라즈베리파이와 자바스크립트로 IoT 시작하기

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Raspberry Pi

라즈베리파이 재단에서 만든 교육용 초소형 컴퓨터

Raspberry Pi

센서 연결

무선

동글

연결

전원 연결 스피커 연결모니터 연결

유선

랜연

결키

보드

연결

Raspberry Pi

NameRaspberry PiModel A+

Raspberry PiModel B+

Raspberry Pi2Model B

Raspberry PiZero

Raspberry Pi 3Model

Price $20 $35 $5 $35

Processor ARM 11ARM

Cortex A7ARM 11

ARMCoretex-A53

Clock Speed 700Mhz 900Mhz 1Ghz 1.2Ghz

RAM 256MB 512MB 1GB 512MB 1GB

Multi Core Single Quad Single Quad

Flash Micro SD Card

GPIO 40

Ethernet N/A 10/100 N/A 10/100

USB USB 2.0X1 USB 2.0X4 Micro 1 USB 2.0X4

Power 5V, 200mA 5V, 600mA 5V, 800mA 5V, 160mA N/A

Video Out HDMI, Composite Mini-HDMIHDMI,

Composite

Audio Out HDMI, Analog Mini-HDMI HDMI, Analog

Wi-Fi 모듈블루투스 지원

Arduino vs. Raspberry Pi

Micro Controller

No

Micro Computer

Yes

성격

리눅스(OS)

CC, C++, Java, Python,

Node.JS, Ruby ...개발언어

No Yes카메라

Limit Yes무선환경

Circulus 소개

THINKER TO MAKER

온라인 코딩교육 + 메이커 플랫폼

Circulus Architecture

Core Engine

API Gateway

M2M Controller

Cloud Storage

CirculOS

Intelligence Agent

CirculusApp

CirculusWeb

Data Processing

H2H Controller

모바일부터 하드웨어까지. IoT 개발 학습/제작 클라우드 플랫폼복잡한 IoT 지식 없이, 생각을 다양한 API를 사용하여 손쉽게 구현 가능

One JavaScript - Multi Use

JavaScript (+Node.JS) 만으로 모바일 부터 하드웨어 개발까지 구현IoT 서비스 제작/배포 지원 솔루션

www.circul.us

1. E-mail, 사용할 Password만 넣으면 가입 완료!

www.circul.us

2. Raspberry Pi 시리얼 번호 입력

OR

홈페이지 좌측 상단 와이파이 모양 선택 후, 시리얼 번호 등록사용할 라즈베리파이를 on으로 선택. 와이파이 모양을 다시 눌러 닫으면, 적용 완료. 마우스를 녹색 위에 가져가면 IP 확인 가능부팅 시, 음성으로 시리얼 확인 가능

www.circul.us

3. 프로젝트 생성하기

Lecture_01

Basic sensor study

리모컨 (웹페이지)

본인의 라즈베리파이에실행되는 부분

www.circul.us

4. 라즈베리파이 접속 상태 확인

프로젝트 메뉴의 Check 버튼을 눌렀을 때, 정상적으로 연결되었다면, 해당 시리얼의 접속 상태와 IP주소가 출력됩니다.

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5. Hello Pi 실행 여부 확인

Hello Pi 를 입력한 후, Run 버튼을 누르면, 등록한 라즈베리파이에서 실행됨을 확인할 수 있습니다.

History 버튼을누르면, 이전에작업한 결과로

복원 가능합니다.

What to do?

THINKER TO MAKER

오늘 배울 것은?

LED, 초음파 센서, 온습도 센서, 7-세그먼트

다양한 센서를 다루어 보자

스마트폰을 이용한 IoT 키트 원격 제어

IoT 센서를 외부에서 제어해보자

HOME COMPANY

Monitoring

Control

Basic

THINKER TO MAKER

그 전에 잠깐, 기초

JavaScript 기초

1. 모듈 추가하기(어떤 기능을 가지고 있는 모음)

var wpi = require('wiring-pi');

2. 변수 선언하기(변수: 값을 담아두는 상자)

var val = 10;

3. 출력문 만들기

console.log(“Hello, Raspberry Pi”);

var num = 10;console.log(“저는 ” + num + “살 입니다.”);

var isOn = 1;setInterval(function(){

us.setLED(isOn);isOn = !isOn;

}, 1000);

Javascript 기초

4. 주기적으로 반복하기

if(a >= b)return a;

5. 조건문 사용하기

While(a == true)console.log(‘true’);

6. 반복문 사용하기

Bread board 사용하기

납땜없이 선 연결 만을 이용하여 센서와 라즈베리파이를 연결

가로로 표시된 부분이 하나로 연결되어 있음

GPIO(General Purpose Input/Output) 사용하기

- GPIO란? 신호를 보내거나 받을 수 있는 핀- 센서나 외부 장치들과 정보를 주고 받음, BCM번호로 각 핀에게 명령을 내림- 라즈베리파이의 GPIO는 입-출력 외에 또 다른 역할을 하는 핀들이 있음

GROUND : 0VGPIO_XX : ~3.3V3.3V : 3.3V5V : 5V

BCM 번호(각 핀의 일반 적인 이름)

추가 기능을 가진 핀

Wiring-pi 사용하기

- GPIO를 사용하는 기능을 모아 둔 모음집 중 하나- 아두이노와의 연계를 위해 새롭게 핀 번호를 지정- Wiring-pi의 기능을 사용하는 경우는 Wiring-pi의 이름(핀 번호)을 사용해야 함

15

16

1

4

5

6

10

11

26

27

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29

8

9

7

0

2

3

12

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21

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23

24

25

Jumper Cable

THINKER TO MAKER

점퍼 선/점퍼 케이블

점퍼선 종류

센서와 보드를 연결하기 위해서 사용하는 케이블양 끝 모양에 따라 3 종류로 구분

암(Female) 수(Male)

암 + 암 암 + 수 수 + 수

Sensor

THINKER TO MAKER

센서

센서란?

특정 정보를 측정하는 소형 기기

주변 환경에 상관없이주어진 일만 하는 센서

OUTPUT INPUT/OUTPUT

주변 환경에 따라값이 변하는 센서

LED

THINKER TO MAKER

LED

LED

LED를 켜보자!

Ground VCCGPIO

- +

※ GPIO는 입력 또는 출력으로 정할 수 있고, 라즈베리파이는 3.3V까지 출력으로 사용 가능VCC 또는 GPIO출력 모드를 이용하여 LED를 켤 수 있음

여기서 잠깐!

센서에서 Ground와 VCC의 역할이 중요하다!

센서가 일을 할 수 있도록 힘을 주는 역할을 하는 것이 바로 두 개의 핀

GND DATA VCCGND VCC

GN

D

VCC

MIS

OM

OSI

SCLK

CE#

GN

D

VCC

TRIG

ECH

O

프로젝트 생성하기

Lecture_01

Basic sensor study

프로젝트 설명

원하는 프로젝트 명

파일 생성하기

원하는 파일명.js 입력 후 엔터!

센서마다 .js 파일을 생성해주세요.

LED ON

//circulus 모듈 추가

var us = require(‘circulus’);

//GPIO 초기화

us.initLED(23);

//LED 설정 (true = ON, false = OFF)

us.setLED(true);

LED를 켜보자!

GROUND

GPIO23

파일 실행하기

소스코드 저장 & 실행

여기서 잠깐!



//GPIO 초기화

us.initLED(23);

//LED 설정 (true = ON, false = OFF)

us.setLED(true);

센서 제어 코드는 크게 세 부분으로 나뉜다!

// wiring-pi 함수를 사용할 수 있도록 초기화


wpi.setup('gpio');wpi.wiringPiSetup();

// wiringpi맵 핀 번호 사용

var pin = 4;

// 출력 모드로 설정 (전류) pin(4) --> LED --> GND

wpi.pinMode(pin, wpi.OUTPUT);

// LED ON

var isOn = 1;wpi.digitalWrite(pin, isOn);

모듈 추가

핀 설정초기화

동작 관련코드

LED ON/OFF



//LED 초기화

us.initLED(23);

//LED 설정 (ture = ON, false = OFF)

var isOn = 1;setInterval(function(){

us.setLED(isOn);isOn = +!isOn;

}, 1000);

1초에 한 번씩 LED가 ON/OFF되도록 해보자!

GROUND

GPIO23

Ultrasonic Sensor

THINKER TO MAKER

초음파 센서(HC-SR04)

초음파 센서 원리

초음파를 통해 일정한 거리 이내에 사물이 있는지 파악사물과의 거리가 얼마나 떨어졌는지 측정

VCC : 5V GND : GroundTrig : 초음파 전송 Echo : 초음파 수신

초음파 센서 원리

[High가 끝나는 시간 – Low가 끝나는 시간] / 58

초음파 센서 거리 측정하기

// circulus 모듈 추가

var us = require(‘circulus');

// 초음파 센서 초기화// initDistance (TRIG, ECHO);

us.initDistance(15, 14);

// 1초에 한 번씩 거리 측정

setInterval(function(){var dist = us.getDistance();console.log(‘distance: ’+dist+’cm’);

}, 1000);

5V

GROUND

GPIO14

GPIO15

1초에 한 번씩 장애물과의 거리를 측정해보자!

응용 1

THINKER TO MAKER

LED와 초음파 센서

응용!

// circulus 모듈 추가

var us = require('circulus');

us.initDistance(15, 14);us.initLED(23);

setInterval(function(){var dist = us.getDistance();console.log(‘distance: ’+dist+’cm’);

if(dist < 5)us.setLED(true);

elseus.setLED(false);

}, 1000);

5cm 안에 장애물이 있으면 LED에 불을 켜자!

Temperature-humidity Sensor

THINKER TO MAKER

온습도 센서(DHT-11)

온습도 센서

GND

DATA

VCC

온도와 습도를 동시에 측정할 수 있는 센서

모델명 용도 온도 측정 범위 습도 측정 범위

DHT11 실내용 0 ~ 50도 20 ~ 80%

온습도 센서


Var us = require(‘circulus);

// GPIO 값 초기화// 가운데 data핀의 BCM 핀 번호 사용

us.initTemp(21);

//1초에 한번씩 온도, 습도 값 출력

setInterval(function(){console.log(us.getTemp());

},1000);

1초에 한 번씩 온도와 습도를 측정해보자!

5V

GROUND

GPIO21

7-Segment

THINKER TO MAKER

7-세그먼트 (4 Digit LED)

7-세그먼트란?

VCC 5v

GROUND Ground

SCLK 동기화 신호

MOSI 라즈베리파이 출력 -> 7-세그먼트 입력

MISO 7-세그먼트 출력 -> 라즈베리파이 입력

CE Chip enable

7-세그먼트 연결하기

VCC GPIO25

GROUND GROUND

SCLK GPIO11(SPI_CLK)

MOSI GPIO10(SPI_MOSI)

MISO -

CE GPIO8(SPI_CE0_N)

7-세그먼트 출력하기



// Segment 초기화

us.initText();

//1초에 한 번씩 다른 숫자 출력// 정수.toString() = 정수를 문자열로 변경함 ex) 1 ‘1’

var i = 0;setInterval(function(){

us.setText(i.toString() + i.toString() + i.toString() + i.toString());i++;

if(i === 10)i = 0;

}, 1000);

글자와 숫자를 출력해보자!

Remote Control with Smart Device

THINKER TO MAKER

스마트 디바이스로 제어하기

개념

인터넷(리모컨) 라즈베리파이

리모컨

JavaScript JavaScriptSend/Receive

HTML

외부접속 가능

두 개의 프로젝트 생성


IoT_RemoteController

Remote Controller for IoT

IoT_Raspberrypi

Raspberrypi for IoT

동작 예시


리모컨 파일 생성

리모컨 외관

명령어 통신

<html><head>

<title>remote control</title><script src="http://code.jquery.com/jquery-2.1.4.min.js"></script><script src="http://www.circul.us/circulus.js"></script><script src="index.js"></script>

</head><body>

<div> LED </div><button id='ledon'>ON</button><button id='ledoff'>OFF</button><br><br><div>ULTRA</div><button id='ultra'>ULTRA</button><span id='distance'>0</span>cm <br><br><div>TEMP/HUMI</div><button id='temp'>TEMP</button><span id='tempinfo'>0</span><br><button id='humi'>HUMI</button><span id='humiinfo'>0</span><br><br><span> SEGMENT</span><span id='segment'>0</span>

</body></html>

HTML로 외관 만들기

리모컨 확인하기

해당 주소로 PC, 스마트폰 등 다양한 기기에서 바로 사용 가능

간편 주소

circul.us/cloud/ID/프로젝트 이름/파일명.html

리모컨 초기화

$c.ready(function(us){us.init('b5861b8d')

……//us.send(KEY, DATA);//us.receive(KEY, DATA);

});

## 리모컨 JavaScript (index.js): 리모컨과 자신의 라즈베리파이가 통신하기 위해, 시리얼 번호를 등록함

자신의 라즈베리파이 시리얼 번호로 초기화

앞으로 소개할 통신 관련 부분 코드는이곳에 작성합니다.

Socket 통신

var data = ‘hello’; us.send (‘KEY’, data);

JavaScript JavaScriptSend/Receive

us.receive(‘KEY,’ function(data){/* 수행하고 싶은 내용 */console.log(data);

});## hello

us.receive(‘KEY,’ function(data){

/* 수행하고 싶은 내용 */

});

us.send(‘KEY’, data);

리모컨HTML

[Internet]

[라즈베리파이]

CASE 1 (LED ON/OFF)

//HTML파일에서의 각 버튼을 클릭하면 호출

$('#ledon').click(function(){us.send('ledon');

});

$('#ledoff').click(function(){us.send('ledoff');

});

var us = require('circulus');

us.receive('ledon', function(data){console.log(‘ledon receive’);us.initLED(23);us.setLED(true);

});

us.receive('ledoff', function(data){console.log(‘ledoff receive’);us.initLED(23);us.setLED(false);

});

Remote Controller (index.js) Raspberry Pi (index.js)

리모컨에서 라즈베리파이로 명령 전달

프로젝트 복사하기

라즈베리파이 쪽 파일을 복사해서 사용해보아요.

자신의 ‘Make’로 프로젝트 통째로 복사

CASE 2(초음파 센서 거리 출력)

$('#ultra').click(function(){us.send('ultra');

});

// HTML 파일에서 span id = ‘distance’에 출력함

us.receive('distance', function(data){$('#distance').text(data);

});

us.receive('ultra', function(data){console.log(‘ultra receive’);us.initDistance(15, 14);var dist = Math.floor(us.getDistance());

us.send('distance', dist);console.log(dist + ‘ cm’);

});


리모컨에서 라즈베리파이로 명령 전달 + 응답 수신

us.receive('temp', function(data){console.log(‘temp receive’);us.initTemp(21);var tempinfo = us.getTemp();console.log(tempinfo.temperature);

us.send('tempinfo', tempinfo.temperature);});

us.receive('humi', function(data){console.log(‘humi receive);us.initTemp(21);var humi = us.getTemp();console.log(humi.humidity);

us.send('humiinfo', humi.humidity);

CASE 2(온/습도 출력)

$('#temp').click(function(){us.send('temp');

});

us.receive('tempinfo', function(data){$('#tempinfo').text(data);

});

$('#humi').click(function(){us.send('humi');

});

us.receive('humiinfo', function(data){$('#humiinfo').text(data);

});


리모컨에서 라즈베리파이로 명령 전달 + 응답 수신

리모컨에서 명령 없이, 라즈베리파이의 응답만 수신

us.initText();var i = 0;setInterval(function(){

us.setText(i.toString() + i.toString() + i.toString() + i.toString(), true, false, false, true);

var text = i.toString() + i.toString() + i.toString() + i.toString();

i++;if(i == 10)

i = 0;

console.log(text);us.send('segment', text);

}, 1000);

CASE 3(세그먼트 출력)

us.receive('segment', function(data){$('#segment').text(data);

});


Design

THINKER TO MAKER

자신만의 작품 구상하기

무엇을 만들 수 있을까요?

IDEA를 실행하는 것이 중요합니다.

Making

THINKER TO MAKER

만들어보기

메이킹 과정

아이디어

서비스 기획

프로토 타이핑

하드웨어 구성

소프트웨어 구성

3D 프린팅

결과 공유

만들고자하는아이디어를떠올리는단계이다.

아이디어를서비스로구체화한다. 이단계에서는보여질모습뿐만아니라,

보이지는않지만사용자에게어떤가치를제공할지도염두해둔다.

블록등으로만들어질하드웨어모습을구성해보고, 이를사용할모바일어

플리케이션이있다면종이에그이미지를구성해본다.

오픈소스하드웨어로만들고자한내용을구성해본다. 프로토타이핑및최

종적으로보여질외관을고려하여센서및각종하드웨어의배치도고려한다.

하드웨어를제어할소프트웨어와리모콘용도로사용될소프트웨어, 그리고

서비스제공을위한소프트웨어를구성한다.

Making 한제품의외관과인쇄가능한부속들을 3D 모델링하고, 결과물을

3D 프린팅하여하드웨어를최종완성한다.

제품을완성하여외부에공개한다. 만일판매를목적으로한제품이라면소

셜펀딩을이용하여판매가능성을확인해본다.

외관을 만드는 방법!

3D 프린터 레이저 커터 CNC 라우터

메이커 스페이스

국내현황

성수 메이커스페이스 02-2115-0525 경기 창조경제혁신센터 031-8016-1102

서울 창조경제혁신센터 02-723-9100 Fab. Lab. 서울 070-7743-0806

메이커스빌 1544-8622 과천 과학관 무한상상실 02-509-6925

경기콘텐츠 코리아랩 021-776-4677 K-ICT 디바이스랩 경기 031-776-4736

필요한 도안을 찾는 법!

Thingiverse Instructables Makeall.com

Appendix A

THINKER TO MAKER

부 록 : 범용 소스코드

LED

// wiring-pi 함수를 사용할 수 있도록 초기화



// wiringpi맵 핀 번호 사용

var pin = 4;

// 출력 모드로 설정 (전류) pin(4) --> LED --> GND

wpi.pinMode(pin, wpi.OUTPUT);

// LED ON

var isOn = 1;wpi.digitalWrite(pin, isOn);

LED ON



var pin = 4;wpi.pinMode(pin, wpi.OUTPUT);

var isOn = 1;

// 1초 주기로 LED ON/OFF

setInterval(function(){wpi.digitalWrite(pin, isOn);isOn = +!isOn;

}, 1000);

1초에 한 번씩 LED ON/OFF

초음파 센서로 거리 측정하기

var wpi = require('wiring-pi');var sleep = require('sleep');var microtime = require('microtime');

var TRIG, ECHO;

TRIG = 16; // Wiring-pi MAP 기준, 핀 번호ECHO = 15; // Wiring-pi MAP 기준, 핀 번호


// TRIG: 보내는 핀 (출력)wpi.pinMode(TRIG, wpi.OUTPUT); // ECHO: 받는 핀 (입력)wpi.pinMode(ECHO, wpi.INPUT);

// 초음파 센서 거리 구하는 공식setInterval(function(){

var cnt1 = 0;var cnt2 = 0;wpi.digitalWrite(TRIG, wpi.LOW);sleep.usleep(2);

wpi.digitalWrite(TRIG, wpi.HIGH);sleep.usleep(20);

wpi.digitalWrite(TRIG, wpi.LOW);

while(wpi.digitalRead(ECHO) == wpi.LOW){

if(cnt1++ > 1000)break;

}var startTime = microtime.now();

while(wpi.digitalRead(ECHO) == wpi.HIGH){

if(cnt2++ > 10000)break;

}var endTime = microtime.now();

// Cm로 변환var distance = (endTime - startTime) / 58; console.log('distance ' + distance);

}, 1000);

7-Segment 연결하기

startup 동작 모드 시작

setDecodeNone Bit 단위의 데이터로 보여줌

setDedcodeAll 인코딩하여 보여줌 (“0”~”9”, “E”, “H”, “L”, “P”, “-”, “ ”만)

setDigitSegments Bit단위로 계산하여 정보를 표시(setDecodeNone)

setDigitSymbol 인코딩 가능한 값만 정보를 표시(setDecodeAll)

setScanLimit 화면에 출력할 글자 개수 제한 (MAX: 8)

setDisplayIntensity 화면 밝기 제한(MAX : 15)

7-Segment 출력하기

// max7219 패키지 초기화var MAX7219 = require('max7219');

/* * spidev 사용 초기화 - 라즈베리파이에서 SPI활성화 필요* 세그먼트의 Chip Select를 CE0에 연결하면,* /dev/spidev0.0, CE1에 연결하면 /dev/spidev0.1* console창에 ls /dev/*spi*로 확인 가능*/

var disp = new MAX7219("/dev/spidev0.0");

// 세그먼트 초기화// 해독하지 않는 모드 - 7 segment 각각의 led를 선택함

disp.setDecodeNone();// 사용하는 세그먼트 수 (8개까지 지원)

disp.setScanLimit(8); disp.startup(); // 밝기 0-15 (0으로 입력해도 꺼지지는 않음)

disp.setDisplayIntensity(15

// 출력// setDigitSegments (세그먼트 번호, [7개의 led, 아래점 1(ON), 0(OFF)]);

disp.setDigitSegments(0, [0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1]); disp.setDigitSegments(1, [1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1]);disp.setDigitSegments(2, [1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1]);disp.setDigitSegments(3, [0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1]);

DigitSegments 방식 출력하기

7-Segment 출력하기

//max7219 패키지 초기화

var MAX7219 = require('max7219');var disp = new MAX7219("/dev/spidev0.0");

//세그먼트 초기화// 해독하는 모드 세그먼트의 led를 각각 제어하지 않고, 숫자 혹은 출력 가능한 문자를 입력한다.

disp.setDecodeAll(); disp.setScanLimit(8);disp.startup(); disp.setDisplayIntensity(15);

// 출력// 사용할 수 있는 값은 0 - 9, ‘H’, ‘E’, ‘L’, ‘P’, ‘-’, ‘ ‘이다

disp.setDigitSymbol(0, "H", true);disp.setDigitSymbol(1, 2);disp.setDigitSymbol(2, "L");disp.setDigitSymbol(3, "-", true);

DigitSymbol 방식 출력하기

온습도 센서

//DHT11 패키지 초기화Var dht = require(＇node-dht-sensor＇);

//핀 번호 초기화dht.initialize(11, 21); // dht.initialize (온도센서 버전-11번 (DHT11), 핀 번호);

//1초에 한 번씩 온도와 습도 값 읽기setInterval(function(){

var dt = dht.read(); // 읽어오기console.log (＇Temp: ＇+ dht.temp....);console.log (＇Humd: ＇+ dht.humd....);

}, 1000);

1초에 한 번씩 온도, 습도 출력하기

Appendix B

THINKER TO MAKER

부 록

www.circul.us

1. WIFI 연결

1 2

3 4

Disconnected from circulus!!

Raspbian OS 설치하기

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

Circulus OS 설치하기

rom.circul.us circul.us

S/W를 손쉽게!!

www.npmjs.com

자바스크립트 관련 패키지를 사용해보자!

S/W를 손쉽게!!

1. 센서 또는 기능 조회

2. npm 설치

3. 소스코드에서 require

1) 라즈베리파이를 지원하는지 확인한다.2) 클릭하여 설치하는 방법과 사용법을 확인한다


SSH 사용법은부록 참조

SSH 접속하기(접속 PC와 라즈베리파이가 같은 네트워크에 있을 때)

Raspberry Pi IP주소

RasbianID : piPWD : raspberry

Circulus OSID : piPWD : circulus

Thank you감사합니다.

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