라즈베리파이

micro SD 카드를 PC에 삽입합니다. micro sd 단자가 없는 경우에는 USB-SD 카드 어댑터를 사용합니다.

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​https://www.raspberrypi.com/software/ 에서 PC의 운영체제에 맞는 Raspberry Pi Imager를 다운받아 설치합니다.

Raspberry Pi Imager를 실행후, [운영체제 선택]을 클릭하고 사용할 운영체제를 선택합니다. (Raspberry Pi OS (32-bit) 권장)

[저장소 선택]을 클릭하고 삽입한 micro SD카드를 선택합니다.

우측하단의 설정버튼을 눌러 초기설정을 입력합니다. 이 과정은 생략가능하나 와이파이, SSH, 로케일 등을 미리 설정하여 모니터 없이 라즈베리파이를 사용할 수 있으므로 권장합니다.

아래와 같이 설정하고 [저장] 버튼을 눌러 창을 닫습니다.

• hostname 설정 선택
  • 사용할 이름입력
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• SSH사용 선택
  • “비밀번호 인증 사용” 선택
  ​
• 사용자 이름 및 비밀번호 설정 선택
  • 사용자 이름과 비밀번호 입력
  ​
• 무선 LAN 설정 선택
  • SSID(와이파이 이름) 와 비밀번호 입력
  • 무선 LAN 국가 : KR
  ​
• 로케일 설정 지정 선택
  • 시간대 : Asia/Seoul
  • 키보드 레이아웃 : kr

[쓰기] 버튼을 눌러 micro SD카드에 OS를 설치합니다.

OS설치가 완료되면 micro SD카드를 라즈베리파이에 삽입하고 부팅합니다.

SSH (Secure Shell)은 네트워크 상의 다른 컴퓨터에 로그인하여 명령을 실행하고 파일을 전송할 수 있게 하는 보안 프로토콜입니다. Shell이란 명령어를 입력할때 사용되는 인터페이스를 의미합니다.

사용자는 라즈베리파이에 모니터, 키보드, 마우스를 연결하지 않고도 인터넷만 연결되어 있으면 SSH를 통해 라즈베리파이에 원격접속하여 명령을 수행하거나 파일을 전송할 수 있습니다.

설정

Raspberry Pi OS 설치시 설정하기

OS 설치시 SSH 설정을 하면 부팅 후 바로 SSH 사용이 가능합니다. 여기를 참고하여 설정합니다.

부팅 후 설정하기

라즈베리파이에 모니터, 키보드, 마우스를 연결하고 터미널 실행후 아래와 같이 입력합니다.

sudo raspi-config

키보드 방향키를 이용하여 3 Interface Options 선택후 엔터 키를 입력합니다.

I2 SSH 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

Yes 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

“The SSH server is enabled” 라는 문구가 표시되면 엔터 키를 누르고 터미널을 종료합니다.

SSH 접속하기

라즈베리파이가 인터넷에 연결된 상태에서 다른 PC의 SSH 클라이언트 소프트웨어를 통해 라즈베리파이에 원격 접속할 수 있습니다. 윈도우 환경에서 가장 많이 사용되는 SSH 클라이언트인 PuTTY를 이용하여 접속해봅니다.

PuTTY를 설치 후 실행한 뒤, 라즈베리파이의 IP주소와 SSH 포트 (기본값: 22)을 입력하고 open을 클릭합니다.

라즈베리파이의 로그인 계정과 비밀번호를 입력하여 로그인합니다. 계정과 비밀번호를 따로 설정하지 않았다면, 계정은 pi, 비밀번호는 raspberry 입니다.

SSH를 통한 라즈베리파이 원격접속이 완료되었습니다.

라즈베리파이의 GPIO는 General Purpose Input/Output의 약자로 범용 입출력 인터페이스를 의미합니다. 푸시버튼, LED, 센서 등의 다양한 외부장치를 제어하는 데 사용되는 핀입니다.

현재 출시되는 모든 라즈베리파이 모델은 40 pin의 GPIO를 제공하며, 각 핀의 기능은 모델에 관계없이 동일합니다. 핀의 번호를 매기는 방법은 커넥터의 핀번호를 기준으로 하는 방법 (Physical/Board)과 Broadcom CPU의 채널번호를 기준으로 하는 방법(GPIO/BCM)이 있습니다.

그래블로에서 사용되는 모든 핀번호는 GPIO/BCM 기준입니다. 그러므로 GPIO 핀번호와 커넥터의 핀 번호를 혼동하지 않도록 유의해야 합니다.

시중에 판매중인 GPIO 확장보드를 이용하면 보다 편리하게 GPIO에 연결할 수 있습니다.

각 핀의 기능을 좀 더 자세히 살펴보면 아래와 같습니다.

3.3V, 5V, GND(Ground)

외부장치에 전원을 공급하기 위한 핀 (3.3V/5V는 +극, GND는 -극)

하드웨어 I2C 핀

GPIO 2,3 은 I2C 통신을 위한 핀입니다. 일반 디지털 입출력 핀으로도 사용할 수 있습니다.

하드웨어 SPI 핀

GPIO 7,8,9,10,11은 SPI통신을 위한 핀입니다. 일반 디지털 입출력 핀으로도 사용할 수 있습니다.

시리얼(UART) 통신 핀

GPIO 14, 15는 시리얼(UART)통신을 위한 핀입니다. 일반 디지털 입출력 핀으로도 사용할 수 있습니다.

하드웨어 PWM 핀

GPIO 12, 13은 하드웨어 PWM 출력을 위한 핀입니다. 일반 디지털 입출력 핀으로도 사용할수 있습니다.

기타 GPIO 핀

일반 디지털 입출력을 위한 핀입니다.

라즈베리파이의 1-Wire 핀은 기본적으로 GPIO 4입니다. 다른 GPIO핀으로 변경하기 위해서는 라즈베리파이의 터미널에 다음과 같이 입력합니다.

sudo nano /boot/config.txt

파일에서 아래 내용을 찾습니다.

dtoverlay=w1-gpio

GPIO 4대신 GPIO 17을 1-Wire 핀으로 사용하고 싶으면 아래와 같이 수정합니다.

dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=17

만약 여러 개의 1-Wire 핀을 사용하고 싶으면 아래와 같이 여러줄을 입력합니다.

dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=17

dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=27

Ctrl + O -> 엔터 -> Ctrl + X 를 눌러 변경사항을 저장하고 편집기를 종료합니다.

아래의 명령을 입력하여 라즈베리파이를 재부팅 하면 변경사항이 적용됩니다.

sudo reboot

라즈베리파이의 하드웨어I2C 핀 (GPIO 2, 3)에 연결된 I2C 장치의 주소를 찾는 방법은 다음과 같습니다.

터미널을 실행하고 아래와 같이 입력합니다.

sudo i2cdetect -y 1

현재 연결된 I2C장치의 주소가 16진수로 표시됩니다.

UART

UART는 범용 비동기 송수신기(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)의 약자로 직렬 데이터를 교환하는 간단한 2선식 프로토콜입니다. 흔히 시리얼 통신이라고 불립니다. UART에 대한 자세한 내용은 여기를 참고합니다.

라즈베리파이에는 두가지 타입의 UART가 있습니다.

• Full UART (PL011 UART)
• Mini UART

Mini UART는 Full UART에 비해 더 낮은 성능과 부족한 기능을 가지고 있습니다.

Primary / Secondary

아래는 라즈베리파이 모델에 따른 Primary/Secondary UART의 종류를 나타낸 것입니다.

하드웨어 UART핀 GPIO 14, 15은 Primary UART 를 의미합니다.

장치

UART는 라즈베리파이OS (리눅스)에서 장치로 인식하며 장치명은 아래와 같습니다.

라즈베리파이 모델에 따라 Primary UART의 타입이 다르므로 아래와 같이 Symbolic link 이름을 사용할 수도 있습니다.

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Mini UART 대신 Full UART 사용하기 (라즈베리파이 3)

라즈베리파이3에서는 GPU frequency scaling 기능으로 인해 Mini UART (UART 1)를 사용한 시리얼통신에 문제가 발생할 수 있습니다. 다음 설정을 통해 Full UART (UART 0)를 시리얼 통신에 사용하도록 변경할 수 있습니다.

라즈베리파이 터미널을 열고 아래와 같이 입력합니다.

sudo nano /boot/config.txt

내용의 마지막에, 다음 내용을 추가합니다.

dtoverlay=miniuart-bt

Ctrl + O -> 엔터 -> Ctrl + X 를 눌러 저장하고 편집기를 종료합니다.

아래 명령으로 라즈베리파이를 재부팅합니다.

sudo reboot

이제 시리얼통신에 Full UART (UART 0)을 사용하므로 안정적인 통신이 가능합니다. 다만, 이제 블루투스 통신은 사용이 불가능합니다.

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숨겨진 UART 사용하기 (라즈베리파이 4)

라즈베리파이 4에는 숨겨진 4개의 Full UART가 존재하며, 설정을 변경하여 사용할 수 있습니다. 라즈베리파이 터미널을 열고 아래와 같이 입력합니다.

sudo nano /boot/config.txt

내용의 마지막에, 사용하고자 하는 숨겨진 UART를 추가합니다. 여기서는 4개 모두 추가해봅니다.

dtoverlay=uart2

dtoverlay=uart3

dtoverlay=uart4

dtoverlay=uart5

추가 UART 포트의 GPIO 핀은 다음과 같습니다.

아래와 같이 TX/RX 핀의 GPIO 번호를 직접 지정해줄 수도 있습니다.

dtoverlay=uart2,txd2_pin=16,rxd2_pin=17

Ctrl + O -> 엔터 -> Ctrl + X 를 눌러 저장하고 편집기를 종료합니다.

아래 명령으로 라즈베리파이를 재부팅합니다.

sudo reboot

다음을 입력하면 Full UART 타입의 ttyAMA1~ttyAMA4 가 추가된 것을 확인할 수 있습니다.

dmesg | grep tty

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USB-TTL 컨버터로 UART 포트 추가하기

USB-TTL 컨버터를 이용하여 UART포트를 추가할 수 있습니다. 지원하는 대표적인 칩셋은 다음과 같습니다.

• FTDI FT232RL
• CP2102
• PL2303
• CH340

USB-TTL 컨버터를 라즈베리파이에 연결 후 터미널에 다음과 같이 입력합니다.

ls -l /dev/ttyUSB*

현재 연결된 USB-TTL 컨버터의 포트를 표시해줍니다. (ttyUSBx)

해당 포트이름으로 시리얼 통신을 사용할 수 있습니다.

랜케이블 연결

연결

공유기와 랜케이블을 통해 연결시, 별도의 설정없이 즉시 인터넷에 연결됩니다.

IP주소 알아내기

화면 우측상단의 아이콘에 마우스를 가져가면 eth0 에현재 IP주소가 표시됩니다.

또는 터미널 실행 후 Ifconfig을 입력하면 (Ethernet)이라고 표시된 장치의 inet 부분에 IP주소가 표시됩니다.

와이파이 연결

연결

화면 우측 상단의 아이콘을 클릭하여 와이파이 목록에서 선택하여 연결합니다.

IP주소 알아내기

화면 우측 상단의 아이콘에 마우스를 가져가면 wlan0 에 현재 IP주소가 표시됩니다.

또는 터미널 실행 후 Ifconfig을 입력하면 (Ethernet)이라고 표시된 장치의 inet 부분에 IP주소가 표시됩니다.

현상

동작-미디어 재생 또는 전자 악기을 실행할 때, 라즈베리파이의 오디오 잭 또는 HDMI에서 사운드가 출력되지 않는 문제입니다.

원인

라즈베리파이 OS 는 PulseAudio 를 기본 사운드 서버로 사용합니다. 그래블로 컨트롤러 소프트웨어는 관리자 권한으로 실행되지만 PulseAudio는 관리자 권한을 허용하지 않습니다. 그러므로 아래와 같이 라즈베리파이 OS의 볼륨조절 및 사운드 출력 변경은 그래블로에는 적용되지 않습니다.

해결방법

관리자 권한에서는 PulseAudio 대신 Alsa가 기본 사운드 서버로 사용됩니다. 그러므로 별도의 명령을 통해 볼륨을 조절하거나 출력 사운드카드를 변경할 수 있습니다.

볼륨조절

콘솔에서 아래의 명령을 입력합니다.

sudo alsamixer

키보드의 F6키를 누르면 볼륨을 조절할 사운드 카드를 선택할 수 있습니다.

키보드의 상,하 방향키를 이용하여 사운드 카드의 볼륨을 조절할 수 있습니다.

출력 사운드카드 변경

아래의 명령은 현재 사용가능한 사운드카드의 목록을 번호와 함께 보여줍니다.

cat /proc/asound/cards

다음의 명령으로 파일을 엽니다.

sudo nano /etc/asound.conf

아래의 내용에서 숫자 부분을 목록 중 출력을 원하는 사운드 카드의 번호로 변경합니다. (예: hdmi0 -> 1)

defaults.pcm.card 0

defaults.ctl.card 0

Ctrl + O -> 엔터 -> Ctrl + X 를 입력하여 저장하고 종료합니다.

다음 명령을 실행하여 라즈베리파이를 재부팅합니다.

sudo reboot

최신 버전의 라즈베리파이 OS에 그래블로 패키지를 설치하면 시리얼 포트 (Primary UART, GPIO 14, 15핀)는 자동으로 활성화됩니다.

그러나 구버전의 라즈베리파이 OS를 사용하거나 어떠한 이유로 시리얼 포트가 동작하지 않는다면 아래와 같이 포트를 활성화 할 수 있습니다.

라즈베리파이 터미널에 다음과 같이 입력합니다.

sudo raspi-config

아래와 같은 화면이 표시되면 키보드 방향키로 <OK>를 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

3 Interface Options을 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

I6 Serial Port 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

<No>를 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

<Yes>를 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

serial interface가 활성화되었다는 메시지가 표시됩니다.

메인 화면에서 <Finish>를 선택 후 엔터 키를 입력합니다.

<Yes>를 선택해 재부팅 합니다.

재부팅 후, 터미널에서 아래의 명령으로 활성화된 포트를 검색할 수 있습니다.

ls /dev/tty*

라즈베리파이4의 경우 Primary UART 포트 (GPIO14,15) 의 이름은 ttyS0이며 아래와 같이 활성화 되었음을 알 수 있습니다.

라즈베리파이

라즈베리파이는 영국의 캠브리지 대학교의 라즈베리파이 재단에서 학생들의 프로그래밍 학습을 위한 저비용 컴퓨터로 개발되었습니다.

라즈베리파이는 CPU, 그래픽 드라이버, 메모리, 운영체제, 이더넷, 블루투스, 와이파이 등 일반적인 PC의 특징을 모두 가지고 있습니다. 그렇기 때문에 라즈베리파이와 같은 시스템을 싱글 보드 컴퓨터 (SBC, Single Board Computer)라고도 부릅니다.

사용자는 키보드, 모니터, 마우스 등을 연결해서 인터넷 사용, 음악/동영상 재생, 프로그래밍 작성과 같이 PC에서 가능한 작업을 모두 할 수 있습니다. 또한 40핀 GPIO를 제공하므로 외부 장치와 연결하여 제어하거나 통신이 가능합니다.

PC, 라즈베리파이 등에 사용되는 CPU를 마이크로 프로세서 (Micro Processor)라고 부르며 복잡한 연산, 그래픽 처리를 수행할 수 있습니다. 또한 멀티 쓰레드를 지원하므로 여러 작업을 동시에 수행할 수 있는 장점이 있습니다.

다만 아두이노에 비해 비교적 가격이 비싸며, 외부 장치를 제어하기 위해서는 파이썬, C/C++, C# 등 다양한 프로그래밍 언어를 사용할 수 있으나 전용 개발 환경 (IDE)가 존재하지 않고 오픈 소스 라이브러리가 부족한 단점이 있습니다.

아두이노

아두이노는 이탈리아의 Massimo Banzi와 David Cuartielles 교수에 의해 개발된 오픈소스 하드웨어/소프트웨어 플랫폼으로 센서, 액츄에이터와 같은 주변기기를 쉽게 제어할 수 있는 저렴하고도 쉬운 툴을 목표로 개발되었습니다.

아두이노는 마이크로 컨트롤러 (Micro Controller) 기반의 소형 보드이며 외부 장치를 직접 제어할 수 있는 모든 필요한 기능을 내장하고 있습니다. 그러나 아두이노에는 펌웨어나 운영체제가 존재하지 않아 외부의 PC에서 C/C++ 언어로 프로그래밍 후 업로드해야 합니다.

인터넷, 음악/동영상, 블루투스, 와이파이등의 기능은 탑재되어 있지 않으며 CPU의 성능이 낮아 복잡한 연산이나 그래픽 처리는 불가능합니다. 또한 여러 개의 작업을 동시에 실행할 수 없으며 한번에 하나의 작업만 실행 가능합니다.

다만 외부 장치의 제어에 특화되어 있어 전용 개발 환경 (IDE)를 사용하여 프로그래밍할 수 있으며 다양한 오픈소스 라이브러리를 활용할 수 있고 가격이 매우 저렴한 것이 장점입니다.

비교