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다수의 아두이노를 파이썬과 I2C로 제어하기 위한 무오류 통신 프로토콜 구현
Implementation of errorless protocol for controlling multiple Arduinos using python via I2C communication 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.21 no.3, 2017년, pp.227 - 233  

박장현 (Dept. of Electrical and Control Engineering, Mokpo National University) ,  김성환 (Dept. of Electrical and Control Engineering, Mokpo National University) ,  박태식 (Dept. of Electrical and Control Engineering, Mokpo National University)

초록
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근래에 전 세계적으로 비전공자나 중등학생들에게도 코딩 교육이 폭넓게 이루어지고 있으며 파이썬(python)은 비전문가의 교육용으로도 널리 채택되고 있다. 그리고 아두이노(arduino)는 피지컬 컴퓨팅(physical computing)과 사물인터넷 용도로 사용되는 대중적인 하드웨어이지만 $C{^+^+}$ 언어로 제어되므로 비전문가가 초기에 진입하기에 어려움이 있다. 본 논문은 파이썬 언어와 I2C 통신으로 마스터(master) 기기에서 다수의 아두이노 기기들을 동시에 제어할 수 있는 무오류 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 구현된 프로토콜을 이용하면 다수의 아두이노를 파이썬으로 오류없이 제어할 수 있으므로 아두이노를 제어하는데 파이썬 프로그램의 장점을 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Python language is widely used because of its ease of learning and its wide application range. Arduino, on the other hand, is also widely utilized hardware for physical computing and internet of things(IoT). However, Arduino is controlled by $C{^+^+}$ language, which makes it difficult fo...

주제어

#python   #arduino   #raspberry pi   #i2c   #protocol  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 파이썬 명령어로 I2C 통신을 이용하여 마스터 기기에서 다수의 슬레이브 아두이노 기기들을 동시에 제어할 수 있는 무오류 프로토콜을 제안했다. 본 논문에서 제안하는 프로토콜을 이용하면 다수의 아두이노를 파이썬으로 통신 오류 없이 제어할 수 있으므로 아두이노와 파이썬 프로그램의 장점을 동시에 가질 수 있다.
  • 본 논문은 파이썬 명령어로 I2C 통신을 이용하여 마스터(master) 기기에서 슬레이브(slave) 아두이노 기기를 제어할 수 있는 무오류 통신 프로토콜을 제안한다. 시리얼 통신이나 SPI통신과 달리 I2C 통신은 그 특성상 다수의 슬레이브를 동시에 연결하여 제어할 수 있다.
  • 본 장에서는 파이썬으로 아두이노의 C++ 함수를 호출하기 위해서 무오류 통신 프로토콜 알고리듬을 제안한다. 마스터는 아두이노를 파이썬으로 제어하는 기기를 의미하며 본 논문에서는 라즈베리파이3를 사용하였으나 I2C 통신을 지원하는 리눅스 임베디드 보드라면 어느 것이나 사용할 수 있다.
  • h 라이브러리를 활용하여 프로그램이 제작되었다. 프로토콜을 설계하는 목적은 아두이노 내부에서 C++ 로 작성된 함수(function)를 마스터 기기에서 파이썬으로 호출하고 그 결과 값을 오류 없이 읽어오는 기능을 구현하는데 사용되는 통신 알고리즘에 적용하기 위함이다. 마스터가 요구하는 작업들은 표 1에 기술된 바와 같이 분류된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사물인터넷을 사용할 수 있는 하드웨어 플랫폼에는 무엇이 있는가? [1]-[3] 사물인터넷 기술이 주목받으면서 글로벌 기업들과 표준을 제정하는 국제기구 등에서 표준화와 관련 기술 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 이러한 경향과 별개로 비전문가들을 포함한 개인들도 저가로 손쉽게 구현할 수 있는 다양한 하드웨어가 출시되었다. 그 중에서 가장 널리 사용되는 플랫폼으로 아두이노 (arduino)와 라즈베리 파이(raspberry pi)가 있다. 아두이노는 AVR 8비트 마이크로컨트롤러 기반의 제어 보드이고 그림 1에 예를 든 것과 같이 다양한 종류가 있다.
사물인터넷이란? 사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 다수의 센서와 물리적 객체를 인터넷에 연결하는 중재자로 구성된 포괄적인 환경을 말한다.[1]-[3] 사물인터넷 기술이 주목받으면서 글로벌 기업들과 표준을 제정하는 국제기구 등에서 표준화와 관련 기술 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 이러한 경향과 별개로 비전문가들을 포함한 개인들도 저가로 손쉽게 구현할 수 있는 다양한 하드웨어가 출시되었다.
아두이노의 단점은? 아두이노의 펌웨어는 C++ 언어를 이용하여 개발하는데 관련 라이브러리가 사용하기 용이하게 제작되어 무료로 배포되고 있어서 예술가 등 비전문가들도 널리 사용하고 있다. 단, C++언어의 특성상 초기의 학습 난이도가 높은 편이며 특히 아두이노를 이용하여 IoT 제품을 구현하기 위해서는 상대적으로 값비싼 하드웨어와 다소 복잡한 개발 과정을 거쳐야 한다. 이러한 단점에도 불구하고 다양한 아두이노 제어 프로그램이 오픈소스(open source)로 공개되어 있으며 이러한 인프라를 적절히 이용하는 것은 아두이노를 활용한 제품 개발에 있어서 무척 중요하다.
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참고문헌 (10)

  1. G. Gardasevic et. al., "The IoT Architectural Framework, Design Issues and Application Domains," Wireless Personal Communications, vol.92, no. 1, pp. 127-148, Jan. 2017. DOI : https://doi.org/10.1007/s11277-016-3842-3 

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  2. C. G. Garcia, et. al., "A review about Smart Objects, Sensors, and Actuators," International Journal of Interactive Multimedia and Artificial Intelligence, vol. 4, no. 3, pp. 7-10, 2017. DOI : 10.9781/ijimai.2017.431 

  3. S. N. Srirama, "Mobile Web and cloud services enabling Internet of Things," CSI trans. on ICT, vol. 5, no. 1, pp. 109-117, 2016. DOI : https://doi.org/10.1007/s40012-016-0139-3 

  4. S. Papavlasopoulou, M.N. Giannakos, L. Jaccheri, "Empirical Studies on the Maker Movement, a Promising Approach to Learning: A Literature Review," Entertainment Computing, vol. 18, pp. 57-78, Jan. 2017. DOI : https://doi.org/10.1016/j.entcom.2016.09.002 

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  5. Arudino organization, "ARDUINO," https://www.arduino.cc/ 

  6. MASON, Raina, et al. "Introductory Programming Courses in Australasia in 2016," in Proc. of the Nineteenth Australasian Computing Education Conference. ACM, 2017, pp. 81-89. DOI : 10.1145/3013499.3013512 

  7. J.-H. Park, S.-H. Kim, "Case Study on Utilizing Arduino in Programming Education of Engineering," J. IKEEE, vol. 19, no. 2, pp. 276-281, 2016. DOI : 10.7471/ikeee.2015.19.2.276 

  8. RaspberryPi Foundation, "RASPBERRY PI," https://www.raspberrypi.org 

  9. N. Petrov, et. al., "Example of Raspberry Pi usage in Internet of Things," in Proc. of Int. Conf. Applied Internet and Information, 2016, pp. 112-119. DOI : 10.20544/AIIT2016.15 

  10. J.-H. Park, "Ardpy", https://github.com/salesiopark/Ardpy 

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