조립된 자동차에 블루투스 모듈을 연결하고 스마트폰 앱으로 블루투스 통신을 하면서 자동차를 조정해 봅시다.
사전 준비
- 조립된 자동차와 아두이노 보드
- 블루투스 모듈
- 아두이노와 연결 가능한 PC와 IDE
배우게 될 것
- 블루투스 모듈의 회로 구성
- 시리얼 통신으로 자동차 조정할 수 있는 프로그래밍
- 블루투스 통신을 이용해서 스마트폰으로 자동자를 조정하는 방법
시리얼 통신이란 병렬 데이터의 형태를 직렬 방식으로 전환하여 데이터를 전송하는 컴퓨터 하드웨어의 일종인데, 아두이노는 간단한 시리얼 통신을 통해서 손쉽게 아두이노 IDE와 데이터를 주고 받을 수 있습니다.
아래는 간단하게 시리얼 통신을 통해서 데이터를 주고 받는 프로그램입니다. 아두이노에 업로드해보세요.
void setup()
{
Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
Serial.println("Hello!"); //터미널 작동 확인용 문자열
}
void loop()
{
char input = 0; //명령어 저장용 문자형 변수
if (Serial.available()) {//데이터가 입력되었을 때
input = Serial.read(); //변수에 입력된 데이터 저장
Serial.print("Input: "); //시리얼 통신으로 "Input: " 전송
Serial.println(input); //시리얼 통신으로 입력받은 문자 전송
}
}
아두이노 IDE의 시리얼 모니터를 열어서 문자를 입력하고 전송해 보세요. 아두이노가 전송 받은 문자를 다시 아두이노 IDE로 전송하는 것을 확인 할 수 있습니다.
이번에는 블루투스 모듈과 스마트폰을 연결해 보겠습니다. 스마트폰의 블루투스 기능을 활용해서 아두이노의 블루투스 모듈과 시리얼 통신을 하는 것입니다.
꼭 스마트 폰이 아니라 테블릿이나 PC를 사용해도 가능합니다.
우선 자동차에 블루투스 모듈을 연결하겠습니다.
블루투스 센서 및 모듈에 전원을 공급하기 용이하도록 M/M 점퍼와이어 두 줄로 아두이노 보드의 5V와 GND 핀을 그림과같이 브레드보드에 연결합니다.
사진과 같은 위치에 블루투스를 삽입합니다. 배선이 완료되지 않은 사진이므로 블루투스의 위치만 참고해주세요.
블루투스 모듈의 VCC와 GND를 아두이노와 연결해 줍니다. VCC는 아두이노 5V에 연결해주세요.
블루투스 모듈의 Rx, Tx 핀은 각각 0번, 1번에 연결해 줍니다.
블루투스 모듈이 꼽힌 상태로는 아두이노 IDE에서 업로드가 제대로 되지 않을 수 있습니다. 반드시 모듈을 빼고 업로드를 진행하세요.
이제 스마트폰에 블루투스 시리얼 통신을 사용할 수 있는 앱을 설치해야 하는데, 여기서는 Arduino Bluetooth Control를 기준으로 설명을 하겠습니다.
앱을 실행하기 전에 스마트폰의 블루투스 기능과 아두이노 블루투스 모듈을 연결(페어링)해주어야 합니다.
자동차에 전원을 넣고, 블루투스 모듈에 전원이 들어가는 것을 확인한 후 스마트폰 설정에서 블루투스 모듈을 찾아서 연결해줍니다.
연결시에 비밀번호를 입력해야 하는데, 1234를 넣어주면됩니다.
이제 스마트폰에 설치한 앱을 실행하고, 블루투스 모듈을 선택합니다.
여러가지 화면이 있는데, 버튼으로 구성된 화면을 사용해서 통신을 해보겠습니다.
화면의 버튼을 누르면 버튼의 문자가 블루투스를 통해서 전송되는 것을 확인 할 수 있습니다.
이제 스마트폰과 아두이노가 블루투스로 서로 통신할 수 있게 되었습니다.
아두이노에 앞서 설치한 아래의 프로그램이 업로드 되어 있어야 합니다. 아두이노에 업로드할 때에는 블루투스 모듈을 브레드보드에서 빼고 업로드를 하세요.
void setup()
{
Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
Serial.println("Hello!"); //터미널 작동 확인용 문자열
}
void loop()
{
char input = 0; //명령어 저장용 문자형 변수
if (Serial.available()) {//데이터가 입력되었을 때
input = Serial.read(); //변수에 입력된 데이터 저장
Serial.print("Input: "); //시리얼 통신으로 "Input: " 전송
Serial.println(input); //시리얼 통신으로 입력받은 문자 전송
}
}
본격적으로 자동차를 조정해보기전에 블루투스 없이 시리얼 통신으로 자동차를 조종해보겠습니다. 먼저 브레드보드에서 블루투스 모듈을 제거해주세요
시리얼 통신을 통해서 문자를 수신하면 수신한 문자에 따라서 자동차가 전진, 좌/우회전, 후진, 정지하는 프로그램을 먼저 업로드 해보겠습니다.
아래 프로그램은 각각 다음의 문자를 수신하여 동작하도록 만들어졌습니다.
- ‘w' -> 전진
- ‘a' -> 좌회전
- 'd' -> 우회전
- 's' -> 후진
- ‘x' -> 정지
아래 프로그램을 아두이노에 업로드 하고, 아두이노 IDE 시리얼 모니터를 통해서 위의 문자를 전송해 보세요.
#define MOTOR_A_a 3 //모터A의 +출력핀은 3번핀입니다
#define MOTOR_A_b 11 //모터A의 -출력핀은 11번핀입니다
#define MOTOR_B_a 5 //모터B의 +출력핀은 5번핀입니다
#define MOTOR_B_b 6 //모터B의 -출력핀은 6번핀입니다
#define MOTOR_SPEED 150 //모터의 기준속력입니다(0~255)
struct motor { //모터의 속력과 방향을 저장하는 구조체
unsigned int speed;
boolean isForward; //전진, 후진 정보
};
static struct motor motorA; //A모터의 속력과 방향을 저장하는 구조체 전역변수
static struct motor motorB; //B모터의 속력과 방향을 저장하는 구조체 전역변수
void setup()
{
//모터 제어 핀들을 출력으로 설정합니다.
pinMode(MOTOR_A_a, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_A_b, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_B_a, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_B_b, OUTPUT);
Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
Serial.println("Hello!"); //터미널 작동 확인용 문자열
}
void loop()
{
char cmd = 0; //명령어 저장용 문자형 변수
if (Serial.available()) //데이터가 입력되었을 때
{
cmd = Serial.read(); //변수에 입력된 데이터 저장
Serial.print(cmd);
Serial.println(" 커맨드 수신 완료!");
updateMotorControl(cmd); //입력된 데이터에 따라 모터에 입력될 변수를 조정하는 함수
}
driveCar(); //모터를 구동하는 함수
}
void updateMotorControl(char cmd) //입력된 데이터에 따라 모터에 입력될 전역변수를 변경하는 함수
{
if(cmd == 'w') //'w'가 입력되었을 때, 전진
{
motorA.isForward = true; //모터A 정방향
motorB.isForward = true; //모터B 정방향
motorA.speed = MOTOR_SPEED; //모터A의 속력값 조정
motorB.speed = MOTOR_SPEED; //모터B의 속력값 조정
}
else if(cmd == 'a') //'a'가 입력되었을 때, 제자리 좌회전
{
motorA.isForward = false; //모터A 역방향
motorB.isForward = true; //모터B 정방향
motorA.speed = MOTOR_SPEED; //모터A의 속력값 조정
motorB.speed = MOTOR_SPEED; //모터B의 속력값 조정
}
else if(cmd == 'd') //'d'가 입력되었을 때, 제자리 우회전
{
motorA.isForward = true; //모터A 정방향
motorB.isForward = false; //모터B 역방향
motorA.speed = MOTOR_SPEED; //모터A의 속력값 조정
motorB.speed = MOTOR_SPEED; //모터B의 속력값 조정
}
else if(cmd == 's') //'s'가 입력되었을 때, 후진
{
motorA.isForward = false; //모터A 역방향
motorB.isForward = false; //모터B 역방향
motorA.speed = MOTOR_SPEED; //모터A의 속력값 조정
motorB.speed = MOTOR_SPEED; //모터B의 속력값 조정
}
else if(cmd == 'x')
{
motorA.isForward = true; //모터A 정방향
motorB.isForward = true; //모터B 정방향
motorA.speed = 0; //모터A의 정지
motorB.speed = 0; //모터B의 정지
}
}
void driveCar() //모터를 구동하는 함수
{
if(motorA.isForward)
{
digitalWrite(MOTOR_A_a, LOW); //모터A+ LOW
analogWrite(MOTOR_A_b, motorA.speed); //모터A-의 속력을 PWM 출력
}
else
{
analogWrite(MOTOR_A_a, motorA.speed); //모터A+의 속력을 PWM 출력
digitalWrite(MOTOR_A_b, LOW); //모터A- LOW
}
if(!motorB.isForward) //방향이 반대이므로 A모터와 a,b 출력을 반대로 해줘야 함
{
digitalWrite(MOTOR_B_a, LOW); //모터B+ LOW
analogWrite(MOTOR_B_b, motorB.speed); //모터B-의 속력을 PWM 출력
}
else
{
analogWrite(MOTOR_B_a, motorB.speed); //모터B+의 속력을 PWM 출력
digitalWrite(MOTOR_B_b, LOW); //모터B- LOW
}
}
프로그램을 업로드하고 아두이노 IDE의 실리얼 모니터를 사용해서 w, a, s, d, x문자를 전송해서 자동차를 조종해보세요.
이제 스마트폰으로 조종하는 것만 남았습니다. 앞서 사용한 프로그램은 시리얼 통신을 통해서 자동차를 조종하는 프로그램인데요, 스마트폰을 사용할 때도 그대로 사용할 수 있습니다.
스마트폰으로도 동일하게 시리얼 통신으로 문자를 전송하여 자동차를 조종하는 것이기 때문입니다.
아두이노 IDE와 케이블 연결을 분리하고, 블루투스 모듈을 브레드보드에 연결해주세요.
배선이 잘 맞는지 확인하면서 연결해주세요.
스마트폰 앱을 실행하고, 버튼의 설정 값을 w, a, s, d, x문자로 변경해 주세요.
문자를 입력하는 대신 버튼을 눌러서 문자가 전송되도록 매칭을 시켜주는 것입니다.
원하는 버튼과 매칭해서 설정을 한 후에는 버튼으로 자동차를 조종할 수 있습니다.
시리얼 통신에 대해서 알아보았고, 블루투스를 이용하여 스마트폰과 아두이노가 시리얼 통신을 하면서 자동차를 조종할 수 있게되었습니다.
- 시리얼 통신으로 수신한 문자에 따라서 자동차를 움직이는 프로그램을 만들 수 있다.
- 스마트폰의 블루투스 기능과 앱을 사용해서 아두이노와 시리얼 통신을 할 수 있다.
- 스마트폰으로 시리얼 통신을 통해 자동차를 무선으로 조종할 수 있다.