[47] 230307 Ch. 5 라즈베리파이 GPIO 및 센서 활용하기: 6. I²C(Inter-Integrated Circuit) 통신 [K-디지털 트레이닝 47일]

230307 Tue 47th class

Ch. 5 라즈베리파이 GPIO 및 센서 활용하기
진도: p. 156 ~ (교재: IoT 사물인터넷을 위한 라즈베리파이 4 정석, 저자: 최주호 , 김재범 , 정동진)
교재 코드 깃허브: https://github.com/codingspecialist/RaspberryPi4-Book-Example
교재 소스 및 PPT: http://jspstudy.co.kr/main/main.jsp
저자 카페: https://cafe.naver.com/metacoding

IoT 사물인터넷을 위한 라즈베리파이 4 정석 | 최주호 - 교보문고

오늘 배운 것 중 기억할 것을 정리했다.

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Chapter 05 라즈베리 파이 GPIO 및 센서 활용하기

책의 목차
01 _ GPIO 제어 및 테스트
01-1 LED 실습
01-2 푸시 버튼 스위치 실습(Polling 방식)
01-3 푸시 버튼 스위치 실습(Event 알림 방식)
01-4 푸시 버튼 입력으로 LED 실습

02 _ PWM 제어
02-1 PWM으로 LED 실습
02-2 PWM으로 부저 실습
02-3 PWM으로 서보모터 실습

03 _ 초음파센서(HC-SR04) 실습

04 _ PIR 센서(HC-SR501) 실습

05 _ 아날로그 신호와 SPI 통신
05-1 아날로그 신호를 라즈베리 파이로 읽어오기
05-2 SPI 통신의 이해
05-3 SPI 라즈베리 파이에서 설정하기
05-4 아날로그 전압을 MCP3008로 읽어오기
05-5 LDR 센서 실습
05-6 조이스틱(Joystick) 실습

06 _ I²C 통신
06-1 I²C 라즈베리 파이에서 설정하기
06-2 BMP180(대기압 센서) 실습
06-3 OLED 디스플레이 실습

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6 I²C (Inter-Integrated Circuit) 통신 p. 161

시리얼 통신(직렬 통신)

2개의 통신라인(SDA, SCL)

• SDA(Serial Data) : 시리얼 데이터로 통신하고자 하는 데이터를 의미하며 위의 설명처럼 SCL이 LOW일 때 데이터를 주고받을 수 있으며 각각의 전송에는 ACK가 포함되며 데이터를 읽을 것일지 쓸 것일지에 따라 규격이 다르다.
• SCL(Serial Clock) : 시리얼 클럭으로 마스터와 슬레이브 간의 클럭을 맞춰 데이터를 송수신 할 수 있게 해준다. 기본 값 HIGH일 때만 SDA가 HIGH -> LOW 로 가면 START, LOW -> HIGH로 가면 END를 뜻한다. 데이터 송수신은 SCL이 LOW일 때만 가능하다.

IC2 통신 모델

참고: https://gudgud.tistory.com/28

저속의 통신속도

I²C 통신 상세 분석 참고: https://www.hardcopyworld.com/?p=2790

PULL UP 저항은 이미 라즈베리파이에 장착되어 있음

6.1 I²C 라즈베리 파이에서 설정하기

6.2 BMP180(대기압 센서) 실습

BMP180: Barometric Pressure

BMP180은 보쉬(Bosch)사에서 제작한 센서로 정밀한 기압 및 온도를 측정 가능합니다. 고도 (ALTitude)는 기압에 따라서 달라지므로 기압값을 이용하여 고도로 변환이 가능합니다.

 

[1] BMP_180.py p. 163

#-*- coding: utf-8 -*-
 
#필요한 라이브러리를 불러옵니다. (BMP85/180)
import Adafruit_BMP.BMP085 as BMP085
 
#BMP180센서의 인스턴스 sensor 생성
sensor = BMP085.BMP085()
#온도, 압력, 고도 값을 읽어서 변수에 저장
temp = sensor.read_temperature()
pressure = sensor.read_pressure()
ALTitude = sensor.read_ALTiture()
#측정값을 출력
print('Temp = {0:0.2f} *C'.format(temp))
print('Pressure = {0:0.2f} Pa'.format(pressure))
print('ALTitude = {0:0.2f} m'.format(ALTitude))

6.3 OLED 디스플레이 실습

I²C 통신

OLED 디스플레이 모듈

해상도는 128X64 픽셀

SSD1306 드라이버

I²C 주소(Address) 확인

터미널에 입력

i2cdetect -y 1

I²C 주소를 보면 앞에서 확인했었던 BMP180 모듈의 주소 0x77에 더해서 OLED 모듈의 0x3c 가 표시됨을 알 수 있습니다.

(3) 파이썬 코드 작성하기 
[2] Oled.py p. 165 - p. 166
실습파일: /home/pi/webapps/ch05/Oled.py

#-*-coding:utf-8-*-
 
# 필요한 라이브러리를 불러옵니다. 
import time
import Adafruit_SSD1306
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import Adafruit_BMP.BMP085 as BMP085
 
# OLED 128X64 ( i2c_address = 연결된 OLED 주소 ) 인스턴스 disp 생성
disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=None, i2c_address=0x3C)
 
# disp 초기화 
disp.begin()
 
# 화면 클리어 
disp.clear()
disp.display()
 
# Create blank image for drawing.
# Make sure to create image with mode '1' for 1-bit color
width = disp.width
height = disp.height
image = Image.new('1', (width, height))
 
# Get drawing object to draw on image.
draw = ImageDraw.Draw(image)
 
# Draw a black filled box to clear the image
draw.rectangle((0,0,width,height), outline=0, fill=0)
 
# First define some constants to allow easy resizing of shapes.
padding = -2
top = padding
bottom = height-padding
# Move left to right keeping track of the current x position for drawing shapes.
x = 0
 
# 디폴트 폰트 불러오기 
font = ImageFont.load_default()
# BMP180센서의 인스턴스 sensor 생성 
sensor = BMP085.BMP085()
 
while True:
    # 온도, 압력, 고도 값을 읽어서 변수에 저장 
    temp = sensor.read_temperature()
    pressure = sensor.read_pressure()
    altitude = sensor.read_altitude()
 
	# 측정값을 출력 (터미널) 
    print('Temp = {0:0.2f} *C'.format(temp))
    print('Pressure = {0:0.2f} Pa'.format(pressure))
    print('Altitude = {0:0.2f} m'.format(altitude))
 
	# OLED에 화면 표시 내용 
    draw.text((x,top),   'Temp = {0:0.2f} *C'.format(temp), font=font, fill=255)
    draw.text((x,top+8), 'Pressure = {0:0.2f} Pa'.format(pressure),font=font, fill=255)
    draw.text((x,top+16),'Altitude = {0:0.2f} m'.format(altitude), font=font, fill=255)
    
    # 화면 표시 
    disp.image(image)
    disp.display()
    
    # 딜레이 시간 2초 
    time.sleep(2)

센서 BMP180의 위치나 온도가 변할 때 OLED 디스플레이에 2초마다 확인해 본다.

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