용해 보기로 하였다.
C 는 어느정도 하고, C++도 문법은 알고 있는 정도지만 실제로 윈도우 프로그램을 작성하기엔 많이 부족하다.
MFC 보다는 공개소프트웨어인 QT 를 이용해 보려고 한다.

가끔 C 로 필요한 소스를 만들곤 하는데 그때도 QT 가 유용하게 이용될 것으로 보인다.

혹시 Cortex-M3 프로그램을 만드는데 QT 를 사용할 수 있을지도 알아보아야겠다. 우선 이곳은 설치하면서 찍은 사진을 올린다. 나중을 위해 참고할 자료다.

설치일 : 2013.11.18.

[##_http://electoy.tistory.com/script/powerEditor/pages/1C%7Ccfile9.uf@21307150528955781648E8.png%7Cwidth=%22620%22%20height=%22418%22%20alt=%22%22%20filename=%22MWSnap131118_084202.png%22%20filemime=%22image/jpeg%22%7C_##]


이곳에서 QT 를 다운로드 받는다. 반전된 부분을 클릭하여 작은 설치파일을 다운 받고, 그것을 실행한다. 실행하여 순서대로 진행하는데 큰 어려움은 없다.

[##_http://electoy.tistory.com/script/powerEditor/pages/1C%7Ccfile26.uf@2430715052895577139A00.png%7Cwidth=%22620%22%20height=%22382%22%20alt=%22%22%20filename=%22MWSnap131118_083749.png%22%20filemime=%22image/jpeg%22%7C_##]
다운로드받은 파일의 이름이다. 
 


기본설정대로 설치하는것이 좋을 듯 하다. 하드디스크 사정상 모든 것을 인스톨하지 못하고 우선적으로 필요하다고 생각되는 최소한을 설치하였다.

[##_http://electoy.tistory.com/script/powerEditor/pages/1C%7Ccfile9.uf@223071505289557711EC37.png%7Cwidth=%22500%22%20height=%22491%22%20alt=%22%22%20filename=%22MWSnap131118_083529.png%22%20filemime=%22image/jpeg%22%7C_##]
설치가 끝났다. 네트웍 상태가 좋지 않아 도중에 몇번 중단되었고, 다시 재실행을 시키는 작업을 반복하였다. 



 여기까지 설치가 끝나고 QT Creator 가 실행된 모습이다. 

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종종 유투브영상에서 모니터를 설명하면서 한 부분을 확대하고 다시 축소하면서 설명을 진행한다. 무슨 특별한 줌인, 줌아웃 프로그램이 있을거라고 생각하고 찾아보았더니 오늘 우연하게도 윈도우7 에서 윈도우키와 + 키를 누르면 화면이 확대되고 - 키를 누르면 화면이 축소되는 것을 알았다.

앞으로 모니터 영상을 자료로 하는 동영상 자료를 만들때 유용한 팁이다. 별도의 프로그램 구동없이 자체 기능으로 된다는 것은 뜻밖의 행운(?)이다.

한가지 링크를 추가한다. 윈도우7 에서의 단축키들이다. 상당히 재미있는 것들이 많다. 다 실행해 본 것은 아니고, 시간날때 하나씩 해보면 재미있을듯 하다.

https://synecnet.wordpress.com/2009/09/10/windows-7-shortcuts/


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유투브 영상 :: Basic - How To Program a PLC

 













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PLC 관련된 유투브 동영상.

Part 1 은 주로 릴레이에 관련된 내용이고, Part 2 는 릴레이를 응용한 PLC 내부 연결 방식에 관한 내용이다.
실제 PLC 를 다루지는 않지만 어떻게 프로그램되고 작동하는지 이해할 수 있는 자료다.

 







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comfile.co.kr 에서 모아콘이라는 재미있는 콘트롤러를 내놓았다. NI 의 CompactRIO 와 비슷한 사양인데 C 로 컴파일되는 STM32 다. C 언어는 익숙하니, 이제 그걸로 제어하면 왠만한 것은 다 할수 있다. ^^


가격도 국산이라 그런지 저렴하고(동급 NI 제품의 1/2~1/3 정도의 가격?)... 마음에 드는데, 주변에서 이 제품을 써본 사람이 있는지 궁금하다. 물론 산업용이라 학교나 개인이 사용하기엔 무리기는 하겠지만...

PLC 처럼 생겼지만 C 로 컴파일하는 녀석이다. 이걸로 회사에서 사용할 기계의 제어기를 만들어보려고 한다.


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LS 산전의 MC(Magnetic Switch or Magnetic Contact)를 사용해보려고 자료를 찾던 중 MC가 전자접촉기, 전자계폐기 등으로 불리며 릴레이와 유사하다는 것을 알았다. 그런데 정작 MC 를 구동하기 위한 외부 제어용 전압과 전류에 대해서 나와있지 않아 여러곳을 뒤진 끝에 발견한 내용을 여기 정리한다.




사용하려는 것은 MC-09b 이고, 이는 GMC-9 와 동일한 사양임을 알수 있다. 그리고 아래의 표를 발견했다.










GMC-9 의 경우 투입시 95, 유지시 9 VA 만큼 필요하고 그때의 소비전력은 2W 가 된다. 이로서 계산해보면 솔레노이드로 인한 역률은 0.22 가 됨을 알수 있다. 코일전류는 41mA가 흐른다. 이에 맞는 릴레이를 찾아서 사용하면 된다.


MC 를 8개 사용한다고 하면 그때 MC 에만 소비되는 전력은 16W 가 된다. 역회전을 고려, 16개를 사용한다면 32W가 사용된다. 


MC의_동작원리_및_제품선정.pdf



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Cortex-M3 를 처음 사용해보게 되었다. 8051 이후 오랜만에 만져보는 마이크로프로세서다. 8비트만 사용해보다가 (80196 16비트 마이컴도 잠시 써보긴 했다), 32비트 ARM을 사용하게 되었다.


우선 공개된 프로그램으로 Cortex-M3 를 사용하도록 하는 것이 목표다. 그 다음에 몇가지 프로그램들을 할 예정이다.


1. Sourcery CodeBench Lite Edition 
보통 GCC 로 잘 알려진 공개툴이다. 

다운 : 
http://www.mentor.com/embedded-software/sourcery-tools/sourcery-codebench/editions/lite-edition/


참고문서:

http://layright.blogspot.kr/2012/05/open-source-arm-sw-3.html



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윈도우에서 펄을 사용해본다. Perl 은 프로그래밍을 하는 사람들에게는 익숙하겠지만 일반 사용자는 잘 모른다. 굳이 알려고 할 필요없다. Perl 로 프로그램하되 윈도우에서 하는 사람에겐 일반적으로 액티브펄을 추천한다.

1. 다음의 사이트에서 액티브펄을 다운 받아 설치한다.
http://www.activestate.com/activeperl

2. 펄만 있으면 되는게 아니다. 좋은 텍스트에디터가 있어야 한다. 사용하는게 있으면 그걸로 쓰면 되고 아니면 적당한 것을 찾으면 된다. 울트라 에디트, 에디트 플러스 등이 많이 애용되는 상용 프로그램이고, 기타 공개 프로그램, 무료 프로그램 중에 잘 찾아도 좋은게 많다. notepad++과 Acroedit 가 많이 추천된다. 이 외에도 많다.
내 컴퓨터에 설치한 것은 notepad++, Acroedit, DesyEdit 이렇게 세개다.



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