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이 책은 아두이노 우노에서 사용되는 마이크로컨트롤러인 ATmega328을 위한 두 가지 프로그램 작성 방법을 다룬다. 그중 하나는 레지스터를 사용하여 프로그램을 작성하는 'C 스타일'이며, 다른 하나는 추상화된 함수를 사용하여 스케치를 작성하는 '아두이노 스타일'이다. 독자는 이들 두 가지 방법을 통해 쉽고 빠른 프로토타이핑 시스템으로서의 아두이노는 물론, 아두이노를 넘어 보다 다양한 마이크로컨트롤러의 기능을 활용할 수 있는 방법을 경험할 수 있다.

아두이노 우노의 심장, ATmega328을 뛰게 하는 두 가지 방법!
베스트셀러 [아두이노 상상을 스케치하다]의 저자가 공개하는 마이크로컨트롤러의 새로운 학습법!

이 책은 아두이노 우노에서 사용되는 마이크로컨트롤러인 ATmega328을 위한 두 가지 프로그램 작성 방법을 다룬다. 그중 하나는 레지스터를 사용하여 프로그램을 작성하는 'C 스타일'이며, 다른 하나는 추상화된 함수를 사용하여 스케치를 작성하는 '아두이노 스타일'이다. 독자는 이들 두 가지 방법을 통해 쉽고 빠른 프로토타이핑 시스템으로서의 아두이노는 물론, 아두이노를 넘어 보다 다양한 마이크로컨트롤러의 기능을 활용할 수 있는 방법을 경험할 수 있다.

ATmega328 프로그래밍 준비하기
ATmega328을 위한 'C 스타일'과 '아두이노 스타일'의 프로그램 작성에 필요한 하드웨어 및 소프트웨어 준비 과정을 다룬다.

ATmega328 프로그래밍 시작하기
ATmega328의 기본적인 기능인 디지털 및 아날로그 데이터 입출력 방법을 배우고, 이를 바탕으로 'C 스타일'과 '아두이노 스타일'의 프로그램을 통해 다양한 통신 방법을 알아본다.

ATmega328 활용하기
ATmega328을 포함하여 마이크로컨트롤러에서 흔히 사용되는 7세그먼트, 텍스트 LCD, 모터, 센서, 블루투스 등 주변장치의 사용 방법을 'C 스타일'과 '아두이노 스타일'의 프로그램을 통해 알아본다.

[이 책의 구성]
이 책은 크게 세 부분으로 구성되어 있다. 1부(1~9장)에서는 마이크로컨트롤러에 대한 소개와 ATmega328 마이크로컨트롤러를 위한 프로그램을 작성하기 위해 준비해야 할 내용들을 다루고 있다. 2부(10~18장)에서는 ATmega328 마이크로컨트롤러에서 제공하는 기본적인 기능들이면서 마이크로컨트롤러를 사용하여 시스템을 구성하기 위해 사용되는 다양한 데이터 입출력 방법들을 다룬다. 마지막 3부(19~29장)에서는 마이크로컨트롤러와 함께 사용되는 장치들을 제어하는 방법을 다루고 있다.

I부 ATmega328 프로그래밍 준비하기

1장 마이크로컨트롤러? 마이크로컨트롤러!
1.1 마이크로컨트롤러란 무엇인가?
1.2 마이크로프로세서? 마이크로컨트롤러?
1.3 마이크로컨트롤러는 어디에 사용할 수 있을까?
1.4 마이크로컨트롤러를 어떻게 공부해야 할까?
1.5 주변장치와 어떻게 데이터를 교환하나?
1.6 프로그램은 어떻게 만들어지나?
1.7 마이크로컨트롤러가 꼭 필요한가?
1.8 요약
연습문제

2장 메모리 이야기
2.1 ATmega328의 메모리
2.2 ROM과 RAM
2.3 ROM은 정말 읽을 수만 있나?
2.4 플래시 메모리
2.5 SD 카드
2.6 eMMC
2.7 SSD
2.8 DRAM과 SRAM
2.9 요약
연습문제

3장 ATmega328 마이크로컨트롤러
3.1 AVR
3.2 ATmega328 소개
3.3 ATmega328의 핀 배치
3.4 레지스터
3.5 ATmega328의 메모리
3.6 요약
연습문제

4장 ATmega328 프로그래밍 준비
4.1 왜 ATmega328인가?
4.2 ATmega328 프로그래밍을 위한 하드웨어
4.3 ATmega328 프로그래밍을 위한 소프트웨어
4.4 요약
연습문제

5장 아두이노 프로그래밍
5.1 아두이노 통합 개발 환경 설치
5.2 아두이노 우노에 시리얼 방식으로 업로드하기
5.3 아두이노 우노에 ISP 방식으로 업로드하기
5.4 부트로더 굽기
5.5 브레드 보드 기본 회로에 부트로더 굽기
5.6 요약
연습문제

6장 아트멜 스튜디오 설치
6.1 아트멜 스튜디오
6.2 아트멜 스튜디오 설치
6.3 요약
연습문제

7장 Hello Blink
7.1 C 스타일
7.2 아두이노 스타일
7.3 C 스타일 대 아두이노 스타일
7.4 요약
연습문제

8장 프로그램의 기본 구조
8.1 C 스타일 프로그램의 구조
8.2 아두이노 스타일 프로그램의 구조
8.3 C 스타일과 아두이노 스타일
8.4 요약
연습문제

9장 비트 연산자
9.1 포트? 핀?
9.2 8개의 LED 제어하기
9.3 비트 연산자
9.4 비트 패턴 만들기
9.5 요약
연습문제

2부 ATmega328 프로그래밍 시작하기

10장 시리얼 통신
10.1 UART
10.2 UART 통신을 위한 레지스터
10.3 아두이노의 시리얼 통신
10.4 UART 라이브러리 만들기
10.5 문자열 수신 및 처리
10.6 printf 함수 사용하기
10.7 요약
연습문제

11장 버튼 입력
11.1 풀업 저항과 풀다운 저항
11.2 버튼 입력
11.3 디바운스
11.4 디바운스 회로
11.5 요약
연습문제

12장 아날로그-디지털 변환
12.1 ATmega328의 ADC
12.2 가변저항 값 읽기
12.3 AD 변환을 위한 레지스터
12.4 아두이노의 AD 변환
12.5 가변저항으로 LED 제어하기
12.6 VCC는 5V인가?
12.7 난수 생성
12.8 요약
연습문제

13장 인터럽트
13.1 폴링 대 인터럽트
13.2 인터럽트
13.3 인터럽트 처리
13.4 인터럽트 사용에서의 주의 사항
13.5 외부 인터럽트
13.6 핀 변화 인터럽트
13.7 요약
연습문제

14장 타이머/카운터
14.1 타이머/카운터
14.2 오버플로 인터럽트
14.3 비교일치 인터럽트
14.4 파형 출력
14.5 아두이노의 타이머
14.6 요약
연습문제

15장 PWM
15.1 PWM
15.2 PWM 모드
15.3 PWM을 이용한 LED 밝기 제어하기
15.4 아두이노의 PWM
15.5 요약
연습문제

16장 SPI
16.1 SPI
16.2 SPI 방식의 EEPROM
16.3 아두이노에서 25LC010A 사용하기
16.4 요약
연습문제

17장 I2C
17.1 I2C
17.2 DS1307, RTC 칩
17.3 아두이노 - Wire 라이브러리
17.4 아두이노 - RTClib 라이브러리
17.5 요약
연습문제

18장 컴퓨터와의 시리얼 연결
18.1 ATmega328의 UART 통신
18.2 RS232-UART 변환기
18.3 USB-UART 변환기
18.4 컴퓨터의 시리얼 포트
18.5 요약
연습문제

3부 ATmega328 활용하기

19장 7 세그먼트 표시장치
19.1 한 자리 7 세그먼트 표시장치
19.2 한 자리 7 세그먼트 표시장치 - 아두이노 스타일
19.3 네 자리 7 세그먼트 모듈
19.4 네 자리 7 세그먼트 표시장치 - 아두이노 스타일
19.5 요약
연습문제

20장 LED 매트릭스
20.1 LED 매트릭스
20.2 LED 매트릭스 제어
20.3 LED 매트릭스 제어 - 아두이노 스타일
20.4 요약
연습문제

21장 텍스트 LCD
21.1 텍스트 LCD
21.2 8비트 모드 텍스트 LCD 제어
21.3 4비트 모드 텍스트 LCD 제어
21.4 텍스트 LCD 제어 - 아두이노 스타일
21.5 요약
연습문제

22장 키 매트릭스
22.1 키 매트릭스
22.2 4×4 키 매트릭스
22.3 키 매트릭스 - 아두이노 스타일
22.4 키패드 라이브러리
22.5 고스트 현상이 없는 키 매트릭스
22.6 요약
연습문제

23장 DC 모터와 서보 모터
23.1 모터
23.2 DC 모터
23.3 모터 제어
23.4 서보 모터
23.5 서보 모터 제어
23.6 아두이노의 서보 모터 제어
23.7 요약
연습문제

24장 직렬 입력 병렬 출력 레지스터 - 74595
24.1 74595
24.2 아두이노에서 74595 사용하기
24.3 요약
연습문제

25장 센서
25.1 온도 센서
25.2 초음파 거리 센서
25.3 요약
연습문제

26장 블루투스
26.1 블루투스 모듈 설정
26.2 스마트폰 설정
26.3 블루투스 통신
26.4 아두이노의 블루투스 통신
26.5 요약
연습문제

27장 EEPROM
27.1 EEPROM 레지스터
27.2 EEPROM 라이브러리 - GNU 라이브러리
27.3 EEPROM 라이브러리 - 아두이노 스타일
27.4 요약
연습문제

28장 워치독 타이머
28.1 워치독 타이머를 위한 레지스터
28.2 워치독 타이머 사용하기
28.3 워치독 타이머 사용하기 - 아두이노 스타일
28.4 요약
연습문제

29장 퓨즈 비트
29.1 하이 퓨즈
29.2 로 퓨즈
29.3 확장 퓨즈
29.4 퓨즈 프로그래밍
29.5 요약
연습문제

부록 ATmega328 입출력 레지스터
미주
찾아보기
필요 부품 리스트

마이크로컨트롤러는 하나의 칩일 뿐이다. 이 책에서 다루게 될 ATmega328 마이크로컨트롤러의 경우 28개의 핀을 가진 약 3.5cm × 1cm 크기의 칩에 불과하다. 사용의 편이를 위해 보드 위에 빼곡히 들여놓은 부가 장치들에 지레 겁을 먹지만 않는다면 마이크로컨트롤러는 '보기보다' 어렵지 않다.
(/ p.11)

아두이노 우노의 경우 외부 크리스털을 이용하여 16MHz로 동작하도록 설정되어 있지만, 8MHz
의 내부 발진기를 사용하도록 설정하는 것도 어렵지 않다. 작은 크기의 제어 장치를 구성하기 위해 크리스털도 없애고 싶다면 8MHz 내부 클록도 고려해 볼 수 있다. 하지만 내부 발진기를 사용하는 경우 최대 클록은 8MHz이며 외부 크리스털에 비해 정확도가 떨어지는 것으로 알려져 있으므로 이러한 점들은 감수하여야 한다.
(/ p.75)

아날로그 데이터를 디지털 값으로 변환하여 받아들이기 위해서는 앞 절에서 살펴본 것처럼 3~4개의 레지스터를 사용하여야 한다. UART 시리얼 통신을 위해 5개의 레지스터를 사용하여야 하지만 아두이노에서는 Serial 클래스를 통해 간단히 UART 통신을 수행할 수 있었던 것을 기억하는가? AD 변환 역시 마찬가지이다. 아두이노에서는 analogRead라는 함수를 통해 간단하게 아날로그 데이터를 디지털로 변환하여 읽어들일 수 있다.
(/ p.208)

SPI는 고속의 주변장치와 통산을 위해 만들어진 전이중 방식의 동기식 시리얼 프로토콜이다. SPI는 데이터와 클록을 위해 3개의 데이터 선 연결을 필요로 하며 이 3개의 선은 모든 SPI 슬레이브 장치들이 공통으로 사용한다. 여러 개의 슬레이브 장치 중 하나를 선택하기 위해서는 별도의 연결이 필요하며, 이를 슬레이브 선택(Slave Select, SS) 또는 칩 선택(Chip Select, CS)이라 한다. SPI 통신의 특이한 점은 송신과 수신이 항상 함께 일어난다는 점이다.
(/ p.303)

7 세그먼트 표시장치는 8개의 LED를 사용하여 숫자나 간단한 문자를 표시할 수 있도록 만들어진 출력 장치의 일종이다. 7 세그먼트 표시장치의 8개 세그먼트는 개별적으로 제어되므로 8개의 범용 입출력 핀을 사용하여 제어하여야 한다. 하지만 자릿수가 증가하면 제어를 위해 필요로 하는 핀의 개수가 증가하여 입출력 핀이 제한된 경우 사용에 어려움이 있을 수 있다.
(/ p.366)

초음파 거리 센서는 초음파를 이용하여 거리를 측정하는 센서로 초음파를 발신하는 부분과 반사파를 수신하는 부분으로 구성된다. 발신부는 함수 발생기에서 (+)와 (-)전압을 번갈아 압전소자에 가해 주면 압전소자의 변형에 의해 진동이 발생하고 진동에 의해 초음파가 발생하는 역압전현상을 이용한다. 수신부는 초음파가 물체에 반사되어 돌아오는 파동에 의해 압전소자가 진동하고 진동에 의해 전압이 발생되는 정압전현상을 이용하여 시간을 측정할 수 있으며 이를 기초로 거리를 계산할 수 있다.
(/ p.465)