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- 2018.11.11 Hardware | RTC DS3231 부품 사용기 - 1 2
- 2018.11.10 Hardware | Transistor 구매
- 2018.11.09 Hardware | 스위치 부품 구매하기
- 2018.10.04 Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 1 4
- 2018.09.18 Hardware | Arduino 를 DIY 해보자 - 1 4
- 2018.08.12 Hardware | Safecast bGeigi nano firmware upgrade
- 2018.08.06 Hardware | MAX31865 + PT100 온도센서 조합 2
- 2018.08.01 Hardware | ML8511 UV sensor 를 가지고 놀아보자
- 2018.07.24 Hardware | SSD1306 에 로고를 세겨보자
이 포스트는 앞전에 DS3231 을 사용해 보면서, 못다한 이야기를 하기 위해 구성했습니다.
* Hardware | RTC DS3231 부품 사용기 - 1
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-RTC-usning-DS3231-1
1. AT24C32 (EEPROM) I2C address
DS3231 에 붙어있는 EEPROM 은 ATMEL 사의 AT24C32 라는 칩 입니다.
32bit = 4kByte EEPROM 의 I2C 기본 주소값은 0x57 입니다.
|
A0 |
A1 |
A2 |
0x57 |
0 |
0 |
0 |
0x56 |
1 |
0 |
0 |
0x55 |
0 |
1 |
0 |
0x54 |
1 |
1 |
0 |
0x53 |
0 |
0 |
1 |
0x52 |
1 |
0 |
1 |
0x51 |
0 |
1 |
1 |
0x50 |
1 |
1 |
1 |
* 0 = open, 1 = short
참고로 0x57 은 16진수 이므로, 10진수로 표시하고자 할 때에는 87 이라고 입력해도 됩니다.
* Hex to Decimal converter
- https://www.rapidtables.com/convert/number/hex-to-decimal.html
2. 유령 I2C address - 0x5f
제가 사용한 fake DS3231 은, 사용되지 않는 "0x5f" 라는 I2C 주소가 존재합니다.
모르고 지나가기엔 너무 궁금합니다.
여러 방법으로 찾아 봤는데, 가장 신뢰성 있는 설명은 다음 LINK 인 듯 합니다.
* I2C response to "Ghost Address" 0x5F
- https://electronics.stackexchange.com/questions/397569/i2c-response-to-ghost-address-0x5f
즉, 정품에 포함되어 있는 32k EEPROM 은 ATMEL 문자로 시작하는데,
이 fake 제품에 다른 chip 이 있는 것이 아니라, ATMLH745 는 address 가 두개 있는 듯 합니다.
왜냐하면, 위의 첫번째 댓글에 A2 단자를 short 시켰을때 EEPROM 주소가 바뀌는데,
이 ghost address 도 연동해서 바뀐다는 테스트 결과가 나왔거든요.
A0, A1, A2 all open (default) -------------------------------------------- | chip | DIGIT | HEX | DECIMAL | -------------------------------------------- | AT24C32 | 0b01010111 | 0x57 | 87 | -------------------------------------------- | ghost | 0b01011111 | 0x5f | 95 | -------------------------------------------- A0, A1 open, A2 short -------------------------------------------- | chip | DIGIT | HEX | DECIMAL | -------------------------------------------- | AT24C32 | 0b01010011 | 0x53 | 83 | -------------------------------------------- | ghost | 0b01011011 | 0x5b | 91 | --------------------------------------------
그럼 AT24C32 주소를 0x5f 로 해보면 어떨까요?
아래처럼 소스를 조금 바꿔 봤습니다.
#include "Wire.h"
#define AT24C32_I2C_ADDRESS 0x5f //I2C address of AT24C32
byte seconds, minutes, hours, day, date, month, year;
void setup() {
Serial.begin(9600);
delay(1000);
Wire.begin();
}
void loop() {
getAT24C32Data();
Serial.print("seconds : "); Serial.println(seconds, BIN);
Serial.print("minutes : "); Serial.println(minutes, BIN);
Serial.print("hours : "); Serial.println(hours, BIN);
Serial.print("day : "); Serial.println(day, BIN);
Serial.print("date : "); Serial.println(date, BIN);
Serial.print("month : "); Serial.println(month, BIN);
Serial.print("year : "); Serial.println(year, BIN);
Serial.println("");
delay(1000);
}
void getAT24C32Data() {
// send request to receive data starting at register 0
Wire.beginTransmission(AT24C32_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0x00); // start at register 0
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(AT24C32_I2C_ADDRESS, 7); // request seven bytes
if(Wire.available()) {
seconds = Wire.read(); // get seconds
minutes = Wire.read(); // get minutes
hours = Wire.read(); // get hours
day = Wire.read();
date = Wire.read();
month = Wire.read(); //temp month
year = Wire.read();
} else {
//oh noes, no data!
}
}
원래 AT24C32 의 주소인 0x57 를 넣으면 아래처럼 나옵니다만,
0x5f 로 하면 data 는 오는데, 전부 255 값을 갖습니다.
0x57 로 할 때
0x5f 로 할 때
엄한 어드레스인 0x83 로 할 때
값이 동일하지 않아서, 완벽히 동일한 값에 접근하는것 같지는 않습니다.
그래도 뭔가 있기는 한것 같네요.
소설을 써 보자면, 중국에서 fake 칩을 만들면서 다른 기능도 넣지 않았을까...
혹시 어떤 다른 정보와 관여하는 기능이 있는것이 아닌지?
3. Battery 의 종류
밧데리는 지금 CR2032 을 끼워서 사용하고 있습니다.
시간 유지만으로 사용되면 1uA 정도 사용되므로, 200mAh 라고 한다면 약 20년은 사용 가능하다고 하네요.
* RTCモジュール DS3231＋AT24C32 ZS-042
- https://blogs.yahoo.co.jp/dascomp21/68145713.html
다만, 사양적으로는 충방전이 되는 LIR2032 을 사용하라고 하네요.
실제로 약 1년정도 사용하다가 베터리가 터진 케이스가 인터넷에 보고되었습니다.
회로 구성도를 봐도, 충전이 되게끔 만들어진 회로라서 rechargeable battery 를 사용하지 않으면,
지속적으로 건전지에 부담이 가게끔 되어 있다고 합니다.
굳이 CR2025 을 장기간 사용하려 한다면, 위의 그림처럼 방충전 회로와 연결되는 패턴을 끊어주면 된다 합니다.
잠깐 쓰고 빼 놓거나, 잔량이 거의 없는거라면 괜찮겠죠?
저는 체중계에서 다 쓴 건전지를 사용하고 있어서 그냥 낑궈 놓으려고 합니다.
이 정보는 아래 사이트를 참고하였습니다.
* RTC DS3231/DS1302を調べて見ました
- https://blogs.yahoo.co.jp/hobbyele/64900109.html
4. BCD
EEPROM 에 집어 넣고 빼는 값의 포맷은 decimal 이지만, 실제로 저장되는 값은 binary 나열값 입니다.
더 나아가, 이는 아래 그림처럼 EEPROM 에 저장되는 방식이 얼핏 보기에는 실제의 값을 단순히 binary 로 바꾼 값처럼 보이지만,
이 binary 값은 기능적으로 입력되어 있을 뿐, 실존하는 값과는 다른 값 입니다.
결국, 입출력은 decimal, 저장된 것은 binary, 더욱이 이 decimal / binary 가 실제의 값을 표현하지는 않다는 것이죠.
그래서 값 치환이 3번 일어나게 됩니다.
- decimal 실제 값을 EEPROM 에 저장될 binary 를 상정하여 변경 (변경 1)
- 이를 decimal 로 치환하여 EERPOM 에 전송 (변경 2)
- EEPROM 에 보내면 알아서 다시 binary 의 나열로 저장 (변경 3)
값의 format 변경은, decimal --> binary --> decimal --> binary 로 되겠죠.
왜이리 복잡하게 하는가를 생각해 보면,
EEPROM 의 address 는 직접 접근 가능하지만, 각 address 의 bit 값은 따로따로 접근을 못하며,
거기에 각 bit 가 기능적으로 정의되어 있어서, "저장된 값 = 실존하는 값" 공식이 성립하지 않기 때문 입니다.
그럼 실제 source code 에서 10의 자리와 1의 자리의 연산식이 이떻게 이루어 지는지를 확인해 보죠.
초 단위의 식은 아래와 같습니다.
seconds = (((seconds & B11110000)>>4)*10 + (seconds & B00001111)); // convert BCD to decimal
상위 bit 부분 - 10의 자리 수 - "((seconds & B11110000)>>4)*10" 부분만을 띄어서 보면 다음과 같은 항목이 됩니다.
왼쪽부터,
- EEPROM 에서 읽어온 값 (decimal) 인 seconds
- seconds 값을 AND 연산 하면서 자동으로 binary 로 변환
- 4 bit 를 왼쪽으로 shift (날림) 를 통해 10의 자리만을 건짐
- 10 을 곱하면서 decimal 로 변경
위의 과정의 경과를 살펴보면 아래와 같겠죠.
| seconds | (BIN)seconds | seconds & B11110000 | (BIN)(seconds & B11110000) | (seconds & B11110000)>>4 | *10 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 2 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 3 | 11 | 0 | 0 | 0 | 0 4 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 5 | 101 | 0 | 0 | 0 | 0 6 | 110 | 0 | 0 | 0 | 0 7 | 111 | 0 | 0 | 0 | 0 8 | 1000 | 0 | 0 | 0 | 0 9 | 1001 | 0 | 0 | 0 | 0 16 | 10000 | 16 | 10000 | 1 | 10 17 | 10001 | 16 | 10000 | 1 | 10 18 | 10010 | 16 | 10000 | 1 | 10 19 | 10011 | 16 | 10000 | 1 | 10 21 | 10101 | 16 | 10000 | 1 | 10 22 | 10110 | 16 | 10000 | 1 | 10 23 | 10111 | 16 | 10000 | 1 | 10 24 | 11000 | 16 | 10000 | 1 | 10 25 | 11001 | 16 | 10000 | 1 | 10 32 | 100000 | 32 | 100000 | 2 | 20 33 | 100001 | 32 | 100000 | 2 | 20 34 | 100010 | 32 | 100000 | 2 | 20 35 | 100011 | 32 | 100000 | 2 | 20 36 | 100100 | 32 | 100000 | 2 | 20 37 | 100101 | 32 | 100000 | 2 | 20 38 | 100110 | 32 | 100000 | 2 | 20 39 | 100111 | 32 | 100000 | 2 | 20 40 | 101000 | 32 | 100000 | 2 | 20 41 | 101001 | 32 | 100000 | 2 | 20 48 | 110000 | 48 | 110000 | 3 | 30 49 | 110001 | 48 | 110000 | 3 | 30 50 | 110010 | 48 | 110000 | 3 | 30 51 | 110011 | 48 | 110000 | 3 | 30 52 | 110100 | 48 | 110000 | 3 | 30 53 | 110101 | 48 | 110000 | 3 | 30 54 | 110110 | 48 | 110000 | 3 | 30 55 | 110111 | 48 | 110000 | 3 | 30 56 | 111000 | 48 | 110000 | 3 | 30 57 | 111001 | 48 | 110000 | 3 | 30 64 | 1000000 | 64 | 1000000 | 4 | 40 65 | 1000001 | 64 | 1000000 | 4 | 40 66 | 1000010 | 64 | 1000000 | 4 | 40 67 | 1000011 | 64 | 1000000 | 4 | 40 68 | 1000100 | 64 | 1000000 | 4 | 40 69 | 1000101 | 64 | 1000000 | 4 | 40 71 | 1000111 | 64 | 1000000 | 4 | 40 72 | 1001000 | 64 | 1000000 | 4 | 40 73 | 1001001 | 64 | 1000000 | 4 | 40 80 | 1010000 | 80 | 1010000 | 5 | 50 81 | 1010001 | 80 | 1010000 | 5 | 50 82 | 1010010 | 80 | 1010000 | 5 | 50 83 | 1010011 | 80 | 1010000 | 5 | 50 84 | 1010100 | 80 | 1010000 | 5 | 50 85 | 1010101 | 80 | 1010000 | 5 | 50 86 | 1010110 | 80 | 1010000 | 5 | 50 87 | 1010111 | 80 | 1010000 | 5 | 50 88 | 1011000 | 80 | 1010000 | 5 | 50 89 | 1011001 | 80 | 1010000 | 5 | 50
결과적으로 10 --> 20 --> 30 --> 40 --> 50 순으로 값을 변경한다는 것을 알 수 있습니다.
보고 있으면 오묘하죠? 숫자놀이의 향연이라고 할 수 있겠습니다.
5. 알람 설정
아래는 EEPROM 에 저장된 기능별 주소록 입니다.
- datasheet : 
DS3231.pdf
저 위의 표를 염두에 두면서 DS3231.h 파일을 열어보면 알람의 설정방법에 대해 기술되어 있습니다.
/* Retrieves everything you could want to know about alarm * one. * A1Dy true makes the alarm go on A1Day = Day of Week, * A1Dy false makes the alarm go on A1Day = Date of month. * * byte AlarmBits sets the behavior of the alarms: * Dy A1M4 A1M3 A1M2 A1M1 Rate * X 1 1 1 1 Once per second * X 1 1 1 0 Alarm when seconds match * X 1 1 0 0 Alarm when min, sec match * X 1 0 0 0 Alarm when hour, min, sec match * 0 0 0 0 0 Alarm when date, h, m, s match * 1 0 0 0 0 Alarm when DoW, h, m, s match * * Dy A2M4 A2M3 A2M2 Rate * X 1 1 1 Once per minute (at seconds = 00) * X 1 1 0 Alarm when minutes match * X 1 0 0 Alarm when hours and minutes match * 0 0 0 0 Alarm when date, hour, min match * 1 0 0 0 Alarm when DoW, hour, min match */
자세히 보면, Alarm 1 이 초단위까지 자세하게 설정할 수 있으며,
Alarm 2 는 최소단위가 분단위임을 알 수 있습니다.
이 차이는 Alarm 1에 5개의 address 가 할당되어 있고, Alarm 2 에 4개의 address 가 할당되어 있는게 그 차이 입니다.
"DS3231.h" 에는 setA1Time, setA2Time 과 turnOnAlarm() 펑션이 있습니다.
File > Examples > DS3231 > DS3231_set 의 일부분이 다음과 같습니다.
// Test of alarm functions // set A1 to one minute past the time we just set the clock // on current day of week. Clock.setA1Time(DoW, Hour, Minute+1, Second, 0x0, true, false, false); // set A2 to two minutes past, on current day of month. Clock.setA2Time(Date, Hour, Minute+2, 0x0, false, false, false); // Turn on both alarms, with external interrupt Clock.turnOnAlarm(1); Clock.turnOnAlarm(2);
이걸 이용하여 알람을 설정할 수 있습니다.
위의 source 는 특정 시간 설정 후, 1분과 2분 경과 후에 알람이 뜨도록 되어 있네요.
알람 확인은 기본으로 제공되는 다음 소스에서 확인할 수 있습니다.
File > Examples > DS3231 > DS3231_test
print 부분의 소스가 좀 부실해서 아주 쬐끔 수정 후, 표시된 내용이 아래 입니다.
2018 11 19 2 15 56 58 24h T=24.25 O+ Alarm 1: 2 DoW 15 57 0 enabled Alarm_1 bits: 0 Alarm 2: 19 Date 15 58 enabled Alarm_2 bits: 0 2018 11 19 2 15 56 59 24h T=24.25 O+ Alarm 1: 2 DoW 15 57 0 enabled Alarm_1 bits: 0 Alarm 2: 19 Date 15 58 enabled Alarm_2 bits: 0 2018 11 19 2 15 57 0 24h T=24.25 O+ A1! Alarm 1: 2 DoW 15 57 0 enabled Alarm_1 bits: 0 Alarm 2: 19 Date 15 58 enabled Alarm_2 bits: 0 2018 11 19 2 15 57 2 24h T=24.25 O+ Alarm 1: 2 DoW 15 57 0 enabled Alarm_1 bits: 0 Alarm 2: 19 Date 15 58 enabled Alarm_2 bits: 0 ...... 2018 11 19 2 15 57 59 24h T=24.25 O+ Alarm 1: 2 DoW 15 57 0 enabled Alarm_1 bits: 0 Alarm 2: 19 Date 15 58 enabled Alarm_2 bits: 0 2018 11 19 2 15 58 0 24h T=24.25 O+ A2! Alarm 1: 2 DoW 15 57 0 enabled Alarm_1 bits: 0 Alarm 2: 19 Date 15 58 enabled Alarm_2 bits: 0 2018 11 19 2 15 58 1 24h T=24.25 O+ Alarm 1: 2 DoW 15 57 0 enabled Alarm_1 bits: 0 Alarm 2: 19 Date 15 58 enabled Alarm_2 bits: 0
시간 설정 1분 후와 2분 후에 A1 과 A2 알람이 표시된 것을 확인할 수 있습니다.
알람 설정은, 시간 설정/표시 보다 훨씬 복잡합니다.
BCD 및 EEPROM 값에 대한 완벽한 이해가 있어야 하더군요.
소스를 새로 짤 수 있으나 너무 힘을 들이는 듯 해서,
지금까지 본것 중에 최고의 source 를 만들어 놓은 분의 website를 대신해서 기록해 봅니다.
* Arduino real time clock with alarm and temperature monitor using DS3231
- https://simple-circuit.com/arduino-ds3231-real-time-clock-alarm-temperature/
이걸 만든 양반은 실제 상용으로 사용해도 될만큼 시간설정 및 알람 설정이 가능하도록 만들었습니다.
EEPROM 의 각 값들이 어떻게 사용되는지에 대한 완벽한 code 가 포함되어 있습니다.
또한 편한 library 를 사용하지 않고, 오로지 Wire.h 라이브러리만을 이용하여 직접 모든 것을 컨트롤 했습니다.
/* Arduino real time clock and calendar with 2 alarm functions and temperature monitor using DS3231
Read DS3231 RTC datasheet to understand the code
Time & date parameters can be set using two push buttons connected to pins 9 (B1) & 10 (B2).
Alarm1 and alarm2 can be set using two push buttons connected to 11 (B3) & 10 (B2).
Pin 12 becomes high when alarm occurred and button B2 returns it to low and
turns the occurred alarm OFF.
DS3231 interrupt pin is connected to Arduino external interrupt pin 2.
*/
// include LCD library code
#include "LiquidCrystal.h"
// include Wire library code (needed for I2C protocol devices)
#include "Wire.h"
// LCD module connections (RS, E, D4, D5, D6, D7)
LiquidCrystal lcd(3, 4, 5, 6, 7, 8);
const int button1 = 9; // button1 pin number
const int button2 = 10; // button1 pin number
const int button3 = 11; // button1 pin number
const int alarm_pin = 12; // Alarms pin number
void setup() {
pinMode(9, INPUT_PULLUP);
pinMode(10, INPUT_PULLUP);
pinMode(11, INPUT_PULLUP);
pinMode(12, OUTPUT);
digitalWrite(alarm_pin, LOW);
// set up the LCD's number of columns and rows
lcd.begin(20, 4);
Wire.begin(); // Join i2c bus
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), Alarm, FALLING);
}
// Variables declaration
bool alarm1_status, alarm2_status;
char Time[] = " : : ",
calendar[] = " / /20 ",
alarm1[] = "A1: : :00", alarm2[] = "A2: : :00",
temperature[] = "T: . C";
byte i, second, minute, hour, day, date, month, year,
alarm1_minute, alarm1_hour, alarm2_minute, alarm2_hour,
status_reg;
void Alarm(){
digitalWrite(alarm_pin, HIGH);
}
void DS3231_read(){ // Function to read time & calendar data
Wire.beginTransmission(0x68); // Start I2C protocol with DS3231 address
Wire.write(0); // Send register address
Wire.endTransmission(false); // I2C restart
Wire.requestFrom(0x68, 7); // Request 7 bytes from DS3231 and release I2C bus at end of reading
second = Wire.read(); // Read seconds from register 0
minute = Wire.read(); // Read minuts from register 1
hour = Wire.read(); // Read hour from register 2
day = Wire.read(); // Read day from register 3
date = Wire.read(); // Read date from register 4
month = Wire.read(); // Read month from register 5
year = Wire.read(); // Read year from register 6
}
void alarms_read_display(){ // Function to read and display alarm1, alarm2 and temperature data
byte control_reg, temperature_lsb;
char temperature_msb;
Wire.beginTransmission(0x68); // Start I2C protocol with DS3231 address
Wire.write(0x08); // Send register address
Wire.endTransmission(false); // I2C restart
Wire.requestFrom(0x68, 11); // Request 11 bytes from DS3231 and release I2C bus at end of reading
alarm1_minute = Wire.read(); // Read alarm1 minutes
alarm1_hour = Wire.read(); // Read alarm1 hours
Wire.read(); // Skip alarm1 day/date register
alarm2_minute = Wire.read(); // Read alarm2 minutes
alarm2_hour = Wire.read(); // Read alarm2 hours
Wire.read(); // Skip alarm2 day/date register
control_reg = Wire.read(); // Read the DS3231 control register
status_reg = Wire.read(); // Read the DS3231 status register
Wire.read(); // Skip aging offset register
temperature_msb = Wire.read(); // Read temperature MSB
temperature_lsb = Wire.read(); // Read temperature LSB
// Convert BCD to decimal
alarm1_minute = (alarm1_minute >> 4) * 10 + (alarm1_minute & 0x0F);
alarm1_hour = (alarm1_hour >> 4) * 10 + (alarm1_hour & 0x0F);
alarm2_minute = (alarm2_minute >> 4) * 10 + (alarm2_minute & 0x0F);
alarm2_hour = (alarm2_hour >> 4) * 10 + (alarm2_hour & 0x0F);
// End conversion
alarm1[8] = alarm1_minute % 10 + 48;
alarm1[7] = alarm1_minute / 10 + 48;
alarm1[5] = alarm1_hour % 10 + 48;
alarm1[4] = alarm1_hour / 10 + 48;
alarm2[8] = alarm2_minute % 10 + 48;
alarm2[7] = alarm2_minute / 10 + 48;
alarm2[5] = alarm2_hour % 10 + 48;
alarm2[4] = alarm2_hour / 10 + 48;
alarm1_status = bitRead(control_reg, 0); // Read alarm1 interrupt enable bit (A1IE) from DS3231 control register
alarm2_status = bitRead(control_reg, 1); // Read alarm2 interrupt enable bit (A2IE) from DS3231 control register
if(temperature_msb < 0){
temperature_msb = abs(temperature_msb);
temperature[2] = '-';
}
else
temperature[2] = ' ';
temperature_lsb >>= 6;
temperature[4] = temperature_msb % 10 + 48;
temperature[3] = temperature_msb / 10 + 48;
if(temperature_lsb == 0 || temperature_lsb == 2){
temperature[7] = '0';
if(temperature_lsb == 0) temperature[6] = '0';
else temperature[6] = '5';
}
if(temperature_lsb == 1 || temperature_lsb == 3){
temperature[7] = '5';
if(temperature_lsb == 1) temperature[6] = '2';
else temperature[6] = '7';
}
temperature[8] = 223; // Put the degree symbol
lcd.setCursor(10, 0);
lcd.print(temperature); // Display temperature
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print(alarm1); // Display alarm1
lcd.setCursor(17, 2);
if(alarm1_status) lcd.print("ON "); // If A1IE = 1 print 'ON'
else lcd.print("OFF"); // If A1IE = 0 print 'OFF'
lcd.setCursor(0, 3);
lcd.print(alarm2); // Display alarm2
lcd.setCursor(17, 3);
if(alarm2_status) lcd.print("ON "); // If A2IE = 1 print 'ON'
else lcd.print("OFF"); // If A2IE = 0 print 'OFF'
}
void calendar_display(){ // Function to display calendar
switch(day){
case 1: strcpy(calendar, "Sun / /20 "); break;
case 2: strcpy(calendar, "Mon / /20 "); break;
case 3: strcpy(calendar, "Tue / /20 "); break;
case 4: strcpy(calendar, "Wed / /20 "); break;
case 5: strcpy(calendar, "Thu / /20 "); break;
case 6: strcpy(calendar, "Fri / /20 "); break;
case 7: strcpy(calendar, "Sat / /20 "); break;
default: strcpy(calendar, "Sat / /20 ");
}
calendar[13] = year % 10 + 48;
calendar[12] = year / 10 + 48;
calendar[8] = month % 10 + 48;
calendar[7] = month / 10 + 48;
calendar[5] = date % 10 + 48;
calendar[4] = date / 10 + 48;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(calendar); // Display calendar
}
void DS3231_display(){
// Convert BCD to decimal
second = (second >> 4) * 10 + (second & 0x0F);
minute = (minute >> 4) * 10 + (minute & 0x0F);
hour = (hour >> 4) * 10 + (hour & 0x0F);
date = (date >> 4) * 10 + (date & 0x0F);
month = (month >> 4) * 10 + (month & 0x0F);
year = (year >> 4) * 10 + (year & 0x0F);
// End conversion
Time[7] = second % 10 + 48;
Time[6] = second / 10 + 48;
Time[4] = minute % 10 + 48;
Time[3] = minute / 10 + 48;
Time[1] = hour % 10 + 48;
Time[0] = hour / 10 + 48;
calendar_display(); // Call calendar display function
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(Time); // Display time
}
void Blink(){
byte j = 0;
while(j < 10 && (digitalRead(button1) || i >= 5) && digitalRead(button2) && (digitalRead(button3) || i < 5)){
j++;
delay(25);
}
}
byte edit(byte x, byte y, byte parameter){
char text[3];
while(!digitalRead(button1) || !digitalRead(button3)); // Wait until button B1 is released
while(true){
while(!digitalRead(button2)){ // If button B2 is pressed
parameter++;
if(((i == 0) || (i == 5)) && parameter > 23) // If hours > 23 ==> hours = 0
parameter = 0;
if(((i == 1) || (i == 6)) && parameter > 59) // If minutes > 59 ==> minutes = 0
parameter = 0;
if(i == 2 && parameter > 31) // If date > 31 ==> date = 1
parameter = 1;
if(i == 3 && parameter > 12) // If month > 12 ==> month = 1
parameter = 1;
if(i == 4 && parameter > 99) // If year > 99 ==> year = 0
parameter = 0;
if(i == 7 && parameter > 1) // For alarms ON or OFF (1: alarm ON, 0: alarm OFF)
parameter = 0;
lcd.setCursor(x, y);
if(i == 7){ // For alarms ON & OFF
if(parameter == 1) lcd.print("ON ");
else lcd.print("OFF");
}
else{
sprintf(text,"%02u", parameter);
lcd.print(text);
}
if(i >= 5){
DS3231_read(); // Read data from DS3231
DS3231_display(); // Display DS3231 time and calendar
}
delay(200); // Wait 200ms
}
lcd.setCursor(x, y);
lcd.print(" "); // Print two spaces
if(i == 7) lcd.print(" "); // Print space (for alarms ON & OFF)
Blink(); // Call Blink function
lcd.setCursor(x, y);
if(i == 7){ // For alarms ON & OFF
if(parameter == 1) lcd.print("ON ");
else lcd.print("OFF");
}
else{
sprintf(text,"%02u", parameter);
lcd.print(text);
}
Blink();
if(i >= 5){
DS3231_read();
DS3231_display();}
if((!digitalRead(button1) && i < 5) || (!digitalRead(button3) && i >= 5)){
i++; // Increment 'i' for the next parameter
return parameter; // Return parameter value and exit
}
}
}
void loop() {
if(!digitalRead(button1)){ // If B1 button is pressed
i = 0;
hour = edit(0, 0, hour);
minute = edit(3, 0, minute);
while(!digitalRead(button1)); // Wait until button B1 released
while(true){
while(!digitalRead(button2)){ // If button B2 button is pressed
day++; // Increment day
if(day > 7) day = 1;
calendar_display(); // Call display_calendar function
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(calendar); // Display calendar
delay(200);
}
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" "); // Print 3 spaces
Blink();
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(calendar); // Print calendar
Blink(); // Call Blink function
if(!digitalRead(button1)) // If button B1 is pressed
break;
}
date = edit(4, 1, date); // Edit date
month = edit(7, 1, month); // Edit month
year = edit(12, 1, year); // Edit year
// Convert decimal to BCD
minute = ((minute / 10) << 4) + (minute % 10);
hour = ((hour / 10) << 4) + (hour % 10);
date = ((date / 10) << 4) + (date % 10);
month = ((month / 10) << 4) + (month % 10);
year = ((year / 10) << 4) + (year % 10);
// End conversion
// Write time & calendar data to DS3231 RTC
Wire.beginTransmission(0x68); // Start I2C protocol with DS3231 address
Wire.write(0); // Send register address
Wire.write(0); // Reset sesonds and start oscillator
Wire.write(minute); // Write minute
Wire.write(hour); // Write hour
Wire.write(day); // Write day
Wire.write(date); // Write date
Wire.write(month); // Write month
Wire.write(year); // Write year
Wire.endTransmission(); // Stop transmission and release the I2C bus
delay(200);
}
if(!digitalRead(button3)){ // If B3 button is pressed
while(!digitalRead(button3)); // Wait until button B3 released
i = 5;
alarm1_hour = edit(4, 2, alarm1_hour);
alarm1_minute = edit(7, 2, alarm1_minute);
alarm1_status = edit(17, 2, alarm1_status);
i = 5;
alarm2_hour = edit(4, 3, alarm2_hour);
alarm2_minute = edit(7, 3, alarm2_minute);
alarm2_status = edit(17, 3, alarm2_status);
alarm1_minute = ((alarm1_minute / 10) << 4) + (alarm1_minute % 10);
alarm1_hour = ((alarm1_hour / 10) << 4) + (alarm1_hour % 10);
alarm2_minute = ((alarm2_minute / 10) << 4) + (alarm2_minute % 10);
alarm2_hour = ((alarm2_hour / 10) << 4) + (alarm2_hour % 10);
// Write alarms data to DS3231
Wire.beginTransmission(0x68); // Start I2C protocol with DS3231 address
Wire.write(7); // Send register address (alarm1 seconds)
Wire.write(0); // Write 0 to alarm1 seconds
Wire.write(alarm1_minute); // Write alarm1 minutes value to DS3231
Wire.write(alarm1_hour); // Write alarm1 hours value to DS3231
Wire.write(0x80); // Alarm1 when hours, minutes, and seconds match
Wire.write(alarm2_minute); // Write alarm2 minutes value to DS3231
Wire.write(alarm2_hour); // Write alarm2 hours value to DS3231
Wire.write(0x80); // Alarm2 when hours and minutes match
Wire.write(4 | alarm1_status | (alarm2_status << 1)); // Write data to DS3231 control register (enable interrupt when alarm)
Wire.write(0); // Clear alarm flag bits
Wire.endTransmission(); // Stop transmission and release the I2C bus
delay(200); // Wait 200ms
}
if(!digitalRead(button2) && digitalRead(alarm_pin)){ // When button B2 pressed with alarm (Reset and turn OFF the alarm)
digitalWrite(alarm_pin, LOW); // Turn OFF the alarm indicator
Wire.beginTransmission(0x68); // Start I2C protocol with DS3231 address
Wire.write(0x0E); // Send register address (control register)
// Write data to control register (Turn OFF the occurred alarm and keep the other as it is)
Wire.write(4 | (!bitRead(status_reg, 0) & alarm1_status) | ((!bitRead(status_reg, 1) & alarm2_status) << 1));
Wire.write(0); // Clear alarm flag bits
Wire.endTransmission(); // Stop transmission and release the I2C bus
}
DS3231_read(); // Read time and calendar parameters from DS3231 RTC
alarms_read_display(); // Read and display alarms parameters
DS3231_display(); // Display time & calendar
delay(50); // Wait 50ms
}
// End of code
이렇게 긴 source 는 붙여넣기 하면 이쁘지 않지만, 너무 잘 짠 코드라 여기에 남깁니다.
6. Square Wave - 정현파 만들기
RTC에 왠 정현파 재조기 인가 하는데, 시간은 정확한 oscillator 를 사용하므로,
square wave 를 정확하게 만들 수 있는 기능이 있습니다.
만들 수 있는 주파수는 다음과 같습니다.
- 1.024kHz
- 4.096kHz
- 8.192kHz
- 32.768kHz
source 는 Example 에 올라와 있는 내용을 그대로 사용해 봤습니다.
File > Examples > DS3231 > DS3231_oscillator_test
// Oscillator functions void enableOscillator(bool TF, bool battery, byte frequency); // turns oscillator on or off. True is on, false is off. // if battery is true, turns on even for battery-only operation, // otherwise turns off if Vcc is off. // frequency must be 0, 1, 2, or 3. // 0 = 1 Hz // 1 = 1.024 kHz // 2 = 4.096 kHz // 3 = 8.192 kHz (Default if frequency byte is out of range); void enable32kHz(bool TF); // Turns the 32kHz output pin on (true); or off (false). bool oscillatorCheck();; // Checks the status of the OSF (Oscillator Stop Flag);. // If this returns false, then the clock is probably not // giving you the correct time. // The OSF is cleared by function setSecond();.
마침 DSO150 이라는 DIY oscilloscope 를 만들어 놓은 것이 있네요.
* Hardware | DSO150 Oscilloscope
- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareDSO150Oscilloscope
SQW 에 DSO150 을 연결해서 확인해 봅니다.
신기하게도 정현파가 잘 뜨네요.
단, 32kHz 는 높은 주파수라서 그런지 32K 단자에서 따로 검출할 수 있습니다.
7. 시간 표시를 2 digit 로 바꾸기
시간, 분, 초의 표시가 10자리 밑이면 한자리 값으로만 나옵니다.
6초면 "06"이 아니라 "6" 으로 표시되면서 자리 위치가 자꾸 바뀌는게 마음에 들지 않습니다.
값을 EEPROM 에서 리턴 받으면 10 이하일 경우 "0" 을 삽입해 주는 코드를 추가하여 아래와 같이 수정했습니다.
#include "SPI.h"
#include "Wire.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
Adafruit_SSD1306 display = Adafruit_SSD1306();
#define DS3231_I2C_ADDRESS 104
// SCL - pin A5
// SDA - pin A4
// To set the clock, run the sketch and use the serial monitor.
// Enter T1124154091014; the code will read this and set the clock. See the code for full details.
byte seconds, minutes, hours, day, date, month, year;
char weekDay[4];
byte tMSB, tLSB;
float temp3231;
String T_seconds, T_minutes, T_hours, D_date, D_month, D_year;
void setup() {
Serial.begin(9600);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // initialize with the I2C addr 0x3C (for the 128x32)
display.clearDisplay();
display.display();
delay(1000);
Wire.begin();
}
void loop() {
watchConsole();
get3231Date();
display.clearDisplay();
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.setTextSize(1);
if (seconds < 10) { T_seconds = "0" + String(seconds, DEC);} else {T_seconds = String(seconds, DEC);}
if (minutes < 10) { T_minutes = "0" + String(minutes, DEC);} else {T_minutes = String(minutes, DEC);}
if (hours < 10) { T_hours = "0" + String(hours, DEC);} else {T_hours = String(hours, DEC);}
if (date < 10) { D_date = "0" + String(date, DEC);} else {D_date = String(date, DEC);}
if (month < 10) { D_month = "0" + String(month, DEC);} else {D_month = String(month, DEC);}
if (year < 10) { D_year = "0" + String(year, DEC);} else {D_year = String(year, DEC);}
display.print("DATE : "); display.print(weekDay); display.print(", "); display.print(D_date); display.print("/"); display.print(D_month); display.print("/"); display.println(D_year);
display.print("TIME : "); display.print(T_hours); display.print(":"); display.print(T_minutes); display.print(":"); display.println(T_seconds);
display.print("TEMP : "); display.println(get3231Temp());
display.display();
delay(1000);
}
// Convert normal decimal numbers to binary coded decimal
byte decToBcd(byte val) {
return ( (val/10*16) + (val%10) );
}
void watchConsole() {
if (Serial.available()) { // Look for char in serial queue and process if found
if (Serial.read() == 84) { //If command = "T" Set Date
set3231Date();
get3231Date();
Serial.println(" ");
}
}
}
void set3231Date() {
//T(sec)(min)(hour)(dayOfWeek)(dayOfMonth)(month)(year)
//T(00-59)(00-59)(00-23)(1-7)(01-31)(01-12)(00-99)
//Example: 02-Feb-09 @ 19:57:11 for the 3rd day of the week -> T1157193020209
// T1124154091014
seconds = (byte) ((Serial.read() - 48) * 10 + (Serial.read() - 48)); // Use of (byte) type casting and ascii math to achieve result.
minutes = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
hours = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
day = (byte) (Serial.read() - 48); // set day of week (1=Sunday, 7=Saturday)
date = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
month = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
year = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0x00);
Wire.write(decToBcd(seconds));
Wire.write(decToBcd(minutes));
Wire.write(decToBcd(hours));
Wire.write(decToBcd(day));
Wire.write(decToBcd(date));
Wire.write(decToBcd(month));
Wire.write(decToBcd(year));
Wire.endTransmission();
}
void get3231Date() {
// send request to receive data starting at register 0
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); // 104 is DS3231 device address
Wire.write(0x00); // start at register 0
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7); // request seven bytes
if(Wire.available()) {
seconds = Wire.read(); // get seconds
minutes = Wire.read(); // get minutes
hours = Wire.read(); // get hours
day = Wire.read();
date = Wire.read();
month = Wire.read(); //temp month
year = Wire.read();
seconds = (((seconds & B11110000)>>4)*10 + (seconds & B00001111)); // convert BCD to decimal
minutes = (((minutes & B11110000)>>4)*10 + (minutes & B00001111)); // convert BCD to decimal
hours = (((hours & B00110000)>>4)*10 + (hours & B00001111)); // convert BCD to decimal (assume 24 hour mode)
day = (day & B00000111); // 1-7
date = (((date & B00110000)>>4)*10 + (date & B00001111)); // 1-31
month = (((month & B00010000)>>4)*10 + (month & B00001111)); //msb7 is century overflow
year = (((year & B11110000)>>4)*10 + (year & B00001111));
} else {
//oh noes, no data!
}
switch (day) {
case 1:
strcpy(weekDay, "Sun");
break;
case 2:
strcpy(weekDay, "Mon");
break;
case 3:
strcpy(weekDay, "Tue");
break;
case 4:
strcpy(weekDay, "Wed");
break;
case 5:
strcpy(weekDay, "Thu");
break;
case 6:
strcpy(weekDay, "Fri");
break;
case 7:
strcpy(weekDay, "Sat");
break;
}
}
float get3231Temp() {
//temp registers (11h-12h) get updated automatically every 64s
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0x11);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 2);
if(Wire.available()) {
tMSB = Wire.read(); //2's complement int portion
tLSB = Wire.read(); //fraction portion
temp3231 = (tMSB & B01111111); //do 2's math on Tmsb
temp3231 += ( (tLSB >> 6) * 0.25 ); //only care about bits 7 & 8
} else {
//oh noes, no data!
}
return temp3231;
}
10보다 작은 수가 오면 자동으로 "0" 을 붙여주게 되었습니다.
요일 값을 year / month / date 값을 이용하여 자동으로 연산하여 넣어줄 수 있도록 할 수도 있습니다만,
너무 복잡해 지므로 관련해서 코드를 짠 분의 site 를 링크해 놓습니다.
* Day of the Week calculator
- https://www.hackster.io/erikuchama/day-of-the-week-calculator-cde704
8. DS3231 내부 온도 센서와 BME280 센서와 비교
예전에 온도 전용 센서인 BME280 을 이용하여 측정해 본 경험이 있습니다.
* Hardware | BME280 sensor
- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareBME280
DS3231 내부 온도센서의 정확성 비교를 위해 하룻저녁 두개를 같이 측정해 봤습니다.
꽤나 근접하네요.
DS3231 의 결과값에 일괄적으로 +0.25 를 했더니만 이제 좀 비슷해 진것 같습니다.
그 결과 그래프가 아래 그림입니다. 최종적으로는 +0.3 정도가 가장 적당해 보이네요.
DS3231 내부 온도센서의 정확성을 위해,
추출한 값을 100 곱한 다음, 마지막에 100 으로 나누는 방식을 채용하여 측정하였습니다.
* How to read DS3231 Internal temperature sensor, example code
- http://forum.arduino.cc/index.php?topic=262986.15
아래 참고한 사이트를 보면 DS3231 을 가지고 온갖 할 수 있는 일을 다하는 사람의 글 입니다.
* Using a $1 DS3231 Real-time Clock Module with Arduino
- https://thecavepearlproject.org/2014/05/21/using-a-cheap-3-ds3231-rtc-at24c32-eeprom-from-ebay/
최종 비교를 위해 사용된 sketch 는 다음과 같습니다.
#include "Wire.h"
#include "SPI.h"
#include "Adafruit_Sensor.h"
#include "Adafruit_BME280.h"
#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
#define BME_MOSI 11
#define BME_CS 10
Adafruit_BME280 BME;
const int DS3231_RTC_ADDR = 0x68;
const int DS3231_TEMP_MSB = 0x11;
union int16_byte {
int i;
byte b[2];
} rtcTemp;
void setup() {
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
BME.begin();
}
void loop() {
Wire.beginTransmission(DS3231_RTC_ADDR);
Wire.write(DS3231_TEMP_MSB);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_RTC_ADDR, 2);
rtcTemp.b[1] = Wire.read();
rtcTemp.b[0] = Wire.read();
long tempC100 = (rtcTemp.i >> 6) * 25; //degrees celsius times 100
Serial.print( tempC100 / 100 );
Serial.print( '.' );
Serial.print( abs(tempC100 % 100) );
Serial.print("\t");
Serial.println(BME.readTemperature());
delay(1000);
}
FIN
이번에 DS3231 을 가지고 놀면서 대학때 배운 BCD 도 다시 해보고,
EEPROM 에 대한 address 방식 등에 대해서도 배울 수 있어서 좋았습니다....
만, 배울게 너무 많아서 힘들었습니다.
당연히 지금껏 사용해본 sensor 중에는 활용도와 배울 점으로는 단연 top 입니다.
관련해서 전문가들도 온갖 기술을 구현해 놨고... 정말 변태같은 sensor 인듯 합니다.
(datasheet 를 보면 뭔가 더 많은데, 여기서 그만 하려구요.)
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이 포스트는 DS3231 에 대한 이야기 이며, 후속편에 이어집니다.
* Hardware | RTC DS3231 부품 사용기 - 2
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-RTC-usning-DS3231-2
1. RTC
보통 internet 이 달린 기기라면 NTP Server 와 연동하여 시간을 맞추고,
특정 시간에 정확하게 일을 시킬 수가 있습니다.
Internet 에 연결되지 않은 기기의 경우는 다음과 같은 과정이 필요하겠죠.
A) 시간을 설정한다.
B) 시간을 기억한다.
C) 특정 시간에 일을 시킨다.
Internet 이 연결되지 않은 기기와 비교해 보면 B) 항목이 필요합니다.
이 "시간을 기억" 하고, 언제든지 현재 시간 정보를 가져올 수 있는 부품이 DS3231 입니다.
그래서 이번에는 DS3231 을 구입하고 사용해 보겠습니다.
자세한 내용은 아래 Arduino 사이트를 참조해 보세요.
* RTC Library
- https://www.arduino.cc/en/Reference/RTC
2. 구입
말할것도 없이 AliExpress 입니다.
배송까지 40일 걸렸습니다. 이정도 되면 배송에 대해서는 해탈해야 합니다.
* 1PCS DS3231 AT24C32 IIC Precision RTC Real Time Clock Memory Module For Arduino new original
건전지 미포함 1.06 USD 무료배송이면 고민거리는 아닙니다.
(배송기간 빼고)
인터넷을 뒤지니, 위의 부품으로 거의 통일되어 있는것 같았습니다.
3. 도착
요로코롬 도착했습니다.
부품 확대 사진입니다.
메인 chip 에 DS321 이라고 적혀 있네요.
발진기인 오실레이터도 보이고, 밑에는 AT24C32 EEPROM (32Kb) 도 있습니다.
참고로 DS3231 칩 안에는 추가로 온도센서도 존재합니다.
- Data sheet : DS3232.pdf
특이하게 "왜 온도센서?" 냐 하면,
전자 발진기 - 오실레이터 - 는 온도에 따라 그 값이 변합니다.
그래서 온도에 따른 변화를 보정하기 위해 온도센서가 자리잡고 있는 것이지요.
뒷면에는 CR2032 버튼 전지를 끼울 수 있는 플라스틱이 존재합니다.
이는 전원이 차단되더라도 "시간을 기억" 하기고 있기 위한 것이지요.
이 건전지 한개로 몇년은 쓴다고 하네요.
4. Layout
배선은 일반 IIC 배선과 동일합니다.
SLA 은 A4에, SCL은 A5 이죠.
DS3231 | Arduino Nano
-------------------------
VCC | 3.3V
GND | GND
SDC | A5
SDA | A4
-------------------------
SSD1306 | Arduino Nano
-------------------------
VCC | 3.3V
GND | GND
SDC | A5
SDA | A4
-------------------------
실재 배선 모양입니다.
I2C의 특성상, 다른 센서 / 부품들 중, I2C 방식이면 arduino 의 동일한 pin 에 꼽아도 따로 인식 됩니다.
이는 각 device 가 가지는 address 가 다르기 때문이지요.
이는 I2C Scanner 를 이용해서 살펴보면, 각각 따로 인식하는 것을 알 수 있습니다.
아래에서 0x3c 는 OLED 이고, 0x68 이 DS3231 입니다.
추가로 나오는 0x57 은 AT24C32 EEPROM 입니다.
여기서 이상한 점은 0x5f 라는 address 입니다.
무얼까... 답을 찾지는 못했지만, 찾는 와중에 한가지 새로운 사실을 알게 됩니다.
5. EEPROM
EEPROM 으로는 ATmega 사의 AT24C32 이 쓰입니다.
이것의 실제 chip 번호는 ATML332 라고 적혀 있습니다.
- https://www.kynix.com/Detail/447536/ATMLH745.html
그렇습니다. EEPROM 이 original 이 아니고 fake 제품인 것이죠.
그러나 제품 구동은 정상적으로 돌아갑니다.
100% original chip 과 동일하지 않기 때문에 보다 복잡한 작업을 시키면 정상적으로 동작하지 않을 지도 모릅니다.
여튼, 앞으로 싼 부품은 좀 걸러야 할지도 모르겠네요.
6. Library 등록
인터넷에 돌아다니는 source 를 등록해서 사용할 수 있지만,
IDE 에서 지원해주는 Library 등록 기능을 이용하여 Example source 를 등록해 봅니다.
우선 IDE 메뉴에서 "Sketch > Add File... > Manage Libraries..." 를 선택합니다.
이건 이제 매번 써먹는 방법이지요?
Libarry Manager 의 검색창에서 "ds3231" 을 쳐서 검색합니다.
그러면 여러가지 source 들이 나오는데, 왠만하면 제일 위에 나오는 것을 선택하면 됩니다.
아래 그림처럼 adafruit 에서 만든 library 이니, 쓸만 할껍니다.
이렇게 하면 IDE 메뉴의 "File > Examples > DS3231" 항목이 생기고 sample source 를 이용할 수 있습니다.
6. sketch - 시간 설정
인터넷에 돌아다니는 source 를 등록해서 사용할 수 있지만,
위에서처럼 Arduino IDE 의 Library Manager 를 통해서 얻은 소스를 활용해 봅니다.
일단 시간을 입력합니다.
소스에 보이듯이 Serial Monitor 에 "YYMMDDwHHMMSS" 를 넣고, 마지막에 "x" 를 붙이면 설정됩니다.
------------------------------------------------
YYMMDDwHHMMSS, with an 'x' at the end
------------------------------------------------
/*
Sets the time and prints back time stamps for 5 seconds
Based on DS3231_set.pde
by Eric Ayars
4/11
Added printing back of time stamps and increased baud rate
(to better synchronize computer and RTC)
Andy Wickert
5/15/2011
*/
#include "DS3231.h"
#include "Wire.h"
DS3231 Clock;
byte Year;
byte Month;
byte Date;
byte DoW;
byte Hour;
byte Minute;
byte Second;
bool Century=false;
bool h12;
bool PM;
void GetDateStuff(byte& Year, byte& Month, byte& Day, byte& DoW,
byte& Hour, byte& Minute, byte& Second) {
// Call this if you notice something coming in on
// the serial port. The stuff coming in should be in
// the order YYMMDDwHHMMSS, with an 'x' at the end.
boolean GotString = false;
char InChar;
byte Temp1, Temp2;
char InString[20];
byte j=0;
while (!GotString) {
if (Serial.available()) {
InChar = Serial.read();
InString[j] = InChar;
j += 1;
if (InChar == 'x') {
GotString = true;
}
}
}
Serial.println(InString);
// Read Year first
Temp1 = (byte)InString[0] -48;
Temp2 = (byte)InString[1] -48;
Year = Temp1*10 + Temp2;
// now month
Temp1 = (byte)InString[2] -48;
Temp2 = (byte)InString[3] -48;
Month = Temp1*10 + Temp2;
// now date
Temp1 = (byte)InString[4] -48;
Temp2 = (byte)InString[5] -48;
Day = Temp1*10 + Temp2;
// now Day of Week
DoW = (byte)InString[6] - 48;
// now Hour
Temp1 = (byte)InString[7] -48;
Temp2 = (byte)InString[8] -48;
Hour = Temp1*10 + Temp2;
// now Minute
Temp1 = (byte)InString[9] -48;
Temp2 = (byte)InString[10] -48;
Minute = Temp1*10 + Temp2;
// now Second
Temp1 = (byte)InString[11] -48;
Temp2 = (byte)InString[12] -48;
Second = Temp1*10 + Temp2;
}
void setup() {
// Start the serial port
Serial.begin(57600);
// Start the I2C interface
Wire.begin();
}
void loop() {
// If something is coming in on the serial line, it's
// a time correction so set the clock accordingly.
if (Serial.available()) {
GetDateStuff(Year, Month, Date, DoW, Hour, Minute, Second);
Clock.setClockMode(false); // set to 24h
//setClockMode(true); // set to 12h
Clock.setYear(Year);
Clock.setMonth(Month);
Clock.setDate(Date);
Clock.setDoW(DoW);
Clock.setHour(Hour);
Clock.setMinute(Minute);
Clock.setSecond(Second);
// Give time at next five seconds
for (int i=0; i<5; i++){
delay(1000);
Serial.print(Clock.getYear(), DEC);
Serial.print("-");
Serial.print(Clock.getMonth(Century), DEC);
Serial.print("-");
Serial.print(Clock.getDate(), DEC);
Serial.print(" ");
Serial.print(Clock.getHour(h12, PM), DEC); //24-hr
Serial.print(":");
Serial.print(Clock.getMinute(), DEC);
Serial.print(":");
Serial.println(Clock.getSecond(), DEC);
}
}
delay(1000);
}
시각을 입력하니 잘 등록되고 읽어집니다.
7. sketch - 시간 설정 + 시간 가져오기 + 온도
기본 sample 을 사용해도 되지만, 찾아다니면서 하나로 된 소스는 아래인것 같습니다.
Serial Monitor 의 입력창에 "T1124154091014" 등으로 입력하면 시각이 입력되면서,
그냥 와두면, "시간 + 온도" 를 표시해 준다.
* Tutorial – Using DS1307 and DS3231 Real-time Clock Modules with Arduino
#include "Wire.h"
#define DS3231_I2C_ADDRESS 104
// SCL - pin A5
// SDA - pin A4
// To set the clock, run the sketch and use the serial monitor.
// Enter T1124154091014; the code will read this and set the clock. See the code for full details.
byte seconds, minutes, hours, day, date, month, year;
char weekDay[4];
byte tMSB, tLSB;
float temp3231;
void setup() {
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
watchConsole();
get3231Date();
Serial.print(weekDay); Serial.print(", "); Serial.print(date, DEC); Serial.print("/"); Serial.print(month, DEC); Serial.print("/"); Serial.print(year, DEC); Serial.print(" - ");
Serial.print(hours, DEC); Serial.print(":"); Serial.print(minutes, DEC); Serial.print(":"); Serial.print(seconds, DEC);
Serial.print(" - Temp: "); Serial.println(get3231Temp());
delay(1000);
}
// Convert normal decimal numbers to binary coded decimal
byte decToBcd(byte val) {
return ( (val/10*16) + (val%10) );
}
void watchConsole() {
if (Serial.available()) { // Look for char in serial queue and process if found
if (Serial.read() == 84) { //If command = "T" Set Date
set3231Date();
get3231Date();
Serial.println(" ");
}
}
}
void set3231Date() {
//T(sec)(min)(hour)(dayOfWeek)(dayOfMonth)(month)(year)
//T(00-59)(00-59)(00-23)(1-7)(01-31)(01-12)(00-99)
//Example: 02-Feb-09 @ 19:57:11 for the 3rd day of the week -> T1157193020209
// T1124154091014
seconds = (byte) ((Serial.read() - 48) * 10 + (Serial.read() - 48)); // Use of (byte) type casting and ascii math to achieve result.
minutes = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
hours = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
day = (byte) (Serial.read() - 48);
date = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
month = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
year = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0x00);
Wire.write(decToBcd(seconds));
Wire.write(decToBcd(minutes));
Wire.write(decToBcd(hours));
Wire.write(decToBcd(day));
Wire.write(decToBcd(date));
Wire.write(decToBcd(month));
Wire.write(decToBcd(year));
Wire.endTransmission();
}
void get3231Date() {
// send request to receive data starting at register 0
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); // 104 is DS3231 device address
Wire.write(0x00); // start at register 0
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7); // request seven bytes
if(Wire.available()) {
seconds = Wire.read(); // get seconds
minutes = Wire.read(); // get minutes
hours = Wire.read(); // get hours
day = Wire.read();
date = Wire.read();
month = Wire.read(); //temp month
year = Wire.read();
seconds = (((seconds & B11110000)>>4)*10 + (seconds & B00001111)); // convert BCD to decimal
minutes = (((minutes & B11110000)>>4)*10 + (minutes & B00001111)); // convert BCD to decimal
hours = (((hours & B00110000)>>4)*10 + (hours & B00001111)); // convert BCD to decimal (assume 24 hour mode)
day = (day & B00000111); // 1-7
date = (((date & B00110000)>>4)*10 + (date & B00001111)); // 1-31
month = (((month & B00010000)>>4)*10 + (month & B00001111)); //msb7 is century overflow
year = (((year & B11110000)>>4)*10 + (year & B00001111));
} else {
//oh noes, no data!
}
switch (day) {
case 1:
strcpy(weekDay, "Sun");
break;
case 2:
strcpy(weekDay, "Mon");
break;
case 3:
strcpy(weekDay, "Tue");
break;
case 4:
strcpy(weekDay, "Wed");
break;
case 5:
strcpy(weekDay, "Thu");
break;
case 6:
strcpy(weekDay, "Fri");
break;
case 7:
strcpy(weekDay, "Sat");
break;
}
}
float get3231Temp() {
//temp registers (11h-12h) get updated automatically every 64s
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0x11);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 2);
if(Wire.available()) {
tMSB = Wire.read(); //2's complement int portion
tLSB = Wire.read(); //fraction portion
temp3231 = (tMSB & B01111111); //do 2's math on Tmsb
temp3231 += ( (tLSB >> 6) * 0.25 ); //only care about bits 7 & 8
} else {
//oh noes, no data!
}
return temp3231;
}
Serial Monitor 의 결과 입니다.
8. sketch - 시간 설정 + 시간 가져오기 + 온도 + OLED
위의 소스를 조금 바꾸어 OLED 에 표시해주는 소스로 살짝 바꾸었습니다.
일주일 지난 뒤, 측정하니 여전히 잘 동작하고 있네요.
살짝 바꾼 소스 올려 봅니다.
#include "SPI.h"
#include "Wire.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
Adafruit_SSD1306 display = Adafruit_SSD1306();
#define DS3231_I2C_ADDRESS 104
// SCL - pin A5
// SDA - pin A4
// To set the clock, run the sketch and use the serial monitor.
// Enter T1124154091014; the code will read this and set the clock. See the code for full details.
byte seconds, minutes, hours, day, date, month, year;
char weekDay[4];
byte tMSB, tLSB;
float temp3231;
void setup() {
Serial.begin(9600);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // initialize with the I2C addr 0x3C (for the 128x32)
display.clearDisplay();
display.display();
delay(1000);
Wire.begin();
}
void loop() {
watchConsole();
get3231Date();
display.clearDisplay();
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.setTextSize(1);
display.print("DATE : "); display.print(weekDay); display.print(", "); display.print(date, DEC); display.print("/"); display.print(month, DEC); display.print("/"); display.println(year, DEC);
display.print("TIME : "); display.print(hours, DEC); display.print(":"); display.print(minutes, DEC); display.print(":"); display.println(seconds, DEC);
display.print("TEMP : "); display.println(get3231Temp());
display.display();
delay(1000);
}
// Convert normal decimal numbers to binary coded decimal
byte decToBcd(byte val) {
return ( (val/10*16) + (val%10) );
}
void watchConsole() {
if (Serial.available()) { // Look for char in serial queue and process if found
if (Serial.read() == 84) { //If command = "T" Set Date
set3231Date();
get3231Date();
Serial.println(" ");
}
}
}
void set3231Date() {
//T(sec)(min)(hour)(dayOfWeek)(dayOfMonth)(month)(year)
//T(00-59)(00-59)(00-23)(1-7)(01-31)(01-12)(00-99)
//Example: 02-Feb-09 @ 19:57:11 for the 3rd day of the week -> T1157193020209
// T1124154091014
seconds = (byte) ((Serial.read() - 48) * 10 + (Serial.read() - 48)); // Use of (byte) type casting and ascii math to achieve result.
minutes = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
hours = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
day = (byte) (Serial.read() - 48);
date = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
month = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
year = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0x00);
Wire.write(decToBcd(seconds));
Wire.write(decToBcd(minutes));
Wire.write(decToBcd(hours));
Wire.write(decToBcd(day));
Wire.write(decToBcd(date));
Wire.write(decToBcd(month));
Wire.write(decToBcd(year));
Wire.endTransmission();
}
void get3231Date() {
// send request to receive data starting at register 0
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); // 104 is DS3231 device address
Wire.write(0x00); // start at register 0
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7); // request seven bytes
if(Wire.available()) {
seconds = Wire.read(); // get seconds
minutes = Wire.read(); // get minutes
hours = Wire.read(); // get hours
day = Wire.read();
date = Wire.read();
month = Wire.read(); //temp month
year = Wire.read();
seconds = (((seconds & B11110000)>>4)*10 + (seconds & B00001111)); // convert BCD to decimal
minutes = (((minutes & B11110000)>>4)*10 + (minutes & B00001111)); // convert BCD to decimal
hours = (((hours & B00110000)>>4)*10 + (hours & B00001111)); // convert BCD to decimal (assume 24 hour mode)
day = (day & B00000111); // 1-7
date = (((date & B00110000)>>4)*10 + (date & B00001111)); // 1-31
month = (((month & B00010000)>>4)*10 + (month & B00001111)); //msb7 is century overflow
year = (((year & B11110000)>>4)*10 + (year & B00001111));
} else {
//oh noes, no data!
}
switch (day) {
case 1:
strcpy(weekDay, "Sun");
break;
case 2:
strcpy(weekDay, "Mon");
break;
case 3:
strcpy(weekDay, "Tue");
break;
case 4:
strcpy(weekDay, "Wed");
break;
case 5:
strcpy(weekDay, "Thu");
break;
case 6:
strcpy(weekDay, "Fri");
break;
case 7:
strcpy(weekDay, "Sat");
break;
}
}
float get3231Temp() {
//temp registers (11h-12h) get updated automatically every 64s
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0x11);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 2);
if(Wire.available()) {
tMSB = Wire.read(); //2's complement int portion
tLSB = Wire.read(); //fraction portion
temp3231 = (tMSB & B01111111); //do 2's math on Tmsb
temp3231 += ( (tLSB >> 6) * 0.25 ); //only care about bits 7 & 8
} else {
//oh noes, no data!
}
return temp3231;
}
동영상도 올려 봅니다.
FIN
DS3231 에 대해서는 이야기 할 내용이 더 있어서 2편에서 더 다루어 보겠습니다.
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1. 이제는 transistor 까지 왔다
이 취미를 하다 보면, 당연히 여기까지 오게 되어 있습니다.
어쩌면 늦은 감이 없지 않아 있죠.
그렇습니다. 트랜지스터 입니다. 짜잔~!
트랜지스터는 오늘날의 IC 칩이 나오게 된 기초 소자였으며,
현재의 전자혁명을 가져오게 한 근본되는 소자 입니다.
트랜지스터는 두가지 역할이 있습니다.
- 증폭
- on/off 스위치
자세한 동작 원리는 internet 에 흘러 넘치므로 특별히 여기서는 다루지 않을께요.
2. 구매
오늘도 예외없이 AliExpress 의 바다를 헤엄칩니다.
가장 널리 쓰이는 트랜지스터 소자 중, 그 두가지가 BC547, BC557 이라고 하네요.
* (50Pcs/lot)BC547+BC557 Each 25Pcs BC547B BC557B NPN PNP Transistor TO-92 Power Triode Transistor kit Bag
여러 종류가 한묶음으로 파는 판매자도 있어, 아래 제품도 함께 구매합니다.
* 170PCS Transistor Assorted Kit S9012 S9013 S9014 9015 9018 A1015 C1815 A42 A92 2N5401 2N5551 A733 C945 S8050 S8550 2N3906 2N3904
3. 기호 읽기
트랜지스터에 씌여 있는 숫자 및 기호 읽는 방법은 아래와 같습니다.
* Reading_Transistor_Markings.pdf
즉, 소재의 종류, 사용처, 그리고 연번 순서네요.
예로, BC547 은 다음과 같은 성질을 갖는 것이죠.
- B : Sillicon
- C : Transistor - audio frequency, low power
- 547 : Serial number
아주 자세한 specification : https://components101.com/bc547-transistor-pinout-datasheet
좀더 전기적인 특성은 위의 spec. sheet 를 봐야겠지만, 씌여진 내용으로만 봐도 실리콘으로 만들어진
라디오에 적합한 트랜지스터라는 것을 알 수 있습니다.
위의 PDF 에도 설명이 잘 되어 있지만,
좀더 보기 쉽게 만들어진 웹사이트가 있어서 그 내용을 출처와 함께 여기에 남깁니다.
* Transistor & Diode Numbering Codes
4. 도착 및 확인
전기적인 특성 모두를 트랜지스터에 표기된 숫자 및 기호만으로는 알 수가 없어,
transistor tester 를 이용하여 보여주는 값들을 정리해 봅니다.
분명 트랜지스터를 가지고 놀게 되면 이 data 가 요긴하게 쓰일꺼라 생각합니다.
BC547 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 351 | 3.3mA | 651mV | 4uA | 2uA |
BC557 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 393 | 3.6mA | 659mV | 1uA | - |
S9012 (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 272 | 2.5mA | 654mV | - | - |
S9013 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 144 | 1.4mA | 617mV | 2uA | 5uA |
S9014 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 336 | 3.1mA | 651mV | 4uA | 2uA |
S9015 (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 362 | 3.4mA | 646mV | - | - |
S9018 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 106 | 0.99mA | 717mV | 2uA | 5uA |
A1015 (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 305 | 2.8mA | 642mV | - | - |
C1815 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 373 | 3.5mA | 651mV | 4uA | 2uA |
A42(KSP42) (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 157 | 1.5mA | 607mV | 1uA | 4uA |
A92(KSP92) (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 140 | 6.2mA | 648mV | - | - |
2N5401 (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 194 | 1.8mA | 633mV | - | - |
2N5551 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 127 | 1.2mA | 620mV | 5uA | 2uA |
A733 (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 252 | 2.3mA | 655mV | - | - |
C945 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 351 | 3.3mA | 652mV | 4uA | 2uA |
S8050 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 226 | 2.1mA | 594mV | 1uA | 2uA |
S8550 (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 301 | 2.8mA | 643mV | - | - |
2N3906 (BJT-PNP)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | ------------------------------------- | 185 | 1.7mA | 643mV | - | - |
2N3904 (BJT-NPN)
| hFE | Ic | Ube | ICEO | ICEs | -------------------------------------- | 370 | 3.4mA | 657mV | 7uA | 4uA |
FIN
트랜지스터 한아름이 있으니, 마음이 풍족하군요!
어떤 프로젝트를 하든 바로 확인해 볼 수 있는 부품이 생겼습니다.
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1. 스위치, 스위치, 스위치...
전자 공작(?) 을 하다 보면, 스위치 부품이 필요할 때가 옵니다.
저의 경우는 ESP8266 의 firmware 올릴 때가 그 때였네요.
* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 1
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-1
2. 구매
우리의 친구 AliExpress 에서 검색해 봅니다.
빵판에서 사용할 수 있는 버튼을 찾아보니 아래 제품이 나오네요.
이 스위치는 눌렀다가 힘을 빼면 접점이 없어지는 스위치 입니다. 보통 PC 의 reset 버튼 같은거죠.
영어 명칭은 "tactile button" 이라고 합니다.
* Smart Electronics Tactile Push Button Switch Momentary 12*12*7.3MM Micro Switch Button + 5 Colors Tact Cap
위는 OMRON 사의 B3F-4055 의 카피품 입니다.
참고로 ORMON 사의 B3F 형식의 스위치 설명서 입니다.
내구성은 차이가 나겠으나, 기본 동작용으로 사용하기엔 이만한게 없을것 같습니다.
또다른 제품은 10가지 각종 스위치가 들어가 있는 제품입니다.
SMD 실장용도 들어가 있네요.
* Smart Electronics 10 Kinds of Tactile Switches Push Button SMD Tact Switch Switch 100pcs
PC의 전원처럼 한번 꾹~ 누르면 회로적으로 short 되었다가,
다시 누르면 open 되는 스위치부터, 자동차 remote key 처럼 손끝으로 눌림이 느껴지는 SMD 스위치까지 다양하게 들어 있습니다.
이게 1.90 USD 라뉘~~~. 여기에 무료 배송은 덤.
3. 도착
배송기간이 거진 한달이 되는거 빼곤 잘 도착했습니다.
4. 각 스위치의 모양
우선 tactile 버튼 입니다.
한놈은 다리가 구부러져서 왔네요.
대충 벌려서 빵판에 눌러주면 적당한 크기로 알아서 펴 집니다.
누를 때 스위치같이 느껴지려면 모자를 씌워주면 됩니다.
윗면의 돌기가 모자의 갈고리에 이쁘게 맞춰서 들어갈 수 있도록 설계되어 있습니다.
물론 쉽게 제거도 가능합니다.
참 아기자기 한 스위치 입니다.
요놈은 SMD 방식으로 기판 위에 실장되는 tactile button 입니다.
대충 눌러도 되면서 SMD 방식으로는 이게 많이 쓰이는것 같습니다.
아두이노의 reset 스위치에도 이게 쓰이는것 같아요.
위의 tactile button 의 다리가 긴 버전입니다.
through hole 에 끼워서 납땜할 수 있도록 다리가 길게 되어 있습니다.
물론 사진에서처럼 빵판에 끼워서도 사용 가능합니다.
다음은 desktop 의 case 에 가장 많이 쓰이는 스위치 입니다.
한번 누르면 눌려진 상태로 고정되는 (close) 스위치와,
reset 버튼처럼, 누르는 힘이 빠지면 바로 올라오는 (tactile) 스위치 입니다.
눌렀을 때, 어디가 새로 closed 되는지 확인해 보니, 양쪽을 마주보는 6개의 다리 중에서
대각선 다리끼리 스위치를 눌렀을 때 쇼트 됩니다.
왜 다리가 6개인지는 아직 잘 모르겠습니다.
위의 스위치는 슬라이드로 on/off 기능하는 스위치 입니다. 많이 쓰이는거죠
아래는 tactile button 인데, 기판을 관통해서 납땜하는 버전입니다.
아래부터는 SMD 형식입니다..
다리가 4개짜리도 있고, 2개짜리도 있고.
헤드가 많이 튀어 나온 것도 있고, 조금만 튀어 나온것도 있고.
납작한 것도 있고.
위의 버튼은 arduino nano 의 중국 copy 버전에서 자주 보는 버튼이네요. :-)
5. 스위치 가족
한데 모아서 찍어봤습니다.
이제 swich 나 button 은 추가로 구매할 일은 거의 없겠죠?
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1. 시작
아두이노에 연결해서 사용할 수 있는 저가의 Wi-Fi 모듈로는,
유명한 Espressif Systems 사의 ESP8266 와, Ai-Thinker 사의 ESP-01 모듈이 있습니다.
다른 여타 sensor 나 module 처럼 금방 사용할 수 있겠지 하고 덤볐다가, 지옥이 열렸습니다.
* ESP8266
- https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266
저가이면서 Wi-Fi 구성이 된다니, 신기할 따름입니다.
바로 구매하여 확인해 봅니다.
2. 구매
AliExpress 에서 쉽게 검색이 됩니다.
외형이 살짝 다른 두 종류가 있어서 두가지 모두 구입해 봅니다.
한개는 8Mb flash memory 라고 하는군요.
* ESP-01, ESP8266,WIFI module 8Mb flash memory
- https://www.aliexpress.com/item/WIFI-module-ESP-01-ESP8266-8Mb-flash-memory/32733744011.html
* Upgraded version ESP-01 ESP8266 serial WIFI wireless module wireless transceiver ESP01 ESP8266-01
3. 외형
모양은 이렇게 생겼습니다.
제조사는 다르지만 기본 chip 및 구성은 거의 동일합니다.
위의 그림에서 8Mbit Flash 라는 제품이 밑에 보이는 것인데,
memory chip 두께가 살짝 더 두꺼워 보입니다.
평범한 뒷모습.
4. Pin 배열
Pin out 이 2열로 되어 있어서, 빵판에서 그냥 꼽으면 short 가 발생합니다.
점퍼선으로 연결해도 되지만 깔끔하지 못할 뿐더러 연결시 자꾸 헷갈리기도 합니다.
Wi-Fi 모듈 보드 한쪽이 안테나를 형성하고 있어서,
이렇게 한쪽으로 모두 pin 을 모아야 하는 것은 이해가 갑니다만 빵판에서는 최악입니다.
꽤나 불편합니다.
AliExpress 에서 우연하게 breadboard 에서 편하게 사용할 수 있도록 해주는 adapter 를 발견하였습니다.
* 2PCS For ESP-01 Esp8266 ESP-01S Model Of The ESP8266 Serial Breadboard Adapter To WiFi Transceiver Module Breakout UART Module
아래는 실재 사용한 사진입니다.
수직을 수평으로 피면서 양쪽으로 pin 들을 분리해주는
이 adapter 를 사용하면, 이쁘게 양쪽으로 pin 들을 구분해 줍니다.
여러분들도 꼭 구입해 보아요.
5. 먼저 알고 있어야 할 것들 - BAUD RATE
ESP8266 은 쉽게 접근할 수 있는 모듈이 아닙니다.
값싸고 성능이 괜찮은 대신, 문제 없이 구동시키려면 몇 가지 조건이 충족되어야 합니다.
이런 배경지식 없이 덥볐다가 시행착오에 꽤 많은 시간을 쏟아 부어야 했습니다.
거의 모든 ESP8266 모듈들은 공장 출하시 UART serial IO 속도가 115200 으로 정해져 있습니다.
Arduino Mega 와 같이 HW Serial 이 두개면 문제가 없습니다.
단, Arduino Uno/Nano 의 경우, 하나밖에 없는 HW Serial 을 USB 연결용으로 사용해 버리므로 문제가 됩니다.
결국, Arduino Uno/Nano 는 ESP8266 와 SoftwareSerial 로 연결되어야 하나,
SoftwareSerial 은 115200 처럼 높은 baud rate 를 지원하지 않습니다.
그래서 연결하려는 arduino 가 Uno/Nano 라면, BAUD RATE 를 변경해 줄 필요가 있습니다.
다음은 AT 명령어를 이용하여 통신 속도를 변경하는 방법 입니다.
AT+UART_DEF= baudrate , databits , stopbits , parity , flow control
보통 9600 으로 설정시 다음과 같은 명령어를 사용합니다.
AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0
여기서 주의할 점은, ESP8266 에 구워진 AT 명령어 firmware 버전에 따라 사용하면 안되는 명령어들이 있습니다.
"AT+CIOBAUD=9600" 나 "AT+IPR=9600" 는 일시적으로만 동작되거나 ESP8266 을 벽돌로 만들어 버릴 수도 있습니다.
그러므로, 항상 최신버전의 AT firmware 를 먼저 굽고 사용해야 합니다.
firmware upgrade 에 대해서는 아래에서 자세하게 다룹니다.
6. 먼저 알고 있어야 할 것들 - 충분한 전류
ESP8266 모듈은 전력을 많이 소비합니다. 250mA 정도는 사용한다고 하네요.
ESP8266 구동에 필요한 3.3V 를 지원하기는 하지만,
200mA 이상 나오지 않는 Nano 의 3.3V 포트에 연결하면 정상적으로 동작하지 않습니다.
전류가 부족해서 나타나는 증상은, LED indicator 가 정상적으로 점멸하지 않다거나,
(아래 사진은 추가 전원을 이용하여 정상적으로 동작하는 모습)
AT 명령어에 대한 response 가 중구난방입니다.
전력을 충분히 공급하는 회로로는 3가지가 있습니다.
하나. arduino + level shifter
Uno 5V 포트는 3.3V 포트에 비해 더 많은 전류를 지원해 주지만,
거의 300mA 에 육박하는 전류를 커버하기 위해서는 외부 전원장치가 필요하므로, 이 방법은 시도해 보지 않았습니다.
둘. 외부 전력 공급장치
아래 보이는 것처럼 외부 전력 공급장치를 사용하는 것입니다.
예전 빵판 구입시 딸려 온 것을 사용해 봤습니다.
* Hardware | MB102 Breadboard Power Supply Module 를 사용해 보자
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-MB102-Breadboard-Power-Supply-Module
셋. FTDI USB 모듈이나 그 호환 모듈
FTDI 나 CP2102 를 사용하면, 중간에 arduino 와 연결할 필요 없이 PC 와 직접 연결이 가능하며,
모듈 자체적으로 3.3V 및 충분한 전류가 공급됩니다.
저 개인적으로는 FTDI 모듈보다 CP2102 가 더 안정적인 동작을 보이는것 같습니다.
참고로 FTDI 일 경우, 장치 관리자에서 단순히 "USB Serial Port" 로 보여서 port 번호를 알 수 없습니다.
(Arduino IDE 를 띄우면 port 정보가 나오기는 함)
이는 Driver install 시에 보면, Driver 2개가 서로 연동 하면서 변경되는 port 정보를 알 필요 없이 만들어주기 위한 방법으로 보입니다만,
저에겐 오히려 귀찮은 방식입니다.
반면 CP2102 일 경우, 포트번호가 표시되므로, putty 를 이용하여 serial 접속시 포트번호를 지정할 수 있습니다.
앞으로 ESP8266 에 관련된 확인은 CP2102 를 가지고 진행하겠습니다.
7. 먼저 알고 있어야 할 것들 - 최신 firmware
AliExpress 를 통해서 구매한 firmware 들은 2015년 이전 버전을 그대로 적용해서 출하하고 있습니다.
Firmware 버전이 너무 낮으면, 대응되는 명령어도 적을 뿐더러 뭔가 많이 불안한 반응을 보입니다.
가능하면 최신 버전으로 flash 해줘야 마음이 편합니다.
Ai-Thinker 사에서 최신 firmware 라고 올라와 있는 것을 간단하게 flash 해서 update 한 결과 입니다.
여기까지 오는데 8개월 걸렸네요.
그렇습니다.
결국 이 ESP8266 을 잘 쓰려면, firmware flash 를 잘 해놓는게 가장 기본이 됩니다.
그러기 위해서는 충분한 전류를 공급하는 전원도 구비해야 하는 것 이구요.
8. 먼저 알고 있어야 할 것들 - flash 파일
Flash 파일은 몇가지 종류와 버전이 존재합니다.
Espressif Systems 사에서 공개한 일반적인 버전의 flash file 과, Ai-Thinker 사가 공개한 flash file 이 있습니다.
오늘 flashing 하려는 것은 Ai-Thinker 사의 Wi-Fi 모듈이므로, 해당 모듈용 최신 파일을 준비합니다.
* ESP8266 最新SDK发布
- http://wiki.ai-thinker.com/esp8266/sdk
- 
ai-thinker_esp8266_dout_aicloud_v0.0.0.6_20170517.7z
압축을 풀면 몇가지 버전이 나오는데, 저는 8Mbit 인것 같아서, 작은 사이즈의 8Mbit 을 사용합니다.
또한 flashing 할 때, flash file 별로 메모리상의 주소를 지정해 줘야 합니다.
다행히 Ai-Thinker 사는 한 뭉탱이로 flash file 을 만들어 놔서, 주소가 메모리 첫번째 부터 쓰게끔 "0x00000" 을 지정하면 됩니다.
다른 버전과 좀더 복잡한 내용은 다음 post 에서 다루도록 하겠습니다.
(내용이 너무 넘처남...)
9. 먼저 알고 있어야 할 것들 - flash tool
Firmware upgrade 를 위한 flash tool 로는 몇가지가 있지만,
저는 "Espressif Systems" 사에서 공개하고 있는 "FLASH_DOWNLOAD_TOOLS" 가 사용하기 편했습니다.
* FLASH_DOWNLOAD_TOOLS V3.6.4
- flash_download_tools_v3.6.4_0.rar
* FLASH_DOWNLOAD_TOOLS V2.4
- FLASH_DOWNLOAD_TOOLS_v2.4_150924.7z
V3.6.4 에서는 baud rate 가 기본 115200 이상만 지원합니다.
만일 arduino 와 연결을 위해 9600 으로 낮추게 설정 했을 경우에는 firmware 를 upgrage 하기 위해 AT+UART_DEF 를 사용해야 하나,
혹시 그 firmware version 이 낮아서 이 command 를 못 알아먹을 경우에는 방법이 없습니다.
그럴 때에는 version 이 낮아서 조금 찜찜하기는 하나, 9600 을 지원하는 V2.4 를 사용하면 됩니다.
이제 "어떻게" 잘 firmware flash 를 하는지를 알아봐야겠습니다.
10. Firmware flashing 회로
Flashing 을 위한 회로는 몇가지가 있지만, 저는 아래 글을 참고하였습니다.
* Update the Firmware in Your ESP8266 Wi-Fi Module
- https://www.allaboutcircuits.com/projects/update-the-firmware-in-your-esp8266-wi-fi-module/
CH_PD 핀에 전원 인가 시 필히 저항을 달았으며,
RST 에 reset switch 와 GPIO0 에 flash 용 swtich 를 달았습니다.
똑딱이 스위치를 이 회로를 구성하기 위해서 구입했더랬습니다!!!
* Hardware | 스위치 부품 구매하기
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-buying-switch-components
스위치의 사용법은 다음과 같습니다.
1. RST 의 스위치를 누른다.
2. FLASH 의 스위치를 누른다.
3. RST 의 스위치에서 손을 뗀다.
4. FLASH 의 스위치에서 손을 뗀다.
5. Flash program 에서 "시작" 을 누른다.
안정적으로 전원이 공급되므로 LED 가 정상으로 점등, 점멸 합니다.
11. Firmware flashing
굳이 V2.4 을 이용하여 flash 하였습니다.
위에서 열거한 방법을 반복해 보자면, 아래처럼 진행하면 됩니다.
1. RST 의 스위치를 누른다. 2. FLASH 의 스위치를 누른다. 3. RST 의 스위치에서 손을 뗀다. 4. FLASH 의 스위치에서 손을 뗀다. 5. Flash program 에서 "시작" 을 누른다.
여기까지 오는데 8개월이 걸렸습니다.
눈물좀 훔치겠습니다... ㅠ.ㅠ
정상적으로 진행되는 과정의 스샷 입니다. 5% 진행되었을 때 캡춰했네요.
아래는 flash start 누른 후의 화면들을 캡춰 했습니다.
여러가지 확인하는 과정들이 있네요.
동영상으로 떠 봤습니다.
지금 다시 봐도 감격스럽네요.
12. ESP8266 에 console 로 접속하기
PC 에서 console 접속하려면 terminal 어플이 필요합니다.
여기서는 open source 이면서 사용하기 편한 putty 를 이용했습니다.
* Download PuTTY: latest release (0.70)
- https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html
이제 문제없이 접속이 되니, putty 를 통해서 serial port 로 연결합니다.
AT 를 치고, Ctrl + M, J 하면 타이핑한 내용이 ESP8266 에 전송되고 그 결과를 보여줍니다.
접속 mode 라던지, 현재 상태, 그리고 집에서 쓰는 Wi-Fi AP 에서 할당받은 IP 를 확인해 봤습니다.
(따로 AT+CWJAP 이라는 command 를 통해서 접속하는 과정이 필요)
위에서 마지막에 나오는 "192.168.123.135" 이 ESP8266 이 할당받은 IP 입니다.
ESP8266 은 내부에 web server 를 탑재하고 있어서 browser 를 통해서도 접속이 가능합니다.
이 외에 여러가지 AT command 들이 있습니다만,
글이 너무너무 길어지기에 오늘은 간단한 결과 들만 올려 봅니다.
(누차 이야기 하지만, 여기까지 오는데 8....)
13. ESP8266 에 web 으로 접속하기
브라우저에서 접속해본 스샷입니다.
몇가지 설정을 web 을 통해서도 수정할 수 있게 되어 있네요.
아래는 web 에서 제공하는 "REBOOT" 버튼을 클릭하고 얻은 결과 입니다.
정상적으로 잘 동작 합니다.
FIN
오랜 시행착오의 시간이 지나갔습니다. (사실 주말 가끔밖에 시간이 안나서...)
ESP8266 은 기능이 다양하고 강력한 대신, 길들여서(?) 사용하기가 여간 까다롭지 않습니다.
배경 지식도 많이 필요하구요.
다른 블로그 글들을 보면, 다들 쉽게 하던데 왜 나는 이렇게 어렵게 하는지 모르겠습니다.
이왕 여기까지 온거, 완벽하지는 않지만 납득이 가는 선까지 정리해 보고자 합니다.
다음 포스트에서는 나머지 이야기들을 정리해 보겠습니다.
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1. Arduino 를 실제로 만들어 보자
PCB를 직접 만들어 보고자 이곳저곳을 찾아 다니던 중,
BinGoon 이라는 분의 블로그를 알게 되었습니다.
* BinGoon 의 소소한(?) 일상
여기서 보게된 Arduino 직접 제작기.
- http://binworld.kr/25?category=494229
원래 PCB 부터 설계, 프린팅부터 하는게 진정한 DIY 이긴 하지만, 준비할게 너무 많은지라
블로그에 안내된 대로 Arduino PCB를 무료로 보내주는 분에게 부탁하여 PCB 만 따로 받기로 합니다.
* Board Lab (Board Free)
2. Arduino 의 역사
Arduino 를 처음 시작할 때도 그랬지만, 그 종류가 많아 초보자가 처음 선택하기란 쉽지 않습니다.
자료를 찾고 알아가는 재미도 있지만, 처음에는 막막하더군요.
무료 PCB 주문을 위해, 어떤 Arduino 를 할 것인지 선택함에 있어서도 다시금 고민이 됩니다.
그래서 이번에 좀더 체계적으로 알아보기로 합니다.
기본적인 정보는, 아래 Wikipedia 를 참고했습니다.
* List of Arduino boards and compatible systems
- https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Arduino_boards_and_compatible_systems
제작에 앞서 기준이 되는 것은 "최신 업그래이드 된 버전의 Arduino" 였습니다.
Arduino 도 햇수가 지나면서 최적화 되고, 새로운 버전들이 생겨났거든요.
이왕 만들꺼면 최적화가 가장 많이 이루어전 최신 arduino 로 하는게 좋다는 생각이었습니다.
과거 발전사를 한눈에 보려면 아래 arduino 사이트를 보면 됩니다.
* Arduino Older Boards
- https://www.arduino.cc/en/Main/Boards
위의 Wikipedia 와 Arduino 두 사이트를 보고 정리된 발전 수순은 대략 다음과 같습니다.
(많이 쓰이는 메인 스트림 기준으로)
NG --> Diecimila --> Duemilanove --> Uno --> Leonardo --> Zero
Zero 는 2015년부터 정식 릴리즈 되었지만, 사양이 넘사벽이고 DIY 하기엔 너무 부품이 많습니다.
또한 무로 PCB 사이트에서도 제공되는 리스트에 포함되어 있지 않습니다.
그럼 Duemilanove / Uno / Leonardo 정도로 좁혀지는군요.
3. Arduino 중에서 어떤걸 선택해야 할까?
이제 하나씩 알아봅니다.
* Arduino Duemilanove
- https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardDuemilanove
* 제작 연도 : 2009
* CPU : ATmega328P
* USB chip : FTDI FT232R
* USB socket : USB 1.0 Standard Type B
Improved : automatically switching between USB and external power, eliminating jumper
* ARDUINO UNO REV3
- https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3
* 제작 연도 : 2010
* CPU : ATmega328P
* USB chip : ATmega16U2
* USB socket : USB 1.0 Standard Type B
This uses the same ATmega328 as late-model Duemilanove, but whereas the Duemilanove used an FTDI chip for USB, the Uno uses an ATmega16U2 (ATmega8U2 before rev3) programmed as a serial converter.
* ARDUINO LEONARDO WITH HEADERS
- https://store.arduino.cc/usa/arduino-leonardo-with-headers
* 제작 연도 : 2012
* CPU : ATmega32U4
* USB chip : USB controller built-in at CPU
* USB socket : USB 2.0 Micro B
The Leonardo uses the Atmega32U4 processor, which has a USB controller built-in, eliminating one chip as compared to previous Arduinos.
참고로 compact version 인 Nano 도 확인해 봅니다.
* ARDUINO NANO
- https://store.arduino.cc/usa/arduino-nano
* 제작 연도 : 2008
* CPU : ATmega328
* USB chip : FTDI FT232R
* USB socket : USB 2.0 Mini B
역시 제작년도가 가장 최근(?) 인 2012년에다가 USB chip 이 내장되어 있어서 깔끔하며,
USB socket 도 휴대폰 충전용으로 가장 많이 쓰이는 USB micro B 인 "Leonardo" 로 결정합니다.
4. 선택의 재고
Leonardo 로 선택했지만, 몇가지 마이너한 문제가 있습니다.
* 제공되는 PCB 의 형태
BoardFree 에서 제공되는 Leonardo 의 부품들은 SMD 형태가 아니라,
예전 라이오 공작시 사용되는 큰 부품들을 사용할 수 있도록 제작되었습니다.
향후 여러가지 PCB를 직접 제작하여 회로를 꾸밀 때,
부품을 SMD 로 많이 준비하려 하려던 차라 이와 맞지 않습니다.
또한 왠일인지 USB socket 이 USB 1.0 Standard Type B 입니다.
결국 대상에서 제외할 수밖에 없네요.
* chip 실장의 난위도
실제로 납땜하게 되면 아래와 같은 모습이 되는데, 좋은 플럭스와 납땜 팁이 필요합니다.
결국 무난하게 "Duemilanove" 가 가장 적당해 보이는군요.
BoardFree 에서는 2가지의 PCB 를 보내주므로 "Nano" 도 함께 부탁하기로 합니다.
USB socket 은 micro USB 로 변환시켜주는 부품을 찾아서 해결해 보기로 합니다.
이 파일을 통해서 회로를 볼 수 있습니다.
또한 export 를 통하여 part list, 즉 부품 리스트도 뽑아볼 수 있습니다.
간단한 사용법은 다음에 오는 포스트에서 설명하겠습니다.
* Software | 회로설계 프로그램 EAGLE
- http://chocoball.tistory.com/entry/Software-circuit-design-EAGLE
위의 방법을 통해 만들어진 Duemlianove 와 Nano 의 부품 리스트 입니다.
arduino-duemilanove-part-list.txt
짜잔~ Duemilanove 와 Nano 의 PCB 입니다.
무료라서 기대하지 않아 그랬는지, 처음 받고나서 놀랬습니다.
품질이 예상 이상으로 좋았습니다. 쓰루홀도 정확했고, 프린딩도 좋았습니다.
무엇보다도 두께가 1.7mm 로 상당히 두껍습니다. 이렇게 좋은 품질일줄은 몰랐네요.
또한번 이자리를 빌어 감사의 말씀 드립니다.
앞면입니다.
뒷면입니다. 볼수록 깔끔하네요.
왼쪽 윗부분은 전원부 입니다. 아름답네요.
Nano 의 PCB 입니다.
------------------------------------------------------------------------------------------------------- | name | value | type | ------------------------------------------------------------------------------------------------------- | C1, C4, C5, C8, C9, C10, C11, C12, C13 | 100nF | 0805 SMD | | C2, C3 | 22pF | 0805 SMD | | C6, C7 | 100uF 35V | Aluminum Electrolytic Capacitor | ------------------------------------------------------------------------------------------------------- | R1, R10, R11 | 10k Ohm | 0805 SMD | | R4, R5, R6, R7, R8, R9 | 1k Ohm | 0805 SMD | | L, PWR, RX, TX | LED | 0805 SMD | ------------------------------------------------------------------------------------------------------- | D1 | M7 (1N4007) | Rectifier Diode | | F1 | 500mA 15V | L1812 Resetable Fuse | ------------------------------------------------------------------------------------------------------- | J1, J3 | 8 | single row female 2.54mm pitch pinhead | | J2, POWER | 6 | single row female 2.54mm pitch pinhead | | ICSP | 6 | double row male 2.54mm pitch pinhead | | S1 | B3F-10XX | OMRON B3F-10XX series switch | | X2 | DC-21MM | 5.5/2.1mm female DC power jack plug socket | | X4 | USB B type | USB B type female socket | ------------------------------------------------------------------------------------------------------- | IC1 | ATMEGA328P-PU | DIP28 8-bit Microcontroller | | IC2 | FT232RL | SSOP28 USB UART interface IC | | IC4 | MC33269D-5.0 | 5V 800mA LDO voltage regulator | | IC5 | LM358D | SOP8 Op Amp | | Q2 | 16MHz | HC-49S crystal oscillator | | T1 | NDT2955 | SOT-23 MOSFET | ------------------------------------------------------------------------------------------------------- | R2 | 100_NM | no need to implement "no-mount" | | RESET-EN | jumper | "auto-reset" on ATmega168 | | X3 | JP4 | use like FTDI breakout board | -------------------------------------------------------------------------------------------------------
위에서 R2, RESET-EN, X3 과 관련한 부품은 실제로 실장할 필요는 없습니다.
이제 구매를 진행하고 납땜을 하면 되겠습니다.
Nano 부품 구입은 이번 프로젝트에 회사 동료를 한명 꼬셨으니, 그 분이 구입하도록 해야겠습니다. :-)
물론 제가 구입한 Duemilanove 부품은 2개 이상씩 구입했으니 나누면 됩니다.
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1. firware upgrade
모든 기기는, 그 동작의 기본이 되는 firmware 가 있습니다.
저번에 만들어 봤던 Safecast bGeigie nano 도 firmware 가 있으므로 upgrade 해봅니다.
지금까지 bGeigie nano 에 대해서는 다음 포스트들을 읽어보세요.
* Hardware | Safecast bGeigie Nano 를 조립해 보자 - 1
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Safecast-bGeigie-Nano-1
* Hardware | Safecast bGeigie Nano 를 조립해 보자 - 2
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Safecast-bGeigie-Nano-2
* Hardware | bGeigie Nano 의 battery 를 업그레이드 해보자
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-bGeigie-Nano-battery-upgrade
* Hardware | bGeigie Nano 를 이용하여 방사능을 측정해 보자
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-bGeigie-Nano-checking-radiation
참고로 firmware upgrade 하기 전에는 1.3.4 입니다.
사용된 환경은 Mac 입니다.
아무래도 unix based OS 이고, arduino / FTDI 사용시 반응이 빠릿빠릿 해서 입니다.
2. FTDI driver
우선 FTDI for mac 드라이버를 인스톨 합니다.
위 링크에서 최신 driver 를 다운로드 받아서 설치합니다.
정식 명칭은 FTDI USB Serial Driver 군요.
3. AVR 설치
아래 링크에서 다운로드 받아서 설치합니다.
오랜만에 Mac 에서 설치작업을 해보는군요.
2013년에 나온게 최신버전인가 보군요.
4. FTDI 연결하기
bGeigie nano 의 중앙 처리장치인 arduino FIO 옆에 pinout 이 있습니다.
firmware 업그래이드를 위해 마련된 FTDI 연결 포트입니다.
신기하게도 알리에서 구입한 FTDI breakout board 의 pinout 과 순서가 완벽히 일치합니다.
RX/TX 도 서로 엇갈리게 되어 있고, Vcc / GND 등 모두 짝이 맞춰져 있습니다.
참고로, firmware update 시의 주의사항 입니다.
NOTE: The Nano power switch MUST be turned OFF before connecting (the Fio board powers from the FTDI cable)!
NOTE: If you have a BLEBee or other wireless module, it MUST be removed before reprogramming, since it shares TX/RX signals!
즉, 전원은 꼭 off 로 해 놓고, FTDI 에서 받는 3.3V 를 이용하라는 것이고,
Bluetooth 용인 BLEBee 모듈을 꼭 제거하고 실행하라는 것 입니다. 그렇지 않으면 TX/RX 가 선점되어서 통신이 시작되지 못합니다.
(삽질 하루 걸림...)
꼭! BLEBee 모듈은 제거!
FTDI 와 연결합니다.
지금까지 여러가지 해봤더니, 어느새 FTDI 를 가지고 있네요?
* Hardware | FTDI Serial Adapter 를 사용해 보자
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-FTDI-FT232RL-using
5. 최신 firmware 다운로드 및 upgrade
최신 firmware 를 다운로드 받습니다.
- wget https://github.com/Safecast/bGeigieNanoKit/raw/master/bGeigieNano.hex
파일을 다운로드 받으려고 하면, redirection 되어서 다음 화면의 링크에서 다운로드 받네요.
"bGeigieNano.hex" 가 그 최신 파일입니다.
다음 명령어로 flashing 합니다.
avrdude -DV -p atmega328p -P /dev/tty.usbserial-A50285BI -c arduino -b 57600 -U flash:w:bGeigieNanao.hex:i
USB port 는 각 기기마다 다르게 보일 터이니, ls 명령어로 우선 확인해 보고 맞는 이름을 사용하면 되겠습니다.
저의 경우는 "/dev/tty.usbserial-A50285BI" 였습니다.
짜잔~. 최신 버전인 1.4.2 로 업그레이드 되었습니다.
참고로 Windows OS 에서의 실행 결과 입니다.
나중을 위해 명령문도 기록해 놓습니다.
C:\"Program Files (x86)"\Arduino\hardware\tools\avr/bin/avrdude -CC:\"Program Files (x86)"\Arduino\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf -DV -p atmega328p -PCOM5 -c arduino -b 5700 -U flash:w:bGeigieNano.hex:i
6. 마무리
최신 firmware 로 upgrade 한 다음, microSD 및 GPS reset 을 해 줍니다.
GPS reset 은, microSD 를 뺀 다음, 부팅시켜주는 것이고,
microSD는 FAT 로 포맷하고, 필요한 파일인 "config.txt", 및 "SAFECAST.TXT" 만 root 에 copy 하고 리부팅 하면 됩니다.
FIN
거부감 없이 bGeigie nano 의 firmware 를 업그레이드 해봤습니다.
사실 microSD 카드에 logging 하는 기능이 정상 동작하지 않아, 궁여지책으로 해본 작업이었습니다.
firmware upgrade 를 해도 개선이 안되는 것을 보면, 다른 문제가 있어 보이네요.
국내에 얼마나 많은 분들이 가지고 계실지는 모르겠습니다만, 참고가 되었으면 합니다.
Update 20191228
마지막에 기술했다 시피, microSD 카드에 logging 되지 않는 현상과,
toggle switch 로 mode 를 변경시켜도 mode 가 변하지 않는 문제가 지속되었습니다.
일단, toggle switch 의 접점 문제로 인하여 mode 변경이 되지 않는게 아닌가 하여, 관련 부분 납땜을 다시 정리해 주기로 합니다.
살살 분해 합니다.
좀 많이 튀어 나온 부분이나, 납이 부족하다고 생각되는 부분을 정리해 줍니다.
이 작업 후에도 개선은 되지 않더군요... ㅠㅠ
1년 4개월이 흐른 뒤...
긴 휴가를 맞이하여 다시한번 도전하기로 합니다.
9개월 전에 새로운 firmware 가 올라 왔군요. 버전은 1.4.3.
그 전 버전이 1.4.2 였으니 마이너 업데이트 이긴 하지만, 밑져야 본전 입니다.
Firmware 업데이트 후, 되는군요... 문제가 고쳐졌습니다. ㅠㅠ
CPM 을 표시하면서 logging (microSD 에 기록) 하는 모드가 정상으로 돌아 왔습니다!!!
물론, 단순 측정 모드 (logging 하지 않음) 도 잘 되구요.
이제야 제대로 사용할 수 있으려나 합니다.
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1. MAX31865
K-Type 온도 센서를 arduino 와 연결하여 측정하는 MAX31855 은 아래 포스팅에서 가지고 놀아 봤습니다.
* Hardware | MAX31855 + K-type 온도센서 조합
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-MAX31855-Ktype
그 외의 온도센서에 대해서는 아래 포스트들을 참고해보세요.
* Hardware | AM2322 Temperature & Humidity Sensor
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-AM2322-Temperature-Humidity-Sensor
* Hardware | Arduino 비접촉 온도센서 GY-906 MLX90614
- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareArduinoMLX90614
* Hardware | Arduino BMP280 고도/온도/기압 센서
- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareArduinoBMP280
* Hardware | BME280 sensor
- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareBME280
* Hardware | DS18B20 온도센서
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-DS18B20-temperature-sensor
여기서 주의할 점은, MAX31865은 MAX31855와 제일 마지막 앞번의 digit 차이 입니다.
주문시 주의해야 합니다.
* MAX31865 : PT100 / PT1000 용
* MAX31855 : K-type 용
2. MAX31865 구입
AliExpress 에서 검색하면 아래의 링크가 가장 많이 구입한걸로 나옵니다.
바로 주문 넣습니다.
* MAX31865 SPI PT100/PT1000 RTD-to-Digital Converter Board Temperature Thermocouple Sensor Amplifier Module For Arduino 3.3V/5V
3. 도착
다른 센서들보다는 조금 높은 가격입니다.
그러나 업자는 항상 1 USD 미만으로 보내주십니다. :-)
포장은 일반적인 간단한 포장입니다.
Adafruit 제품과 거의 동일하게 만들었습니다.
Chip 을 확대해 봤습니다.
Taiwan 에서 생산된 M31865 라고 인쇄되어 있습니다.
Pin array 와 terminal 을 납땜해 줍니다.
Rref 의 저항은 431 = 430 ohm 입니다.
4. Thermocouple K-Type 구매하기
MAX31865 를 구입하면서, 거의 동시에 온도 센서도 주문에 넣습니다.
* Thermocouple K-Type Thermocouple Thermometer Probe WRNT-03 200mm*1000mm
분명히 K-Type 이라고 적혀 있습니다.
Probe 형이라 길이가 깁니다. 포장도 큼지막 합니다.
뽁뽁이로 잘 쌓여서 도착했습니다.
음? CU50?
이미 MAX31855 글에서도 CU50 에 대해서 적었습니다.
MAX31865 / MAX31855 의 개념이 없었고, K-Type / PT100 / PT1000 개념도 없이 처음 질렀던 온도계 센서 입니다.
더욱 헷갈리게 된 것은, K-Type 이라고 주문한게 CU50 이 도착해, 처음 한동안은 뭐가 문제인지 몰랐습니다.
그 뒤에 센서 및 coverter chip 종류가 다르다는걸 알았죠.
* CU50 / WRNT-03 spec.
뭘 모르면 알때까지 삽질해야 하는 것은 인생의 진리 입니다.
5. PT100 구입하기
MAX31865 는 PT100 / PT1000 용 analog to digital converter 입니다.
PT1000 은 예민하면서 실험실용으로 사용되고 있어서, PT100 을 선택합니다.
* MYLB-0-400C PT100 Type 5mm x 50mm Temperature Controller Thermocouple Probe 2 Meters
점점 진실에 접근하는 느낌이 듭니다.
도착.
포장 문제 없슴.
선은 3 wire 센서 이군요.
흠흠.
색이 다른 터미널끼리는 거의 100 ohm 의 차이를 보입니다.
이는 PT100 의 일반적인 현상이며, 더운 여름에 측정하다 보니 저항값이 조금 높습니다.
이 저항값의 변화를 가지고 온도를 측정하는 것입니다.
동일 선끼리는 거의 0 ohm 입니다.
6. Pinout / Layout
Pinout 에 대해서는 아래 Adafruit 의 링크를 참조해 보세요.
* Adafruit MAX31865 RTD PT100 or PT1000 Amplifier
- https://learn.adafruit.com/adafruit-max31865-rtd-pt100-amplifier/pinouts
MAX31865 | Arduino Micro
---------------------------
Vin | 3.3V
GND | GND
CLK | D13
SDO | D12
SDI | D11
CS | D10
---------------------------
Layout 입니다.
7. sketch
레퍼런스 소스를 이용해서 기본적인 동작 확인에 들어갑니다.
우선 Library Manager 에서 max31865 를 검색해서 install 해줍니다.
인스톨이 완료되면, "File > Examples > Adafruit MAX31865 library > max31865" 을 선택하여 소스를 로딩합니다.
아래는 sketch 입니다.
/*************************************************** This is a library for the Adafruit PT100/P1000 RTD Sensor w/MAX31865 Designed specifically to work with the Adafruit RTD Sensor ----> https://www.adafruit.com/products/3328 This sensor uses SPI to communicate, 4 pins are required to interface Adafruit invests time and resources providing this open source code, please support Adafruit and open-source hardware by purchasing products from Adafruit! Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries. BSD license, all text above must be included in any redistribution ****************************************************/ #include// Use software SPI: CS, DI, DO, CLK Adafruit_MAX31865 max = Adafruit_MAX31865(10, 11, 12, 13); // use hardware SPI, just pass in the CS pin //Adafruit_MAX31865 max = Adafruit_MAX31865(10); // The value of the Rref resistor. Use 430.0 for PT100 and 4300.0 for PT1000 #define RREF 430.0 // The 'nominal' 0-degrees-C resistance of the sensor // 100.0 for PT100, 1000.0 for PT1000 #define RNOMINAL 100.0 void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("Adafruit MAX31865 PT100 Sensor Test!"); max.begin(MAX31865_3WIRE); // set to 2WIRE or 4WIRE as necessary } void loop() { uint16_t rtd = max.readRTD(); Serial.print("RTD value: "); Serial.println(rtd); float ratio = rtd; ratio /= 32768; Serial.print("Ratio = "); Serial.println(ratio,8); Serial.print("Resistance = "); Serial.println(RREF*ratio,8); Serial.print("Temperature = "); Serial.println(max.temperature(RNOMINAL, RREF)); // Check and print any faults uint8_t fault = max.readFault(); if (fault) { Serial.print("Fault 0x"); Serial.println(fault, HEX); if (fault & MAX31865_FAULT_HIGHTHRESH) { Serial.println("RTD High Threshold"); } if (fault & MAX31865_FAULT_LOWTHRESH) { Serial.println("RTD Low Threshold"); } if (fault & MAX31865_FAULT_REFINLOW) { Serial.println("REFIN- > 0.85 x Bias"); } if (fault & MAX31865_FAULT_REFINHIGH) { Serial.println("REFIN- < 0.85 x Bias - FORCE- open"); } if (fault & MAX31865_FAULT_RTDINLOW) { Serial.println("RTDIN- < 0.85 x Bias - FORCE- open"); } if (fault & MAX31865_FAULT_OVUV) { Serial.println("Under/Over voltage"); } max.clearFault(); } Serial.println(); delay(1000); }
결과는 아래와 같습니다.
뭔가 많이 이상하군요... 뭐가 문제일까...
8. Jumper !!!
그렇습니다.
Adafruit 의 점퍼 설정을 대충 읽은 결과 입니다.
위의 글에 나와 있듯이, 미세하게 연결된 24 부분의 선을 잘라줘야 합니다.
시키는 대로 했으나 제대로 되지 않았습니다.
처음에는 CU50 으로 삽질하면서 2 wire 설정으로 납땜 했다가, 납 지워줬다가, 3 wire 설정으로 다시 납땜 했다가,
기판이 지저분해진 상태이고, 자주 인두로 지져서 기판 상태가 엉망으로 되면서 고장난게 분명하다는 결론에 도달했습니다.
(모두 합하면 10시간동안 삽질함)
9. 재구매
breakout 보드값이 비싸지만, 모든걸 다 해본 뒤라 새로운 converter 를 구입하기로 합니다.
이번에는 색이 다른것으로 구입합니다.
배송료 합하면 거의 6천원이군요... ㅠ.ㅠ
* 31865 MAX31865 RTD platinum resistance temperature detector module PT100 to PT1000
잘 도착했습니다. 얼른 시험해보고 싶습니다.
점퍼 사시의 간극이 커서 잘 납땜해야 합니다.
Rref 저항은 430 ohm 으로 동일하며, 2 4 사이에 미세하게 연결되어 있는것도 확인했습니다.
커터로 잘 그어서 절단해 줍니다.
두둥!
잘 연결하고 확인해 봅니다.
Aㅏ.....
그렇습니다. 여러 삽질을 하는 동안, 기존 breakout 기판이 고장난 것이었습니다.
그간 삽질하면서 학습한 내용을 토대로 잘 jumper 도 납땜하고, 자를껀 자르고 연결하니 한방에 성공합니다.
애증의 MAX31865 와 PT100 센서 입니다.
찬물 / 상온 물 / 뜨거운 물을 가지고 확인한 동영상 입니다.
calibration 이 필요해 보이지만, 그딴거는 나중에 기회되면 하겠습니다.
여기까지 오는것만 해도 힘들었습니다.
그래프화 시킨 그림입니다.
동작에 무리 없어 보입니다.
FIN
제가 가지고 있는 온도센서 및 converter breakout 보드는 다 확인해 봤네요.
CU50 만 빼고... 이놈은 어떻게 해야 할까요.
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1. 여름
유독 2018년의 여름은 예년보다 더욱 덥습니다.
지구 온실효과로 내년 뉴스에도, "올해도 최고 온도를 갱신했습니다!" 라는 멘트를 들을 수 있을것 같습니다.
오존층 파괴등으로 인하여 피부에 직사광선을 쬐는 것은 이제 위험한 시대입니다.
자외선 - Ultraviolet 인거죠.
위 표는 UV 세기에 따라 어떤식으로 몸을 보호해야 하는지 나타내주는 표 입니다.
더이상 선글라스는 패션이 아니군요.
2. ML8511 센서 구매
UV 를 측정해주는 아나로그 센서로는 ML8511 이 있습니다.
AliExpress 를 검색하니 아래가 가장 많이 팔렸던 제품입니다.
* GY-8511 ML8511 UVB Breakout Test Module Ray Sensor UV Detector Analog Output Module
기능은... 280-390nm 를 가장 잘 측정해 준다 합니다.
The ML8511 breakout is an easy to use ultraviolet light sensor.
The MP8511 UV (ultraviolet) Sensor works by outputing an analog signal in relation to the amount of UV light that's detected.
This breakout can be very handy in creating devices that warn the user of sunburn or detect the UV index as it relates to weather conditions.
This sensor detects 280-390nm light most effectively.
This is categorized as part of the UVB (burning rays) spectrum and most of the UVA (tanning rays) spectrum.
It outputs a analog voltage that is linearly related to the measured UV intensity (mW/cm2).
If your microcontroller can do an analog to digital signal conversion then you can detect the level of UV!
이 구간은 피부를 가장 잘 타게 만드는 구간이라고 하네요.
3. ML8511 도착
뭐 특별히 이상한 점 없이 잘 도착 하였습니다.
이렇게 생겼습니다.
다리를 납땜해줍니다.
숫자가 적힌 부분은 마무리가 되지 않은 부분이므로, 니퍼로 제거해 줍니다.
센서를 확대해 봤습니다.
금으로 된 점퍼가 모든 단자에 연결되어 있지 않은 것을 보니, 가지고 있는 성능을 완전히 구현해 놓은 것은 아닌것 같군요.
4. Layout / Pinout
Pinout 은 다음과 같습니다.
ML8511 | Arduino Micro
---------------------------
3V3 | A1 / 3.3V
GND | GND
OUT | A0
EN | A1 / 3.3V
---------------------------
SparkFun 의 다음 link 가 도움이 됩니다.
* ML8511 UV Sensor Hookup Guide
- https://learn.sparkfun.com/tutorials/ml8511-uv-sensor-hookup-guide
다만, 중국제는 pin 수가 하나 더 많아서 헷갈릴 수 있습니다.
결국 같은 pinout 이지만, 동일한 GY8511 을 사용한 다음 blogpost 가 더 도움이 되었습니다.
* GYM8511ML UV Sensor Connection To Arduino Nano
- http://twenty5nov.blogspot.com/2016/02/gym8511ml-uv-sensor-connection-to.html
Layout 은 다음과 같습니다.
5. sketch
위의 SparkFun 사이트의 소스를 사용해 봅니다.
/*
ML8511 UV Sensor Read Example
By: Nathan Seidle
SparkFun Electronics
Date: January 15th, 2014
License: This code is public domain but you buy me a beer if you use this and we meet someday (Beerware license).
The ML8511 UV Sensor outputs an analog signal in relation to the amount of UV light it detects.
Connect the following ML8511 breakout board to Arduino:
3.3V = 3.3V
OUT = A0
GND = GND
EN = 3.3V
3.3V = A1
These last two connections are a little different. Connect the EN pin on the breakout to 3.3V on the breakout.
This will enable the output. Also connect the 3.3V pin of the breakout to Arduino pin 1.
This example uses a neat trick. Analog to digital conversions rely completely on VCC. We assume
this is 5V but if the board is powered from USB this may be as high as 5.25V or as low as 4.75V:
http://en.wikipedia.org/wiki/USB#Power Because of this unknown window it makes the ADC fairly inaccurate
in most cases. To fix this, we use the very accurate onboard 3.3V reference (accurate within 1%). So by doing an
ADC on the 3.3V pin (A1) and then comparing this against the reading from the sensor we can extrapolate
a true-to-life reading no matter what VIN is (as long as it's above 3.4V).
Test your sensor by shining daylight or a UV LED: https://www.sparkfun.com/products/8662
This sensor detects 280-390nm light most effectively. This is categorized as part of the UVB (burning rays)
spectrum and most of the UVA (tanning rays) spectrum.
There's lots of good UV radiation reading out there:
http://www.ccohs.ca/oshanswers/phys_agents/ultravioletradiation.html
https://www.iuva.org/uv-faqs
*/
//Hardware pin definitions
int UVOUT = A0; //Output from the sensor
int REF_3V3 = A1; //3.3V power on the Arduino board
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(UVOUT, INPUT);
pinMode(REF_3V3, INPUT);
Serial.println("ML8511 example");
}
void loop() {
int uvLevel = averageAnalogRead(UVOUT);
int refLevel = averageAnalogRead(REF_3V3);
//Use the 3.3V power pin as a reference to get a very accurate output value from sensor
float outputVoltage = 3.3 / refLevel * uvLevel;
float uvIntensity = mapfloat(outputVoltage, 0.99, 2.8, 0.0, 15.0); //Convert the voltage to a UV intensity level
Serial.print("output: ");
Serial.print(refLevel);
Serial.print("\tML8511 output: ");
Serial.print(uvLevel);
Serial.print("\tML8511 voltage: ");
Serial.print(outputVoltage);
Serial.print("\tUV Intensity (mW/cm^2): ");
Serial.print(uvIntensity);
Serial.println();
delay(100);
}
//Takes an average of readings on a given pin
//Returns the average
int averageAnalogRead(int pinToRead) {
byte numberOfReadings = 8;
unsigned int runningValue = 0;
for(int x = 0 ; x < numberOfReadings ; x++)
runningValue += analogRead(pinToRead);
runningValue /= numberOfReadings;
return(runningValue);
}
//The Arduino Map function but for floats
//From: http://forum.arduino.cc/index.php?topic=3922.0
float mapfloat(float x, float in_min, float in_max, float out_min, float out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
}
Serial out 으로 보면 reLevel / uvLevel / outputVoltage / uvIntensity 를 아래와 같이 확인할 수 있습니다.
뭔가 와닿지 않죠?
6. OLED 로 UV Index 표시하기
Youtube 를 보니 UV Index 를 LCD 에 표현해 주는 분이 계셨습니다.
* Arduino UV Meter using the UV31A Ultraviolet Sensor
- http://www.electronics-lab.com/project/arduino-uv-meter-using-uv30a-ultraviolet-sensor/
센서와 LCD 스크린도 다르지만 컨셉은 이해할 수 있었습니다.
따라하지 아니할 수가 없네요.
저는 SSD1306 과 ML8511 을 사용해서 소스를 converting 해 봅니다.
우선 처음 부팅시 보여주는 logo 를 만드는 작업을 하였습니다.
너무 길어지니 따로 포스팅 하였습니다.
* Hardware | SSD1306 에 로고를 세겨보자
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-SSD1306-create-logo
표시해주는 UV Index 는 UV31A 센서가 기준이라, 가지고 있는 ML8511 로 하면 전혀 다른 숫자들이 나옵니다.
찾고 찾아보니, 중국에서 ML8511 을 가지고 UV Index 를 테이블화 하여 작성된 논문이 있었습니다.
* See UV on Your Skin: An Ultraviolet Sensing and Visualization System
논문 안에 기재된, 아래 테이블을 가지고 적용하면 되겠네요!
Vcc = 3.0V 이고, ML8511 은 3.3V 이지만, 소스에서 보정을 해주므로 그리 큰 문제는 되지 않을것 같습니다.
다음이 완성된 최종 sketch 입니다.
LOGO를 새기는 부분과 "else if" 를 이용한 UV Indexing 부분으로 나뉘어 있습니다.
나머지는 SparkFun 의 소스도 사용했구요. 한마디로 짜집기 버전입니다.
#include "SPI.h"
#include "Wire.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
static const unsigned char PROGMEM UVMeter[] = {
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x18, 0x03, 0x18, 0x01, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x18, 0x03, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x1C, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x80, 0x07, 0xC0, 0x07, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x0C, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xC0, 0x0F, 0xC0, 0x0E, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x0C, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xE0, 0x0F, 0xE0, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x0E, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xF0, 0x0F, 0xF0, 0x7E, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x06, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFC, 0x0F, 0xF8, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x06, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xDF, 0xFD, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x07, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x03, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x03, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x03, 0x98, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x7F, 0xE0, 0x03, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x07, 0x01, 0x98, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x7F, 0x03, 0xE0, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x06, 0x01, 0xB0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFC, 0x3F, 0xFE, 0x1F, 0x3F, 0xF0, 0x0E, 0x0E, 0x01, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x06, 0x0F, 0xF8, 0xFF, 0xFF, 0x8F, 0xFF, 0xC0, 0x07, 0xFC, 0x00, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x07, 0xFF, 0xF1, 0xFF, 0xFF, 0xC7, 0xFF, 0x80, 0x03, 0xF8, 0x00, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x03, 0xFF, 0xE7, 0xFF, 0xFF, 0xF3, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x03, 0xFF, 0xCF, 0xFF, 0xFF, 0xF9, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x70, 0x38, 0x00, 0x20, 0x00, 0x00,
0x01, 0xFF, 0x9F, 0xFF, 0x7F, 0xFC, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x70, 0x38, 0x00, 0x20, 0x00, 0x00,
0x00, 0xFF, 0x9F, 0xF0, 0x07, 0xFC, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x00, 0x58, 0x28, 0x38, 0x78, 0x38, 0x48,
0x00, 0x7F, 0x3F, 0xC0, 0x01, 0xFE, 0x7E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x58, 0x68, 0x6E, 0x78, 0xCC, 0x7C,
0x00, 0x3E, 0x7F, 0x80, 0x00, 0xFF, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x48, 0x48, 0xC6, 0x20, 0x84, 0x60,
0x00, 0x1E, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x3C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x4C, 0xC8, 0xC2, 0x21, 0x86, 0x40,
0x00, 0x1E, 0x7E, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x3C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x4C, 0x88, 0xFE, 0x21, 0xFE, 0x40,
0x00, 0x3C, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x9F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x46, 0x88, 0x80, 0x21, 0x80, 0x40,
0x00, 0x7C, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x47, 0x88, 0xC0, 0x21, 0x80, 0x40,
0x00, 0xFC, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x43, 0x08, 0x42, 0x30, 0xC0, 0x40,
0x03, 0xFC, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x43, 0x08, 0x7E, 0x1C, 0x7C, 0x40,
0x07, 0xFC, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};
String UV = "0";
//Hardware pin definitions
int UVOUT = A0; //Output from the sensor
int REF_3V3 = A1; //3.3V power on the Arduino board
void setup() {
pinMode(UVOUT, INPUT);
pinMode(REF_3V3, INPUT);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
display.clearDisplay();
display.drawBitmap(0, 0, UVMeter, 128, 32, WHITE);
display.display();
delay(3000);
}
void loop() {
int stringLength = 0;
UV = readSensor();
display.clearDisplay();
display.drawRect(0, 0, display.width(), display.height(), WHITE);
display.drawFastHLine(0, 10, 128, WHITE);
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(40, 2);
display.print("UV INDEX");
stringLength = UV.length();
printUV(stringLength);
display.display();
delay(150);
}
void printUV(int length) {
switch(length) {
case 1:
display.setTextSize(3);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(60, 10);
display.print(UV); break;
case 2:
display.setTextSize(3);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(55, 10);
display.print(UV); break;
default: display.print(UV); break;
}
}
String readSensor() {
String UVIndex = "0";
int uvLevel = averageAnalogRead(UVOUT);
int refLevel = averageAnalogRead(REF_3V3);
//Use the 3.3V power pin as a reference to get a very accurate output value from sensor
float voltage = 3.3 / refLevel * uvLevel;
if(voltage<=0.993) {
UVIndex = "0";
} else if (voltage>0.993 && voltage<=1.073) {
UVIndex = "1";
} else if (voltage>1.073 && voltage<=1.153) {
UVIndex = "2";
} else if (voltage>1.153 && voltage<=1.233) {
UVIndex = "3";
} else if (voltage>1.233 && voltage<=1.313) {
UVIndex = "4";
} else if (voltage>1.313 && voltage<=1.393) {
UVIndex = "5";
} else if (voltage>1.393 && voltage<=1.473) {
UVIndex = "6";
} else if (voltage>1.473 && voltage<=1.553) {
UVIndex = "7";
} else if (voltage>1.553 && voltage<=1.633) {
UVIndex = "8";
} else if (voltage>1.633 && voltage<=1.713) {
UVIndex = "9";
} else if (voltage>1.713 && voltage<=1.793) {
UVIndex = "10";
} else if (voltage>1.793 && voltage<=1.873) {
UVIndex = "11";
} else if (voltage>1.873 && voltage<=1.953) {
UVIndex = "12";
} else if (voltage>1.953 && voltage<=2.033) {
UVIndex = "13";
} else if (voltage>2.033 && voltage<=2.113) {
UVIndex = "14";
} else if (voltage>2.113 && voltage<=2.193) {
UVIndex = "15";
} else if (voltage>2.193 && voltage<=2.273) {
UVIndex = "16";
} else if (voltage>2.273 && voltage<=2.353) {
UVIndex = "17";
} else if (voltage>2.353 && voltage<=2.433) {
UVIndex = "18";
} else if (voltage>2.433 && voltage<=2.513) {
UVIndex = "19";
} else if (voltage>2.513 && voltage<=2.593) {
UVIndex = "20";
} else if (voltage>2.593) {
UVIndex = "21";
}
return UVIndex;
}
//Takes an average of readings on a given pin
//Returns the average
int averageAnalogRead(int pinToRead) {
byte numberOfReadings = 8;
unsigned int runningValue = 0;
for(int x = 0 ; x < numberOfReadings ; x++)
runningValue += analogRead(pinToRead);
runningValue /= numberOfReadings;
return(runningValue);
}
7. 밖에 나가서 확인해 보자
저녁 6시가 되니, 해가 뉘엿뉘엿 지고 있습니다.
해떨어지기 전에 얼른 나가서 확인해 봅니다.
실내에서는 당연히 UV Index = 0 입니다.
저무는 해를 향해 조준합니다.
오옷!
3 ~ 4 정로를 보여주네요.
동영상 갑니다.
지역은 다르지만 New York 의 월별/시간대별 UV Index 그래프 입니다.
오후 4시만 되어도 3 이하로 떨어지는군요.
현재 한국은 한여름이고, 오후 6시라도 햇볕의 기운이 아직 남아 있으므로, "3 ~ 4" 는 적절하게 인식한것 같습니다.
집에 resin 을 굳히는 UV lamp 가 있다는걸 뒤늦게 생각해 내어,
UV lamp 로도 확인해 봅니다.
해지는 햇살과 비슷하게 3 ~ 4 정도를 나타내네요.
FIN
UV sensor 인 ML8511 을 가지고 알차게 실험해 봤네요.
이참에 OLED 에 로고 새기는 방법도 터득했구요.
해가 거듭될수록 자외선의 위험성이 강조되는 요즈음,
향후를 위해서라도 한번쯤은 확인해 보고 싶었던 센서 였습니다.
다른 분들도 참고가 되었으면 좋겠습니다.
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1. 이제 때가 되었군
그렇습니다.
OLED 를 사용하다 보면, 커스텀 로고 새기는 방법을 익혀야 하는 경우가 몇번 있었습니다만,
대세에 지장이 없어서 무시하고 왔습니다.
그러나 UV Meter 를 가지로 놀려고 아래 링크를 따라해 보니,
커스텀 로고를 새기는 방법을 익혀야 할 때가 된걸 느꼈습니다.
* Arduino UV Meter using the UV31A Ultraviolet Sensor
- http://www.electronics-lab.com/project/arduino-uv-meter-using-uv30a-ultraviolet-sensor/
아래 그림처럼, 처음 시작을 커스텀 로고로 시작되는 것을 볼 수 있습니다.
또한, 예전에 VU Meter 를 만들 때, 제작자가 한번 언급한 경우도 있었습니다.
이때는 그냥 제작자 코드를 따라하기만 하면 되는거였죠.
* Hardware | SSD1306 monochrome OLED 를 가지고 VU meter 를 만들어보자
- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-VU-meter-using-SSD1306-monochrome-OLED
자 그럼, 한번 시작해 볼까요?
2. Arduino micro 의 I2C 연결
여기서 잠깐.
평소 사용하는 Arduino Nano 와는 다르게, 요즘 자주 사용하고 있는 Arduino Micro 의 I2C pinout 이 달라 조금 헤매었습니다.
OLED 의 SCL / SDA 연결을 위해서는 D3 / D2 pin 을 이용해야 합니다.
SSD1306 | Arduino Micro -------------------------- VCC | 3.3V GND | GND SDL | D3 SDA | D2 --------------------------
연결은 다음과 같아요.
3. OLED 의 너비와 높이를 구해보자
우선 사용할 OLED 의 가로, 세로 pixel 수를 구해야 합니다.
이는 최종적으로 만들 그림의 크기를 정하기 위한거죠.
연결한 OLED 에 가로, 세로 pixel 수를 알아보기 위해 아래 code 를 사용합니다.
#include "SPI.h"
#include "Wire.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
void setup() {
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
display.clearDisplay();
display.display();
}
void loop() {
display.clearDisplay();
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.setTextSize(2);
display.println(display.width());
display.print(display.height());
display.display();
}
결과는 다음과 같습니다.
SSD1306 이지만 128x64 가 아닌, 128x32 군요.
높이가 일반적인 OLED 보다 반쪽이라서 그림을 신경써야 합니다.
4. 필요한 그림파일 찾기
UV Meter 를 위해서는, 우선 태양 그림이 필요합니다.
Googling 하여 태양 그림을 찾아 봅니다.
키워드는 "sun shining icon image" 로 검색했습니다.
주르륵 뜨는군요. 적당한 것을 하나 골라 봅니다.
5. 흑백 및 적당한 크기로
그림을 생성하기 위해 Paint.net 이라는 어플을 사용합니다.
* paint.net
우선 OLED 의 크기가 128x32 이므로, 그림 크기를 OLED 크기에 맞게 생성해 줍니다.
태양 그림 파일을 불러와서 크기를 줄여줍니다.
OLED 가 32 이므로, 32로 하면 그림이 다 들어가겠지만, 그렇게 되면 너무 작아 보여,
64x64 로 줄여줍니다.
또한 OLED 에 표시하기 위해서는 on/off, 0/1, white/black 으로 표시해야 합니다.
최대한 근접하게 우선 Brightness / Contrast 를 설정해 줍니다.
Contrast 를 최대로 높히면 Bitmap 생성시 완전한 흑백으로 근접하게 만들 수 있습니다.
마지막으로 Windows 에 기본으로 들어 있는,
mspaint ( %windir%\system32\mspaint.exe ) 를 사용하여,
최종적으로 Monochrome BMP 파일로 생성해 줍니다.
Save as Monochrome Bitmap 으로 하면서 완전히 white/black 으로 변경됩니다.
6. LCD Assistant
이제 C 코드용 bitmap 을 만들어주는 어플을 다운로드 받아서 실행합니다.
* LCD Assistant
- http://en.radzio.dxp.pl/bitmap_converter/
실행한 후, 위에서 만든 파일을 load 합니다.
이제 "Save output" 으로 최종적으로 text 파일로 export 합니다.
Output 된 text 파일을 열어보면 아래와 같이 생성되어 있습니다.
Monochrome Bitmap 으로만 잘 만들면,
LCD Assistant 를 이용하여 C code map 을 만드는데 쉽게 진행됩니다.
7. OLED 에 커스텀 코드를 올려보자
C code map 을 array 로 올린 다음,
display.drawBitmap 을 이용하여 표현할 수 있는 준비가 되었습니다.
최종 코드는 다음과 같습니다.
#include "SPI.h"
#include "Wire.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
static const unsigned char PROGMEM UVMeter[] = {
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x18, 0x03, 0x18, 0x01, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x18, 0x03, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x1C, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x80, 0x07, 0xC0, 0x07, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x0C, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xC0, 0x0F, 0xC0, 0x0E, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x0C, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xE0, 0x0F, 0xE0, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x0E, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xF0, 0x0F, 0xF0, 0x7E, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x06, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFC, 0x0F, 0xF8, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x06, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xDF, 0xFD, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x07, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x03, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x03, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x03, 0x03, 0x98, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x7F, 0xE0, 0x03, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x07, 0x01, 0x98, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x7F, 0x03, 0xE0, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x06, 0x01, 0xB0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFC, 0x3F, 0xFE, 0x1F, 0x3F, 0xF0, 0x0E, 0x0E, 0x01, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x06, 0x0F, 0xF8, 0xFF, 0xFF, 0x8F, 0xFF, 0xC0, 0x07, 0xFC, 0x00, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x07, 0xFF, 0xF1, 0xFF, 0xFF, 0xC7, 0xFF, 0x80, 0x03, 0xF8, 0x00, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x03, 0xFF, 0xE7, 0xFF, 0xFF, 0xF3, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x03, 0xFF, 0xCF, 0xFF, 0xFF, 0xF9, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x70, 0x38, 0x00, 0x20, 0x00, 0x00,
0x01, 0xFF, 0x9F, 0xFF, 0x7F, 0xFC, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x70, 0x38, 0x00, 0x20, 0x00, 0x00,
0x00, 0xFF, 0x9F, 0xF0, 0x07, 0xFC, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x00, 0x58, 0x28, 0x38, 0x78, 0x38, 0x48,
0x00, 0x7F, 0x3F, 0xC0, 0x01, 0xFE, 0x7E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x58, 0x68, 0x6E, 0x78, 0xCC, 0x7C,
0x00, 0x3E, 0x7F, 0x80, 0x00, 0xFF, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x48, 0x48, 0xC6, 0x20, 0x84, 0x60,
0x00, 0x1E, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x3C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x4C, 0xC8, 0xC2, 0x21, 0x86, 0x40,
0x00, 0x1E, 0x7E, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x3C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x4C, 0x88, 0xFE, 0x21, 0xFE, 0x40,
0x00, 0x3C, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x9F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x46, 0x88, 0x80, 0x21, 0x80, 0x40,
0x00, 0x7C, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x47, 0x88, 0xC0, 0x21, 0x80, 0x40,
0x00, 0xFC, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x43, 0x08, 0x42, 0x30, 0xC0, 0x40,
0x03, 0xFC, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x43, 0x08, 0x7E, 0x1C, 0x7C, 0x40,
0x07, 0xFC, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x9F, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};
void setup() {
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
display.clearDisplay();
display.display();
}
void loop() {
display.clearDisplay();
display.drawBitmap(0, 0, UVMeter, 128, 32, WHITE);
display.display();
}
짜잔~!!!
잘 나오는군요.
FIN
사실 이렇게까지 만드는데 거진 8시간정도 걸렸습니다.
Arduino micro 의 I2C pinout 이나, 순수한 Monochrome Bitmap 을 만드는 방법을 찾는데 많이 걸렸네요.
본 포스트가 다른 분들에게 많이 도움이 되었으면 합니다.
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