[부산대 어드벤처 디자인] 4장 아두이노 통신 예비보고서

문서 내 토픽

• 1. UART 통신

  UART 통신은 대표적인 비동기식 직렬 통신 기술이다. 일반적으로 마이크로컨트롤러에 탑재되어 있다. 동시에 송신 수신이 가능한 전이중 통신방식으로 데이터를 전송할 때 데이터 패킷을 생성한다. TX를 통하여 정확한 타이밍으로 신호를 생성하고, RX에서는 baud rate에 따라 신호를 읽고, 데이터를 분리한다. RX와 TX, Gnd 가 연결되어야하며, 비동기 통신이기에 두 개의 baud rate를 일치시켜주어야한다.

• 2. SPI 통신

  동기식 직렬통신 기술인 SPI통신은 UART와 같은 전이중 통신방식이다. 1대 다수의 통신이 가능하다. SCK는 클럭 전송을 위한 단자로, 마스터에서 슬레이브로 클럭을 전송한다. MOSI는 슬레이브에서 마스터로 데이터 전송을 위한 단자이다. SS는 마스터 장치에서 슬레이브를 선택하기 위한 단자이다. SS를 통해 기기를 선택하고, 마스터에서 슬레이브로 클럭을 전송하면 마스터기기가 데이터를 주고받는 원리이다.

• 3. I2C 통신

  I2C는 동기식 직렬통신 기술이고 반이중방식이다. 두 가닥의 선으로 1대 다수의 통신이 가능하다. I2C 통신에서 SDA와 SCL핀의 기본값은 HIGH이다. 이 때 마스터가 통신을 시작하면 SDA가 LOW로 내려가며 이를 통해 통신시작을 감지한 SCL이 클럭 역할을 하게 된다. 반대로 통신이 완료되었을 때는 마스터가 클럭으로 신호를 주게 된다. SCL을 HIGH상태로 다시 돌려 SDA를 HIGH 상태로 만들고 통신이 완료되는 것이다. 이들이 잘 작동하게하려면 SDA와 SCL핀에 풀업 저항을 달아 전압을 공급해주어야한다.

• 4. 블루투스 기술의 응용사례

  첫 번째로 블루투스는 음성채널이 존재하여 휴대폰에서 응용할 수 있다. 무선 이어폰을 이용하여 휴대폰을 가방이나 주머니 속에 넣어둔 상태에서 통화할 수 있다. 두 번째로는 인터넷 브릿지이다. 인터넷 브릿지란 인터넷 망이라 할 수 있는 이더넷 라인과 이더넷 라인에 접속되어 있지 않은 노트북, 휴대폰, PDA 등을 연결해주는 중계기 역할을 하는 것으로 블루투스를 이용하여 이것을 무선으로 만든다. 세 번째로 무선 데스크탑 컴퓨터이다. 마우스, 키보드, 프린터, 스캐너 등의 각종 컴퓨터 주변 기기들이 무선으로 연결되므로 전선들이 없어지고 기기의 이동성 및 사용 편리성이 증대된다.

• 5. 블루투스 디스커버리

  검색기능으로, 배터리 절감을 위해 사용자가 원하는 시점에 단 한 번만 검색하는 One-Time Discovery와 Wifi AP 처럼 동작해 주기적으로 블루투스 기기들의 항목을 갱신하는 Cyclic Discovery가 있다.

• 6. 블루투스 페어링

  페어링은 장치 연결을 위한 정보 등록의 한 형식이다. 장치 간에 장치 정보를 페어링하여 등록하면 서로 연결할 수 있다. 먼저 장치를 페어링한 후에는 각 장치가 필요한 정보를 저장했으므로 쉽게 연결할 수 있어 이 페어링 과정을 다시 반복할 필요가 없다.

• 7. 블루투스 연결

  연결은 두 장치 간의 전송이다. 두 장치가 페어링되어 서로의 페어링 정보를 저장한 경우에 연결할 수 있다. 연결된 것은 디바이스가 채널을 공유하고 있어 서로 데이터를 전송할 수 있는 상태를 의미한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. UART 통신

  UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 통신은 마이크로컨트롤러와 다양한 주변 장치 간의 직렬 통신 방식입니다. UART 통신은 간단한 구조와 낮은 비용으로 인해 널리 사용되며, 특히 임베디드 시스템에서 많이 활용됩니다. UART 통신은 전이중 방식으로 동작하며, 데이터 전송 속도가 비교적 느린 편이지만 안정적이고 신뢰성 있는 통신이 가능합니다. 또한 UART 통신은 하드웨어 구현이 간단하고 소프트웨어 구현이 용이하여 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다.

• 2. SPI 통신

  SPI(Serial Peripheral Interface) 통신은 마이크로컨트롤러와 주변 장치 간의 직렬 통신 방식입니다. SPI 통신은 마스터-슬레이브 구조로 동작하며, 전이중 방식으로 데이터를 전송합니다. SPI 통신은 UART 통신에 비해 데이터 전송 속도가 빠르고 동기화된 통신이 가능하지만, 더 많은 핀이 필요하다는 단점이 있습니다. SPI 통신은 주로 센서, 메모리, 디스플레이 등의 주변 장치와의 통신에 사용되며, 임베디드 시스템에서 널리 활용되고 있습니다. 또한 SPI 통신은 간단한 구조와 높은 신뢰성으로 인해 산업 자동화, 의료 기기, 통신 장비 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

• 3. I2C 통신

  I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신은 마이크로컨트롤러와 주변 장치 간의 직렬 통신 방식입니다. I2C 통신은 마스터-슬레이브 구조로 동작하며, 반이중 방식으로 데이터를 전송합니다. I2C 통신은 UART 통신이나 SPI 통신에 비해 데이터 전송 속도가 느리지만, 적은 수의 핀으로 여러 개의 장치를 연결할 수 있다는 장점이 있습니다. I2C 통신은 주로 센서, 메모리, 실시간 클록 등의 주변 장치와의 통신에 사용되며, 임베디드 시스템에서 널리 활용되고 있습니다. 또한 I2C 통신은 간단한 구조와 낮은 비용으로 인해 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

• 4. 블루투스 기술의 응용사례

  블루투스 기술은 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 대표적인 응용 사례로는 스마트폰, 태블릿, 노트북 등의 모바일 기기 간 무선 연결, 무선 헤드폰 및 스피커, 무선 키보드와 마우스, 무선 프린터 등의 주변 기기 연결, 웨어러블 기기와 스마트폰 간 연결, 자동차 내 블루투스 핸즈프리 시스템, 의료 기기와 스마트폰 간 데이터 전송, 홈 오토메이션 시스템 등이 있습니다. 이처럼 블루투스 기술은 편리성, 낮은 전력 소모, 저렴한 비용 등의 장점으로 인해 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 앞으로도 더욱 다양한 응용 분야가 개발될 것으로 기대됩니다.

• 5. 블루투스 디스커버리

  블루투스 디스커버리는 블루투스 장치들이 서로를 찾아 연결하는 과정입니다. 이 과정에서 블루투스 장치들은 자신의 존재를 알리고 다른 장치들을 검색하여 연결 가능한 장치를 찾습니다. 블루투스 디스커버리는 블루투스 연결의 첫 단계로, 장치들이 서로를 인식하고 연결할 수 있도록 합니다. 이 과정에서 장치들은 자신의 고유 식별자와 기능 정보를 교환하며, 사용자는 연결 가능한 장치들을 확인할 수 있습니다. 블루투스 디스커버리는 블루투스 기술의 핵심 기능 중 하나로, 다양한 블루투스 기반 애플리케이션과 서비스의 기반이 됩니다.

• 6. 블루투스 페어링

  블루투스 페어링은 두 개의 블루투스 장치가 서로를 인증하고 연결하는 과정입니다. 이 과정에서 장치들은 서로의 고유 식별자와 암호화 키를 교환하여 안전한 연결을 설정합니다. 블루투스 페어링은 장치 간 데이터 전송의 보안성을 높이기 위해 필수적인 과정입니다. 페어링이 완료되면 장치들은 서로를 신뢰하게 되며, 이후 연결 과정이 간단해집니다. 블루투스 페어링은 주로 스마트폰과 주변 기기, 자동차 인포테인먼트 시스템과 스마트폰 등의 연결에 사용됩니다. 안전한 데이터 전송을 위해 블루투스 페어링은 매우 중요한 기능이라고 할 수 있습니다.

• 7. 블루투스 연결

  블루투스 연결은 두 개의 블루투스 장치가 서로 통신할 수 있도록 연결하는 과정입니다. 이 과정에서 장치들은 서로의 기능과 특성을 확인하고, 데이터 전송을 위한 채널을 설정합니다. 블루투스 연결은 디스커버리와 페어링 과정을 거쳐 이루어지며, 연결이 완료되면 장치들은 안전하고 안정적인 무선 통신을 할 수 있습니다. 블루투스 연결은 스마트폰, 태블릿, 헤드폰, 스피커, 자동차 등 다양한 장치 간 연결에 활용되며, 사용자에게 편의성과 이동성을 제공합니다. 또한 블루투스 연결은 저전력 특성으로 인해 배터리 수명에도 유리합니다. 앞으로 블루투스 기술의 발전과 함께 더욱 다양한 장치 간 연결이 가능해질 것으로 기대됩니다.