Drone's DIYer

자세한 비교 정보는 다음의 링크를 참조하시기 바랍니다.

https://www.arduino.cc/en/Products/Compare

아두이노(Arduino) 코딩(coding)을 위해서 아두이노 통합 환경 즉, IDE(Integrated development envirionment)를 다음의 링크에서 사용자의 OS 환경에 맞게 설치하여 합니다.

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

사실 IDE에는 2가지가 존재합니다. 첫번째는 사용자 PC에 직접 설치하는 전통적 환경이며, 두번째는 Arduino Web Editor으로 온라인 버젼입니다. 일반적인 설치 버젼은 아두이노가 업데이트 되면 업데이트 작업이 매번 필요하지만, Web Editor 버젼은 항상 아두이노 보드의 모든 라이브러리나 지원 사항을 포함하여 최신 버젼을 유지하고 클라우드에 스케치(sketch)를 저장하게 됩니다. 여기서 스케치는 자신이 코딩한 소스 파일을 의미합니다.

이외에도 사용자의 로컬 PC에서 설치 버젼을 사용시 빠른 속도와 편의기능 등이 있으에도 불구하고 온라인 버젼이 출시되는 이유는 여러 사람이 코딩이 함께 하는 협업에 유리하고 자신의 작성한 코드나 라이브러리를 공유할 수 있으며, 이러한 코드를 효율적으로 안전하게 관리할 수 있기 때문이라는 것입니다.

이는 아두이노 IDE의 첫 화면이며 여기서 프로그램의 코딩과 컴파일(compile) 그리고 아두이노 보드가 PC에 USB를 통해서 제대로 연결되었다면 아두이노 보드로의 다운로드 까지 가능하게 됩니다. 아두이노 보드를 PC에 연결하려면, USB로 아두이노 보드와 연결하고 IDE를 실행한 다음, 메뉴에서 '도구|보드'에 자신이 연결한 아두이노 보드의 종류를 선택하고, '도구|시리얼 포트'에 가상 시리얼 포트의 번호를 선택합니다. 참고로 아두이노 포트 번호는 Windows의 경우 장치관리자에서 확인할 수 있습니다.

위의 아두이노 IDE의 첫 화면에서 아래와 같이 아두이도 코딩의 프로토타입(prototype)을 보여줍니다. 사실 사용자가 이마저도 직접 써야 하지만, 아두이노는 친절하게 반드시 있어야 할 코드는 미리 써주었다는 것입니다. C 언어에 익숙한 사용자라면 프로그램은 반드시 main() 함수로 시작해야 한다고 알고 있는데, 이는 없는 것이 아니고 아두이노 IDE가 사용자 편의를 위해서 내부적으로 처리하게끔 하였다는 것입니다.

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:

일반적인 C 프로그램과 달리 아두이노 하드웨어 프로그램은 위의 2가지 함수인 setup()과 loop()가 반드시 필요합니다. 코딩이란 사용자가 이들 함수를 기반으로 새로운 코드나 함수를 삽입하여 원하는 기능이나 동작을 구현하는 과정이라는 것입니다. setup() 함수는 아두이노 보드의 MCU가 처음 시작할 때 단 한번 실행됩니다. loop() 함수는 setup() 함수가 실행된 이후에 영원히 반복하게 됩니다. 이런 무한 반복을 하드웨어적으로 멈추게 하는 것은 아두이노 MCU의 'RESET' 버튼을 누르는 것인데, 이때 하드웨어는 다시 초기화되고 처음 setup() 함수부터 실행하게 됩니다.

근래에 PC와 랩톱, Portable 장치들에서는 RS232C 포트가 사라진지 오래되었습니다. 기존의 RS232C 포트는 기구적으로 소형화에 걸림돌이기도 하며, 넓은 대역폭으로 빠른 전송 속도와 Plug & Play 등의 장점을 앞세운 USB 포트로 대체되었습니다.

하지만 아직도 AVR을 비롯한 많은 MCU들은 여전히 기존 시리얼 통신 방법을 채택하고 있습니다. 한편 이런 MCU와 PC간의 interactive 제어나 수행 결과를 모니터하기 위해서는 USB 통신을 지원하는 범용 툴을 사용하거나 사용자가 Win32 Application을 직접 제작하여야 한다는 것입니다.

이렇듯 사용자는 PC의 USB 포트로 통신하는 Win32 Application을 기존의 시리얼(RS232C) 통신 프로그램과 마찬가지로 ReadFile(), WriteFile() 혹은 DeviceIoControl() 함수를 이용하여 구현하게 됩니다. 그런데 USB 통신에서는 물리적인 장치에 접근하기 위해서 드라이버(예를 들어, *.sys)가 필요하게 되는데, 좀더 구체적으로 MS Windows 환경하에서는 Windows가 장치에 접근하기 위해서 Windows Driver Model(WDM) 드라이버가 필요하다는 것입니다.

USB 드라이버는 어떻게 해야 할지요?

가장 좋은 방법은 사용자가 직접 자신이 사용할 드라이버를 드라이버 제작 툴(예를 들어, Jungo社의 WinDriver)을 이용하여 만드는 것입니다. 하지만 그리 쉬운 작업이 아니므로 두 번째 방법인 USB 드라이버 칩 제조사가 제공하는 드라이버를 가져다 사용하는 것입니다. 예를 들어, Cypress社나 FTDI Chip社의 칩셋을 사용하는 경우 각 社에서 제공하는 드라이버를 무료로 사용할 수 있습니다.

이러한 드라이버는 범용이기에 필요없는 오버헤드로 인해 다소 느릴 수는 있지만, 대부분의 USB 통신에서 만족할만한 결과를 얻을 수 있을 것입니다. 그러나 최신 아두이노(Arduino) 보드에서는 위와 같은 칩셋을 사용하지 않고 ATmega16U2를 사용하니 세 번째 방법인 직접 드라이버를 일일이 제작해야 합니다.

하지만 다행이도 아두이노는 다음과 같이 설명합니다.

http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno

The Uno differs from all preceding boards in that it does not use the FTDI USB-to-serial driver chip. Instead, it features the Atmega16U2 (Atmega8U2 up to version R2) programmed as a USB-to-serial converter.

우노는 FTDI USB-to-serial 드라이버 칩을 사용했던 모든 이전 보드와 다름니다. 대신에 USB-to-serial 컨버터로써 프로그램된 Atmega16U2를 사용합니다.

The '16U2 firmware uses the standard USB COM drivers, and no external driver is needed. However, on Windows, a .inf file is required. The Arduino software includes a serial monitor which allows simple textual data to be sent to and from the Arduino board. The RX and TX LEDs on the board will flash when data is being transmitted via the USB-to-serial chip and USB connection to the computer (but not for serial communication on pins 0 and 1).

'16U2 펌웨어는 표준 USB COM 드라이버를 사용합니다. 그리고 어떤 외부의 드라이버도 필요하지 않습니다. 그러나 Windows 상에서 *.inf 파일이 요구됩니다. 아두이노 소프트웨어는 간단한 텍스트 기반의 데이터를 아두이노 보드로 송수신하기 위한 시리얼 모니터(serial monitor)를 포함합니다. 보드상에 RX와 TX LED들은 컴퓨터의 USB와 USB-to-serial 칩을 경유하여 데이터가 전송될 때 반짝일 것입니다(pin 0 그리고 pin 1 상에 시리얼 통신을 위한 것이 아닙니다).

A SoftwareSerial library allows for serial communication on any of the Uno's digital pins.

SoftwareSerial 라이브러리는 우노의 디지털 pin들이 시리얼 통신을 가능하게 합니다.

The ATmega328 also supports I2C (TWI) and SPI communication. The Arduino software includes a Wire library to simplify use of the I2C bus; see the documentation for details. For SPI communication, use the SPI library.

ATmega328은 또한 I2C(TWI)와 SPI 통신을 지원합니다. 아두이노 소프트웨어는 I2C 버스의 사용을 간단화하기 위한 Wire 라이브러리를 포함합니다. 자세한 사항은 문서를 확인하세요. SPI 통신에 대해서는 SPI 라이브러리를 사용하세요.

그러므로 아두이노 보드는 별도의 USB 드라이버를 사용하지 않고 표준 USB COM 드라이버를 사용하므로 기존의 RS232C 통신과 동일한 Win32 함수로 데이터를 송수신하는 사용자 전용 통신 프로그램을 제작할 수 있습니다. 간단히 모니터를 위한 것이라면 아두이노 IDE 환경에서 제공하는 '시리얼 모니터'로도 충분하리라 생각됩니다.

아두이노(Arduino)가 오픈 소스 플랫폼으로 자리잡은 이유는 AVR 칩이 제공하는 Self-programming 기능으로 거슬러 올라갑니다. Self-programming 기능이란 칩의 퓨즈를 적절히 설정함으로써 부팅시 Application 영역이 아닌 Boot 영역으로 시작 지점이 변경된다는 것입니다.

한편, AVR 칩은 추가적인 하드웨어 구성 없이 USART나 TWI, SPI 등으로 통신이 가능한데, 칩이 Boot 영역에서 수신된 데이터를 감지하고 Application 영역을 변경할 수 있다는 것입니다. 이러한 기능은 3세대 AVR 칩에서 등장하여 펌웨어의 유지 및 보수 목적으로 특히 가혹한 원격지에서 펌웨어 업그레이드에 유연성을 주기 위함이었습니다.

따라서 이러한 기능이 가능하게끔 작성된 Bootloader를 최초 한번 JTAG이나 ISP를 이용하여 펌웨어를 프로그래밍을 하면 아두이노는 그 다음부터 ISP 없이 USART로 프로그램의 간단히 업로드가 가능하게 됩니다. 결국 아두이노 보드는 아래 회로도에서와 같이 별도의 ATmega16U2 칩을 이용해 USB로 데이터를 송수신하고, 이를 다시 ATmega328 칩에 USART 규격으로 통신하는 구조를 가집니다.

요약하면 아두이노 IDE 환경은 AVR 칩에 최초 Bootloader를 탑재하여 PC의 USB 포트로 C 코드인 스케치(Sketch) 파일을 컴파일하고 이를 아두이노 보드로 추가의 하드웨어 없이 전송하여 쉽고 빠른 개발환경을 제공한다는 것입니다. 게다가 아두이노 IDE 환경에서 함께 제공하는 Serial Monitor를 이용해서 클릭 한번으로 그 결과를 바로 확인할 수 있다는 장점을 가집니다.

최근, IC뱅큐(http://www.icbanq.com)에서는 Intel 갈릴레오 보드의 무상 체험단을 모집 중이라고 알려집니다.

수행해야 하는 미션이 있지만, 400MHz의 매력적인 CPU 속도와 C 언어를 지원하는 Arduino 개발환경과 호환되어 고성능을 하드웨어를 구현하는데 도전해 볼만한 제품인 듯 합니다.

http://www.icbanq.com/shop/event_list.asp?number=233&paging=&b_type=EVENT#eventTop