ARM Cortex-M 기반의 아두이노 프로그래밍

허경용 지음

제이펍 2023년 09월 15일 출간 종이책 : 2023년 04월 25일 출간

작품소개

책소개

사물인터넷과 인공지능의 확산으로 촉발된 환경 변화에 대응하기 위해 아두이노는 32비트의 ARM Cortex-M 기반 마이크로컨트롤러를 사용하는 아두이노 보드를 내놓았고 성공적으로 자리를 잡아가고 있다. 이 책에서는 ARM Cortex-M 기반 아두이노를 이전의 AVR 기반 아두이노와 비교하여 같은 점과 다른 점을 동시에 살펴봄으로써 아두이노 플랫폼을 확장하는 방법을 알아본다.

목차

머리말 x
베타리더 후기 xii
부품 목록 xiv

CHAPTER 1 아두이노 1
1.1 아두이노의 역사 2
1.2 아두이노 보드 3
1.3 아두이노 우노 11
1.4 소프트웨어 개발환경 13
1.5 아두이노 IDE 설치 18
1.6 아두이노 IDE 사용 24
1.7 스케치의 구조 32
1.8 맺는말 34

CHAPTER 2 아두이노 SAMD 보드 35
2.1 SAMD21G 기반 아두이노 보드 36
2.2 아두이노 제로 37
2.3 아두이노 MKR 제로 48
2.4 아두이노 나노 33 IoT 51
2.5 맺는말 54

CHAPTER 3 SAMD21 마이크로컨트롤러와 아두이노 보드 55
3.1 SAMD21 마이크로컨트롤러 56
3.2 아두이노 제로 58
3.3 아두이노 MKR 제로 72
3.4 아두이노 나노 33 IoT 78
3.5 맺는말 83

CHAPTER 4 아두이노 IDE 85
4.1 아두이노 IDE 86
4.2 가로 툴바 89
4.3 세로 툴바 97
4.4 자동 완성 119
4.5 디버깅 123
4.6 맺는말 133

CHAPTER 5 UART 시리얼 통신 135
5.1 시리얼 통신 모듈 136
5.2 아두이노 제로 137
5.3 아두이노 MKR 제로 151
5.4 아두이노 나노 33 IoT 154
5.5 맺는말 156

CHAPTER 6 String 클래스 157
6.1 문자열 처리 158
6.2 String 객체 생성 159
6.3 문자열 연결 161
6.4 문자열 내용 검색 163
6.5 문자열 변환 167
6.6 맺는말 170

CHAPTER 7 디지털 데이터 입출력 171
7.1 디지털 데이터 입출력 172
7.2 LED 제어 180
7.3 버튼으로 LED 제어 183
7.4 millis 함수 사용 186
7.5 디바운싱 190
7.6 맺는말 192

CHAPTER 8 아날로그 데이터 입출력 195
8.1 아날로그 데이터 입출력 196
8.2 아날로그 데이터 입력 197
8.3 PWM 신호 출력 200
8.4 아날로그 신호 출력 205
8.5 맺는말 208

CHAPTER 9 SPI 통신 209
9.1 SPI 210
9.2 OLED 디스플레이 212
9.3 하드웨어 SPI 사용 223
9.4 맺는말 224

CHAPTER 10 I2C 통신 225
10.1 I2C 226
10.2 텍스트 LCD 229
10.3 주소 스캔 238
10.4 맺는말 240

CHAPTER 11 USB 장치 만들기 243
11.1 USB 장치 만들기 244
11.2 Mouse 라이브러리 245
11.3 Keyboard 라이브러리 258
11.4 맺는말 264

CHAPTER 12 USB 호스트 265
12.1 USB 266
12.2 마우스 연결 269
12.3 키보드 연결 275
12.4 맺는말 279

CHAPTER 13 EEPROM 에뮬레이션 281
13.1 메모리 282
13.2 FlashStorage 라이브러리 283
13.3 EEPROMClass 클래스 287
13.4 맺는말 292

CHAPTER 14 실시간 카운터와 실시간 시계 293
14.1 실시간 카운터와 실시간 시계 294
14.2 날짜와 시간 설정 및 읽기 294
14.3 알람 사용 298
14.4 DS3231 모듈 302
14.5 DS3231 모듈의 알람 309
14.6 맺는말 314

CHAPTER 15 SD 카드 315
15.1 SD 카드 316
15.2 SD 라이브러리 317
15.3 데이터 로깅 323
15.4 맺는말 332

CHAPTER 16 관성 측정 장치 333
16.1 관성 측정 장치 334
16.2 가속도와 각속도 335
16.3 기울어짐 감지 341
16.4 맺는말 345

CHAPTER 17 모터 347
17.1 모터 348
17.2 DC 모터 348
17.3 서보 모터 356
17.4 스테핑 모터 364
17.5 맺는말 371

CHAPTER 18 블루투스 373
18.1 블루투스 374
18.2 저전력 블루투스 376
18.3 LED 제어 - 주변 장치 378
18.4 LED 제어 - 중앙 장치 391
18.5 문자열 전송 397
18.6 맺는말 403

CHAPTER 19 와이파이 405
19.1 와이파이 406
19.2 와이파이 라이브러리 407
19.3 웹 클라이언트 416
19.4 웹 서버 421
19.5 NTP 426
19.6 맺는말 432

찾아보기 433

책 속으로

아두이노를 사용하면서 마이크로컨트롤러의 속까지 알아야 할까 하는 의문이 들 수 있다. 하지만 32비트 아두이노가 8비트 아두이노와 다른 점을 이해한다면 8비트 아두이노로 할 수 없는 것을 시작해 볼 수 있고, 8비트 아두이노로 원하는 결과를 얻기 힘들 경우 32비트 아두이노를 대안으로 생각해 볼 수 있다. 무엇보다 32비트 아두이노는 문제를 해결하는 새로운 방법과 함께, 8비트 아두이노로는 생각지 못했던 방법을 제시할 수 있다는 점에서 매력적이다. _xi쪽

이 책에서 사용하는 아두이노 IDE 2.x 버전은 사용자 인터페이스가 많은 부분 변경되었다. 아두이노를 위한 프로그램을 스케치(sketch)라고 부르는 것 역시 프로세싱에서 따온 것으로, 그림을 그리듯이 프로그램을 쉽게 작성할 수 있다는 의미에서 붙여진 이름이다. _2쪽

마이크로컨트롤러가 마이크로프로세서를 대체할 수는 없다. 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러는 용도에 맞게 선택하여 사용하는 것이지 경쟁 관계에 있는 것은 아니다. 높은 성능과 손쉬운 확장을 통해 복잡한 작업을 신속하게 처리해야 한다면 마이크로프로세서를 사용해야 한다. 하지만 어두워지면 자동으로 불이 켜지는 가로등과 같이 간단한 장치를 구성하고자 한다면 마이크로컨트롤러로 충분하다. _6쪽

아두이노 IDE 2.x에서 새롭게 추가된 기능 중 하나가 디버깅이다. 디버깅을 사용하면 작성한 코드를 한 줄씩 실행하면서 실행 상태를 확인할 수 있으며, 이를 통해 논리 오류를 찾아내고 알고리즘을 수정할 수 있다. 디버깅이 유용한 것은 맞지만 모든 아두이노 보드에서 디버깅이 가능한 것은 아니며, SAMD 아키텍처 기반의 마이크로컨트롤러를 사용한 아두이노 보드에서만 사용할 수 있다. SAMD 아키텍처 기반의 아두이노 보드에는 아두이노 제로, 아두이노 MKR 시리즈 보드, 아두이노 나노 33 IoT 등이 포함된다. _123쪽

AVR 기반 아두이노 보드에서도 ADC와 PWM 신호를 사용할 수 있지만, DAC는 포함되어 있지 않으므로 아날로그 신호를 직접 출력할 수는 없다. AVR 기반 아두이노 보드와 비교했을 때 SAMD21G 마이크로컨트롤러를 사용하는 아두이노 보드의 차이점은 해상도에 있다. SAMD21G 마이크로컨트롤러를 사용하는 아두이노 보드는 AVR 기반 아두이노 보드보다 높은 해상도를 지원하므로 좀 더 정확하게 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 나타낼 수 있으며, 따라서 더 정밀한 제어를 가능하게 해준다. _208쪽

출판사 서평

기존의 AVR 보드와 비교하여 ARM 기반 아두이노 보드를 친절하게 설명하면서,
최근 출시된 IDE 2.x의 사용법까지 다룬다.
AVR 기반 아두이노와 ARM Cortex-M 기반 아두이노는 같은 환경에서 같은 방식으로 스케치를 작성하지만, 스케치가 같다고 하더라도 내부적으로는 다른 방식으로 동작하며, 그 차이를 이해하는 것이 ARM Cortex-M 기반 아두이노를 제대로 사용하는 시작점이다.
ARM Cortex-M 기반 아두이노를 이해한다면 새로운 문제와 새로운 해결 방법을 찾아낼 수 있고, 아두이노의 새로운 가능성을 발견할 수 있을 것이다.

주요 내용
■ 아두이노 SAMD 보드
■ SAMD21G 마이크로컨트롤러와 아두이노 보드
■ 아두이노 IDE
■ String 클래스
■ UART 시리얼 통신, SPI 통신, I2C 통신
■ 디지털 데이터 및 아날로그 데이터 입출력
■ USB 장치 만들기 및 USB 호스트
■ EEPROM 에뮬레이션
■ 실시간 카운터와 실시간 시계
■ SD 카드
■ 관성 측정 장치
■ 각종 모터
■ 블루투스 및 와이파이

작가정보

저자(글) 허경용