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아두이노로 상상할 수 있는 A부터 Z까지!

《아두이노 바이블》 제3권 ‘출력 장치와 고급 기법 편’은 총 27개의 장을 통해 출력 장치를 통해 주변 환경으로 정보를 되돌려주는 방법과 함께 아두이노의 고급 기능을 알아본다.

쉽고 빠르게 + 다양하게 + 효율적으로 = 아두이노 바이블!

메이커 운동으로 씨가 뿌려지고 사물인터넷의 발달로 자라난 아두이노는 이제 마이크로컨트롤러를 떠받치는 한 축으로 성장하였습니다. 이처럼 풍성해진 아두이노의 숲에서 《아두이노 바이블》은 스케치한 상상을 현실로 만드는 길잡이가 되어줄 것입니다. 이 책을 통해 독자는 아두이노로 많은 것을 할 수 있음을 알게 되고, 이 책을 뛰어넘어 아두이노로 상상하는 새로운 방법을 발견할 수 있을 것입니다.

1,383,677자의 문자, 1,600여 개의 그림과 260여 개의 표, 80개의 장으로 이뤄진 《아두이노 바이블(1~4권)》은 그야말로 아두이노의 A에서 Z까지를 집대성하였습니다. 교육 현장과 산업 현장 모두에서 두루 사용할 수 있는 레퍼런스로 활용하기 바랍니다.

3권 ‘출력 장치와 고급 기법 편’의 주요 내용
CHAPTER 37 1자리 7세그먼트 표시장치 _ 1자리 7세그먼트 표시장치의 구조와 제어 방법을 알아본다.
CHAPTER 38 4자리 7세그먼트 표시장치 _ 네 자리 숫자를 표시할 수 있는 4자리 7세그먼트 표시장치의 구조와 제어 방법을 알아본다.
CHAPTER 39 LED 매트릭스 _ LED 매트릭스의 구조와 LED 매트릭스 제어를 위해 사용할 수 있는 여러 방법을 알아본다.
CHAPTER 40 텍스트 LCD _ 텍스트 LCD의 구조와 제어 방법을 살펴보고, LCD 드라이버를 직접 제어하는 LiquidCrystal 라이브러리와 I2C 변환 모듈을 통해 제어하는 LiquidCrystal_I2C 라이브러리를 사용하여 텍스트 LCD를 사용하는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 41 그래픽 LCD _ 픽셀 단위의 제어가 가능하면서 텍스트 LCD와 비슷한 핀 배치와 제어 방식을 갖고 있는 단색 그래픽 LCD의 구조와 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 42 OLED 디스플레이 _ 소형의 OLED 디스플레이를 SPI 통신과 I2C 통신을 사용하여 제어하는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 43 네오픽셀 _ 네오픽셀 링과 네오픽셀 매트릭스를 사용하여 다양한 정보를 표시하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 44 터치 TFT-LCD _ 아두이노와 함께 사용할 수 있는 병렬 방식 및 SPI 방식 터치 TFT-LCD의 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 45 DC 모터 _ 모터 중에서도 가장 간단하고 많이 사용되는 DC 모터의 제어 방법과 모터 드라이버를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 46 서보 모터 _ 서보 모터의 동작 원리와 제어 방법을 알아본다.
CHAPTER 47 스텝 모터 _ 스텝 모터의 동작 원리와 제어 방법을 알아본다.
CHAPTER 48 릴레이 _ 릴레이의 동작 원리와 릴레이 중에서 흔히 볼 수 있는 전기기계식 릴레이 및 반도체 릴레이의 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 49 스피커와 사운드 _ 아두이노에서 소리를 내는 여러 방법을 살펴본다.
CHAPTER 50 미니 프로젝트: 스네이크 게임 _ 네오픽셀 매트릭스와 조이스틱을 이용하여 네오픽셀 매트릭스에서 실행되는 스네이크 게임을 만들어본다
CHAPTER 51 RTC: 날짜와 시간 _ 소프트웨어 및 하드웨어 RTC를 통해 날짜와 시간을 유지하고 사용하는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 52 인터럽트 _ 인터럽트의 처리 구조와 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 53 내부 EEPROM _ ATmega328에 포함된 EEPROM을 아두이노의 EEPROM 라이브러리와 AVR 툴체인의 EEPROM 라이브러리를 통해 사용하는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 54 SD 라이브러리 _ SD 라이브러리를 사용하여 SD 카드에 데이터를 읽고 쓰는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 55 아두이노 우노로 USB 장치 만들기 _ ATmega16u2 마이크로컨트롤러의 펌웨어를 교체하여 아두이노 우노를 USB 키보드나 마우스로 동작하도록 만드는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 56 플래시 메모리 활용 _ 플래시 메모리에 변숫값을 저장하고 읽어오는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 57 와치독 타이머 _ 와치독 타이머를 사용하여 아두이노를 자동으로 리셋하는 방법과 와치독 타이머를 사용하여 슬립 모드에서 깨어나도록 하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 58 태스크 스케줄러 _ 스케줄러 라이브러리를 사용하여 여러 가지 작업을 동시에 진행하는 방법과 작업 사이에 데이터를 교환하는 방법 등 아두이노에서 여러 가지 작업을 동시에 진행할 때 필요한 기법들을 알아본다.
CHAPTER 59 ISP 방식 스케치 업로드 장치 _ ISP 방식 스케치 업로드에 흔히 사용되는 프로그래머의 종류와 사용 방법을 알아본다.
CHAPTER 60 퓨즈, 락, 시그너처 바이트 _ 다양한 메모리를 통해 ATmega328 마이크로컨트롤러의 기본적인 동작 환경을 설정하는 방법을 살펴본다.
CHAPTER 61 전원 관리와 슬립 모드 _ 가능한 한 적은 전력을 소비하도록 아두이노 호환 보드를 구성하는 방법과 시스템이 동작하지 않을 때 최소한의 전력을 소비하면서 슬립 모드에 있게 함으로써 소비 전력을 줄이는 방법에 대해 알아본다.
CHAPTER 62 아두이노와 AVR _ 아두이노를 위한 스케치 프로그래밍과 AVR 시리즈 마이크로컨트롤러를 위한 전형적인 AVR 프로그래밍의 차이를 살펴보고, 이들을 함께 사용함으로써 아두이노를 좀 더 정확하게 이해하고 다양하게 활용하는 방법을 알아본다.
CHAPTER 63 미니 프로젝트: 테트리스 _ 이 장에서는 네오픽셀 매트릭스와 조이스틱을 이용하여 네오픽셀 매트릭스에서 실행되는 테트리스를 만들어본다.

우영운((사)한국정보통신학회장 / 동의대학교 교수)
“《아두이노 바이블》은 기존의 어떤 아두이노 서적보다 넓은 스펙트럼으로 초보자부터 전문가까지 학습과 실무에 응용할 수 있는 내용을 체계적으로 정리한, 제목 그대로 아두이노에 대한 바이블이다. 아두이노만 다루는 바이블이 나올 수 있었던 것은, 저자가 10여 권의 마이크로컨트롤러와 사물인터넷 관련 책을 출간한 경험과 대학에서 학생들을 가르치면서 얻은 노하우를 하나로 꿸 수 있었기 때문일 것이다. 사물인터넷과 에지 컴퓨팅을 이끄는 아두이노에 대하여 궁금한 점이 있는 사람이라면 결코 실망하지 않을 책이라고 믿어 의심치 않는다.”

유명환(엑세스랩 주식회사 대표)
“아두이노는 사물인터넷의 핵심 시제품 플랫폼으로 확실하게 자리 잡았지만, 지금까지의 서적들은 아주 단순한 예제 중심으로 아두이노를 다뤄왔다. 반면, 허 교수님의 이번 서적은 해커톤에 참여하는 메이커에서부터 실제 제품을 개발하고자 하는 현업 개발자에 이르기까지 충분히 활용 가능한 깊이 있는 예제를 제공한다. 그야말로 ‘아두이노의 끝판왕’이라 감히 말씀드린다. 마이크로컨트롤러로 개발할 수 있는 모든 기능을 자세한 배경 이론부터 실제 개발에 필요한 개발환경(툴)과 실무적인 예제 소스까지, 그리고 사물인터넷부터 에지 컴퓨팅까지 다루고 있어 관심 있는 모든 분께 자신 있게 추천한다.”

주한올(아두이노스토리 대표)
“아두이노 관련 신제품을 출시하려는 와중에 《아두이노 바이블》을 진지하게 읽었다. 비전공자든 전공자든 상관없이 아두이노를 시작하려는 모든 분께 이 책을 추천한다. 책은 오픈 소스 기반 플랫폼인 아두이노가 어떻게 탄생하고 발전했는지를 보여주는 역사서인 동시에, 아두이노를 시작하면서 느낄 수 있는 막막한 갈증을 시원하게 해소해 줄 수 있는 ‘사이다’ 같은 책이기도 하다. 입문에 필요한 구체적이고 다양한 방법을 상세하고 알기 쉽게 소개하면서도 78개의 장과 2개의 부록으로 구성된 이 책이 주는 지식은 절대 가볍지 않았다.”

vol.3 출력 장치와 고급 기법 편
머리말 xi / 장별 주요 내용 xiii / 장별 부품 목록 xx / 베타리더 후기 xxiii

CHAPTER 37 1자리 7세그먼트 표시장치 1
37.1 1자리 7세그먼트 표시장치 2
37.2 7448: 7세그먼트 디코더 9
37.3 74595: 직렬 입력 병렬 출력 이동 레지스터 13
37.4 맺는말 17
연습문제 18

CHAPTER 38 4자리 7세그먼트 표시장치 19
38.1 4자리 7세그먼트 표시장치 20
38.2 4자리 7세그먼트 표시장치 라이브러리 33
38.3 8자리 7세그먼트 표시장치: MAX7219 38
38.4 맺는말 45
연습문제 46

CHAPTER 39 LED 매트릭스 47
39.1 LED 매트릭스 48
39.2 MAX7219 LED 디스플레이 드라이버 56
39.3 맺는말 63
연습문제 64

CHAPTER 40 텍스트 LCD 65
40.1 텍스트 LCD 66
40.2 텍스트 LCD 제어 70
40.3 I2C 방식 텍스트 LCD 제어 80
40.4 맺는말 83
연습문제 85

CHAPTER 41 그래픽 LCD 87
41.1 그래픽 LCD 88
41.2 openGLCD 라이브러리 90
41.3 도형 및 이미지 출력 96
41.4 가상 화면 나누기 101
41.5 맺는말 106
연습문제 108

CHAPTER 42 OLED 디스플레이 109
42.1 OLED 디스플레이 110
42.2 OLED 라이브러리 112
42.3 I2C 방식 OLED 113
42.4 SPI 방식 OLED 119
42.5 맺는말 130
연습문제 132

CHAPTER 43 네오픽셀 133
43.1 LED 스트립과 네오픽셀 134
43.2 Adafruit NeoPixel 라이브러리 135
43.3 Adafruit NeoMatrix 라이브러리 143
43.4 맺는말 157
연습문제 158

CHAPTER 44 터치 TFT-LCD 159
44.1 터치 TFT-LCD 160
44.2 병렬 방식 TFT-LCD 모듈 163
44.3 SPI 방식 TFT-LCD 모듈 180
44.4 맺는말 186
연습문제 188

CHAPTER 45 DC 모터 189
45.1 DC 모터 190
45.2 DC 모터 제어 194
45.3 DC 모터 라이브러리 202
45.4 맺는말 207
연습문제 208

CHAPTER 46 서보 모터 209
46.1 서보 모터 210
46.2 Servo 라이브러리 212
46.3 표준 서보 모터 속도 제어 218
46.4 연속 회전 서보 모터 223
46.5 맺는말 225
연습문제 226

CHAPTER 47 스텝 모터 227
47.1 스텝 모터 228
47.2 가변 리럭턴스 모터 229
47.3 단극 스텝 모터 230
47.4 양극 스텝 모터 232
47.5 28BYJ-48 스텝 모터와 ULN2003 모터 드라이버 235
47.6 Stepper 라이브러리 240
47.7 Unistep2 라이브러리 242
47.8 맺는말 246
연습문제 248

CHAPTER 48 릴레이 249
48.1 릴레이의 동작 원리 250
48.2 릴레이를 사용한 LED 제어 251
48.3 블루투스를 통한 릴레이 제어 255
48.4 맺는말 261
연습문제 262

CHAPTER 49 스피커와 사운드 263
49.1 아두이노 우노로 소리 만들기 264
49.2 tone 함수 사용 265
49.3 버저 275
49.4 MP3 플레이어 모듈 279
49.5 맺는말 286
연습문제 287

CHAPTER 50 미니 프로젝트: 스네이크 게임 289
50.1 스네이크 게임 290
50.2 스네이크 게임 구현을 위한 하드웨어 291
50.3 스네이크 게임 구현 296
50.4 맺는말 304

CHAPTER 51 RTC: 날짜와 시간 305
51.1 소프트웨어 RTC 306
51.2 Tiny RTC 모듈 310
51.3 DS3231 RTC 모듈 318
51.4 맺는말 328
연습문제 330

CHAPTER 52 인터럽트 331
52.1 폴링 방식과 인터럽트 방식 332
52.2 인터럽트 333
52.3 인터럽트 관련 함수 335
52.4 인터럽트 발생 및 처리 337
52.5 맺는말 346
연습문제 348

CHAPTER 53 내부 EEPROM 349
53.1 EEPROM과 플래시 메모리 350
53.2 EEPROM 라이브러리 351
53.3 AVR 툴체인의 EEPROM 라이브러리 356
53.4 맺는말 361
연습문제 362

CHAPTER 54 SD 라이브러리 365
54.1 SD 카드 및 SD 카드 모듈 366
54.2 SDClass 클래스 368
54.3 File 클래스 370
54.4 SD 카드 정보 읽기 376
54.5 파일 쓰기와 읽기 378
54.6 맺는말 383
연습문제 384

CHAPTER 55 아두이노 우노로 USB 장치 만들기 385
55.1 USB 장치를 만들기 위한 준비 387
55.2 USB 키보드 만들기 391
55.3 키보드 입력 쉽게 하기 398
55.4 USB 마우스 만들기 402
55.5 맺는말 404
연습문제 406

CHAPTER 56 플래시 메모리 활용 407
56.1 ATmega328의 메모리 408
56.2 플래시 메모리 활용 409
56.3 2차원 바이트 배열의 플래시 메모리 저장 417
56.4 문자열 배열의 플래시 메모리 저장 420
56.5 맺는말 424
연습문제 426

CHAPTER 57 와치독 타이머 427
57.1 와치독 타이머 428
57.2 와치독 타이머 사용하기 429
57.3 와치독 타이머 라이브러리 432
57.4 맺는말 436
연습문제 437

CHAPTER 58 태스크 스케줄러 439
58.1 태스크와 스케줄러 440
58.2 스케줄러 라이브러리 441
58.3 맺는말 457
연습문제 458

CHAPTER 59 ISP 방식 스케치 업로드 장치 459
59.1 스케치 업로드 460
59.2 USBISP 461
59.3 USBasp 464
59.4 USBtinyISP 467
59.5 AVRISP mkII 470
59.6 아두이노 보드를 이용한 스케치 업로드 472
59.7 맺는말 476
연습문제 478

CHAPTER 60 퓨즈, 락, 시그너처 바이트 479
60.1 퓨즈 바이트 480
60.2 퓨즈 프로그래밍 487
60.3 락 바이트 491
60.4 시그너처 바이트 495
60.5 맺는말 497
연습문제 498

CHAPTER 61 전원 관리와 슬립 모드 499
61.1 회로 구성에 따른 소비 전류 감소 501
61.2 슬립 모드 사용 504
61.3 Low-Power 라이브러리 510
61.4 맺는말 517
연습문제 518

CHAPTER 62 아두이노와 AVR 519
62.1 아두이노 프로그래밍과 AVR 프로그래밍 520
62.2 마이크로칩 스튜디오를 이용한 ATmega328 프로그래밍 521
62.3 C 스타일 코드와 아두이노 스타일 코드 529
62.4 맺는말 534
연습문제 535

CHAPTER 63 미니 프로젝트: 테트리스 537
63.1 테트리스 538
63.1 테트리스 구현을 위한 하드웨어 540
63.3 테트리스 구현 545
63.4 맺는말 554

찾아보기 557

1자리 7세그먼트 표시장치가 8개 LED와 다르지 않다면 다음 장에서 살펴볼 4자리 7세그먼트 표시장치는 좀 더 복잡하다. 4자리 7세그먼트 표시장치는 여러 자리의 숫자를 표시할 수 있어 1자리 7세그먼트 표시장치보다 많이 사용되지만, 기본 원리는 1자리 7세그먼트 표시장치와 같다는 점도 잊지 말아야 한다. _17쪽

DDRAM의 크기가 80바이트라는 말은 텍스트 LCD에 최대 80문자를 표시할 수 있다는 의미로, 텍스트 LCD 중 가장 큰 LCD는 80문자를 4줄 20칸으로 표시한다. 하지만 16×2 텍스트 LCD와 호환을 위해 세 번째 행에 출력되는 문자를 저장하는 메모리는 첫 번째 행에 출력되는 문자를 저장하는 메모리의 뒷부분에 연결되어 있다. 즉, 16×2 텍스트 LCD와 20×4 텍스트 LCD를 (0, 0)이 겹치도록 두면 32개 문자가 표시되는 부분의 DDRAM 주소는 같다. _69쪽

스케치 43.3의 실행 결과에서 알 수 있듯이 커서의 위치 지정만으로 간단하게 문자열을 스크롤하는 효과를 얻을 수 있다. 문자 출력에 사용되는 폰트는 5×7 크기가 사용되므로 자간 여백까지 6×8픽셀이 사용된다. 스케치 43.4는 문자열을 표시하는 시작 위치를 setCursor 함수로 조절하여 문자열을 스크롤하는 효과를 얻는 방법을 보여준다. _150쪽

그림 47.1의 모터에서 코일 1에 전압이 가해지면 회전자의 톱니 X는 1번 폴로 움직이는데 이는 고정자의 폴과 회전자의 톱니에 의해 형성되는 리럭턴스, 즉 자기 저항이 최소화되는 위치이기 때문이다. 다음으로 코일 2에 전압이 가해지면 톱니 Y는 2번 폴로 움직이고, 코일 3에 전압이 가해지면 톱니 X는 3번 폴로 움직인다. 즉, 그림 47.1에서 코일에 전원이 가해질 때마다 모터는 시계 방향으로 30°씩 회전하게 된다. _229쪽

이 장에서 사용하는 하드웨어 RTC는 DS1307 RTC 칩을 이용한 Tiny RTC 모듈과 DS3231 RTC 칩을 사용한 DS3231 RTC 모듈의 두 종류로 모두 I2C 통신을 사용한다. 먼저 Tiny RTC 모듈부터 살펴보자. Tiny RTC 모듈은 DS1307 RTC 칩에 배터리 홀더, 크리스털 등 필요한 부품을 추가하여 만든 RTC 모듈이다. _310쪽

ICSP 핀 헤더는 6핀 또는 10핀의 표준 핀 배열이 존재하며 아두이노 우노에 사용된 배열 역시 표준 6핀 배열이다. 아두이노 우노 보드의 ICSP 핀 헤더를 자세히 살펴보면 1번 핀의 위치에 점이 표시되어 있다. 이 책에서 사용하는 그림 59.2의 USBISP를 포함하여 표준 핀 배열을 따르지 않는 경우도 흔히 볼 수 있으므로 아두이노 보드에 연결할 때 주의가 필요하다. _462쪽