제경우 AVR시리즈는 써봤는데 ARM은 처음입니다.
이제부터 ARM의 8,16bit MCU 대체품으로 설계된 32bit Cortex-M0코어가 적용된 NXP사의 LPC1114 공부를 시작하려합니다.

LPCXpresso 라고 불리는 본 개발플래폼은  3개의 회사(NXP, Embedded ARtist, CodeRed)가 파트너가되어 만들었는데요,
무슨, 삼총사인가요?  아마도 유럽 쪽 회사들끼리 뭉친것 같습니다.

정리하면,  NXP사에서 칩을,
Embedded Artist사는 테스트 보드를,
CodeRed사는 개발 IDE를 맡았습니다.

몇가지 정리해 보면,

1. LPCXpresso EVB(Evaluation Board)
약 4만원짜리(해외에선 '$30이하'라고 광고하더군요) 평가보드를 구입하면,  JTAG/SWD 인터페이스 디버깅 장비( LPC3154 칩 내장)와  테스트용 MUC만 달랑 달린 테스트 보드 일체형의 보드가 생깁니다. 정말 좋은건, 필요시 반을 뚜욱~ 잘라서 디버깅 전용장비로 사용할 수 있다는 점과, MCU보드측에는 외부 확장 보드 없이도 약간의 프로토타입 회로를 추가할 수 있는 부분을 제공하는 여백의 미까지 갖쳤다는 것입니다.

JTAG 디버거(LPC Link라고 불림)는 현재 아래와 같은 칩들을 지원합니다.
LPC11xx: All products supported
LPC13xx: All products supported
LPC17xx: LPC1751 LPC1752 LPC1754 LPC17561 LPC17581 LPC1764 LPC17651 LPC17661 LPC17671 LPC17681
LPC2xxx: LPC2109 LPC2134 LPC2142 LPC2362 LPC2929
LPC3xxx: LPC3130 LPC3250


사진1. JTAG 디버거 및 평가보드 일체형 개발보드


그림1. 테스트보드 여러 이용법


개발을 하려면 칩(개발보드)과 더불어 개발환경(컴파일러 , IDE 등)이 필요한데요, 위의 삼총사님들이 다 준비해 놨습니다.  128KB이내의 작은 코드만 필요하신경우 무료로 모든 기능의 사용이 가능한 개발환경이 그냥 생깁니다.
(참고로, 조금 큰 용량이 필요하신분들도 256KB까지는 256$, 512KB까지는 512$만 투자하면 된답니다.)


1. LPCXpresso IDE 개발환경 설치

CodeRed 사의 LPCXPresso 개발환경을 설치합니다.
이때 USB드라이버 및 디버깅 보드 드라이버 등등도 함께 설치됩니다.
CodeRed사에 등록하고  128KB내에서 자유로운 사용이 가능한 라이센스를 받았습니다.
조금 번거롭지만, 용량제한말고는 제약이 없고, JTAG 디버깅 기능까지 지원하므로 기분좋습니다.

2. NXP 포럼가입
AVR과 달리 카페나 국내 기술자료가 거의 없는것 같습니다.
다른 회사 제품들은 M3급 이상의 제품이 많이 나와서 카페도 있고 왕성한 커뮤니티가 이뤄지고 있는데요
NXP제품은 전무;;; 하네요..  좋은 사이트 있으면 알려주시길
따라서, 방법은 한가지뿐이네요  NXP사 포럼에 가입하여 안되는 영어지만 눈팅이라도 하면서 배우는 수밖에 없는듯 합니다.
물론 비장의 무기인 유저 메뉴얼이 있으니, 레지스터만 섭렵하면 되지 않을까 하는 생각이 듭니다.  아닐까요?

하지만, 평가보드 구입후 개발환경 설치하면서 처음시작하는 사람을 위한 안내 자료가 있는데요
정작 가장 중요하다고 생각되는 User Manual이 잘 안보이네요.. 
(후기.알고보니 IDE 우측 하단에 링크버튼을 누르면 자료모음링크에 나오네요)
레지스터 섭렵을 하려면 필수 자료아닐까합니다.  열심히 찾아서 아래에 첨부합니다.


첨부자료:

LPCXpresso 플래폼 소개 자료 ( 테스트보드, 개발환경 등)
lpcxpresso.getting.started.pdf


LPC11xx 기술문서 요약형
lpc1111.lpc1112.lpc1113.lpc1114.pdf


LPC11xx 수백페이지짜리 진짜 기술문서(User Manual)
user.manual.lpc11xx.lpc11cxx.pdf



저작자표시 비영리 변경금지 (새창열림)

'ARM Cortex-M0' 카테고리의 다른 글

가장작은 32bit ARM 마이크로 컨트롤러 - World’s Smallest 32-bit ARM Microcontroller  (0) 2010.12.19
CMSIS(Cortex Microcontroller Software Interface Standard)  (0) 2010.12.16
ARM Cortex-M0 소개  (0) 2010.12.14




Cortex-M0는 ARM의 가장작은 Cortex processor입니다.
12,000여 게이트로 이뤄져 있으며, 기존의 8,16bit 프로세서들의 대체를 목표하고 있습니다.  가령, 터치스크린 제어기로 8051을 사용해온 고객들이 대화면 및 멀티터치의 적용시 한계에 다다른 상황을 대체할 수 있다고 합니다.








성능 및 사양 비교

ARM 프로젝터 메니져 왈:
M3가 1.25Dmips/MHz, ARM7TDMI가 0.7Dmips/MHz인것에 비해
M0가 0.9Dmips/MHz 성능을 갖고있답니다.

전력소비도 적어져서,
M3가 210uW/MHz,180nm공정의 M0는 85uW/MHz 를 소비하고,
효율은 M3:6Dmips/mW에 비해 10Dmips/mW을 갖습니다.

ARM의 첫번째 범용 MCU인 Cortex-M3보다 간단한 코어로 이뤄졌으며,
두 코어를 구체적으로 비교하면 43,000게이트를 12,000게이트로 줄였고,
하바드 구조대신 폰노이만 구조를 갖고있으며
240개의 인터럽트를 32개로, 256가지 인터럽트 우선순위를 4단계로 줄였답니다.
명령어셋은 32bit instrunction체계를 16bit instruction 쌍으로 변경하여
코드크기도 대폭 축소하였답니다.

개발툴
파트너사인 CodeRed는 GNU tools 활용으로 저렴한 개발환경을 기획하여
현재는 128K 용량제한내에서 무료사용이 가능한 개발환경을 배포한 상태입니다.


이상, 아래의 링크 기사를 요약 소개드렸고요
참고기사: http://www.electronicsweekly.com/Articles/2009/03/04/45584/arms-cortex-m0-processor-how-it-works.htm


저도 어제 처음으로 NXP사의 ARM Cortex-M0 용 평가 보드인 LPCXpresso 를 구하여 테스트를 시작하고 있습니다. 관련글
LPC1114가 들어있는 보드로 구했는데요, AVR대체품으로 적당하다는 생각이 드네요,
하지만 AVR과 ARM사이의 장벽을 넘는일은 그리 녹녹치 않아보입니다;;

기술자료: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp


추가내용(DEC.15)
링크1: 저의 LPCXpresso 간단 사용기
링크2: BR님의 NXP의 ARM Cortex-M0 코어 칩 LPC1000시리즈와 LPC 평가보드 사용기:  $1대의 ARM Cortex-M0 MCU, NXP LPC1000 시리즈 2 ? LPCxpresso 데모 보드 사용기


저작자표시 비영리 변경금지 (새창열림)

'ARM Cortex-M0' 카테고리의 다른 글

가장작은 32bit ARM 마이크로 컨트롤러 - World’s Smallest 32-bit ARM Microcontroller  (0) 2010.12.19
CMSIS(Cortex Microcontroller Software Interface Standard)  (0) 2010.12.16
NXP사의 ARM Cortex-M0 지원 LPCXpresso 테스트보드 학습시작  (2) 2010.12.15
목적
피사체의 위치와 피사체가 바라보는 방향을 실시간으로 계산하는 헤드트래킹을 구현하기로 함, 이를 위해 Wiimote 두개와 IRED 3개로 구성된 표식자(태그)를 사용하였습니다.

특징
일반적으로 알려진 헤드트래킹은 피사체의 2차원 or 3차원 공간 좌표값(x,y,z) 성분만을 계산할 수 있는 제한이 있습니다.
본 3광점 태그를 이용한 헤드트래킹은 피사체의 위치와 더불어 방향벡터(로컬좌표계)까지 완전하게 계산하낼 수 있으므로 좀더 다양하게 응용할 수 있습니다.

용도
헤드 트래킹의 용도는 광범위하나 여기서는 3D 스캐닝 작업시, 여러차례 나눠서 스캐닝하지 않고, 한번에 피사체의 전체를 스캐닝하는데 활용하는 것을 가정하였습니다.

결과
헤드트래킹은 구현완료 하였으나 3D 스캐너 관련 개발은 현재 보류된 상태입니다. (3D 스캐너 관련글 링크)
One Step Full Scanning 구현은 언제가 될지 모르지만 꼭 완성하고 싶네요, 여러분이 먼저 하시렵니까??;;


방법 소개

3광점 표식자
헤드트래킹을 구현하기위해선 피사체에 고정되어 있는 정점(Vertex) 좌표값이 적어도 3개가 필요합니다. 물론 단순히 피사체의 위치벡터만 구하는 경우라면 두개의 Wiimote로 한개의 정점 좌표값만 구해도 됩니다만 이경우 정점의 3차원 좌표(x,y,z)값만을 알 수 있고 피사체의 2축 회전성분을 알수가 없으며, 정점 좌표가 2개인 경우엔 위치파악 및 2축 중 1축 회전성분을 알수 있습니다. 결국 피사체에 고정되어 있는 3개의 정점을 알아야 완전한 위치와 방향 성분을 갖는 벡터값을 구해낼 수 있습니다.

Wiimote
위모트는 한번에 4개까지의 IRED(적외선LED)광점을 인식할 수 있는 기능이 있습니다. 특정파장(940nm)의 적외선에 반응하므로 너무 밝지 않은 실내라면 별도의 장비없이도 쓸만한 광점인식 장비로 사용할 수 있습니다.  피사체에 3개의 IRED를 고정시킨 후 실시간으로 두개의 Wiimote로 그 광점들의 좌표값을 측정하는것으로 피사체의 위치와 바라보는 방향을 구할 수 있게됩니다.

3개의 정점으로 정의되는 Local 좌표계 구하기
위모트를 사용해보신 분들이라면 광점 3개를 읽어들이는것은 어렵지 않게 할 수 있습니다만, 실제 이값을 가지고 피사체의 벡터(위치와 방향)성분을 구해내는건 약간의 벡터연산에 대한 이해가 필요합니다.  사실 고등학교때부터 배워온 벡터지만,,  막상 써먹으려니 막막하더군요,  어쨌든 간만에 벡터연산 공부좀 하고 해답을 구했습니다.  정리해놓고 보면 별거 아니네요.


이제 순서대로 정리를 해보도록 하겠습니다.


1단계. 3광점의 3차원 좌표값 구하기

Wiimote 2개로 광점 3개의 2차원 좌표값들을 구하고 이값으로  3차원 좌표값 P1, P2, P3을 구해놓습니다.  이와 관련된 내용은3D 포인트 트래킹 구현하기 글에 소개되어 있습니다. 이값은 웹캠이나 기타 다른 방식으로 구할 수 도 있습니다.

준비된 결과 값:  P1(x,y,z)  P2(x,y,z)  P3(x,y,z)

2단계. 문제정의

3개의 정점으로 구성된 Local 좌표계 구하기라고 목표를 정의했지만, 사실 애매한 표현입니다. 수학적으로 엄밀한 표현까지는 아니더라도 좀더 구체적인 정의가 필요합니다.  그림으로 표현하는게 가장 이해하기 쉬울듯 합니다. 정의 방법에 따라 무수히 다른 방식의 좌표계 정의를 내릴 수 있을텐데요, 여기선 단계적으로 손쉽게 이해하고 계산하기 쉬운 방식으로 정의하겠습니다.



그림. 로컬 좌표계와 P1,P2,P3 관계 정의도

3단계. 계산하기

우리가 구해야할 값은 위 그림에서 u1,u2,u3로 표현된 벡터값 입니다.  각각 Local좌표계의 x,y,z축에 해당하는 벡터입니다. 헤드 트래킹의 경우, 월드좌표계안에서 헤드의 위치와 방향을 바로 이 좌표계 정보로 표현 한다는 개념입니다.
아래의 수식은 실제로 Away3D라는 플래시 3D엔진에서 Number3D 자료형의 벡터연산 메소드(함수)를 이용하여 계산하는 예입니다.  벡터 빼기 연산은 sub() 로, 벡터 외적 연산은 cross() 로 표기됩니다.

  P1->P2 를 벡터A 로 정의합니다.
  P1->P3 을 벡터B 로 정의합니다.

A.sub( P1 , P2);
B.sub( P1 , P3);

  이제 위 정보로 u1,u2,u3를 구합니다. 이때 방향성분이 중요하고 크기(길이)는 중요치 않습니다.
  (참고로 위 그림에서 u벡터들의 길이는 실제값이 아니고 임의의 크기로 표현했음에 주의바랍니다.)
  여기선, 두 벡터를 외적(Cross Prduct)하면 서로 직교하는 제 3의 벡터를 구할 수 있다는 것을 응용합니다.
  첫번째 로컬 좌표축 성분 벡터인 u1은 A와 B의 벡터 합으로 정의하고
  두번째 로컬 좌표축 성분 벡터인 u2는 A와 B의 외적으로 정합니다.
  세번째 로컬 좌표축 성분 벡터인 u3는 u1과 u2의 외적으로 구합니다.

u1.add( A, B);
u2.cross( A, B);
u3.cross( u2,u1);

위 연산으로 벌써 결과가 구해졌습니다. 벡터연산 함수를 사용하면 뺄셈 2번, 덧셈 1번, 곱셈2번으로 끝나는 매우 간단한 연산입니다. 이렇게 구한 벡터 3개는 모두 나머지 두 벡터와 직교하는 벡터가 되며, 로컬좌표계의 3개의 축 정보로 사용할 수 있습니다. 보통 좌표계의 축벡터는 크기가 중요하지 않으므로, 아래와 같이 크기가 1인 단위벡터로 변환하는 연산(Normalize)을 해줍니다.  위 그림에서는 u1,u2,u3 벡터를 단위길이 벡터로 변환한 것이 ^u1, ^u2, ^u3 로 표현되었습니다.

u1.normalize();
u2.normalize();
u3.normalize();


결과값과 활용

여기서 구한  u1,u2,u3를 이용하여 로컬좌표계를 정의할 수 있고, 월드좌표계와 좌표계변환 연산등을 할 수 있습니다. 좌표계 변환은 행렬연산과 관련된 또다른 주제가 됩니다. 그 부분은 기회가 되면 Away3D같은 3D 엔진 예제와 함께 설명 드릴 예정입니다.  계획했던 연관 프로젝트 진행이 중단되어 아직 보여드릴 만한 응용예제가 없네요, 추후 예제가 생기면 추가하겠습니다. 아래의 이미지는 실제 헤드트래킹 과정을 기록해둔 동영상의 한장면을 캡쳐한 것입니다. 머리의 움직임에따라 우측에 보이는 화면속 삼각형(+로컬좌표축)의 위치와 방향이 변합니다.


사진. 헤드트래킹 장면 예

우측 부분에 월드 좌표축과 삼각형 위에 붙은 작은 좌표축(헤드의 로컬좌표축)이 희미하게나마 보입니다.

끝으로
헤드트래킹을 구현한지가 벌써 반년이 넘어버렸습니다. 그동안 정리는 뒤로 미루고 새로운 일을 벌리곤 했지만 지나보니 정리를 안해놓으니 남는게 없네요;;  앞으로라도 좀더 정리된 자료를 만드는 습관을 들여서 개인 프로젝트 히스토리 관리도 하고 약간이나마 공공지식에의 공언도 해야겠다는 생각이 듭니다.  그러나,,,오랜만에 그림 하나 그리는데 왜이리 힘든지요 ^^;;


관련링크

1. 외적(Cross Product)연산 : wikipedia
2. 1광점 트래킹하기 (3차원 좌표값 실시간추적)

저작자표시 비영리 변경금지 (새창열림)

'3D' 카테고리의 다른 글

1광점 헤드트래킹 (3D PointTracking with Wiimotes)  (0) 2010.12.09
3D 조형물 만들기 놀이 Let's play SymBall (Symbol + Ball)  (3) 2010.08.03
3D 스캐너 만들기 (프로젝터와 웹캠만으로)  (21) 2010.07.13

목표
저렴한 비용으로 로봇이 말하고 노래하게 만들기위한 방법 소개

방법 소개
이미 MP3Play 보드나 칩이 시장에 많이 나와있습니다...  다만, 값이 비싸다는 문제가 있습니다. 직접 제작하거나 제작KIT를 사용하면 비용이 5~10만원이 넘어갑니다.  때문에 시중에 판매되고 있는 MP3Player의 개조하여 사용하는것을 고려해봤지만, 막상 개조하려해도 쉽지가 않습니다.

그러던 중 리모컨으로 제어되는 제품을 리모컨 신호를 송출하는 깔끔한 방법으로 제어한다는 아이디어가 떠올랐는데요,  이방법은 MP3Player 뿐만이 아니라, TV,에어콘 등등의 가전기기도 덤으로 제어하여 이용할 수 있는 가능성이 있으므로 여러모로 활용성이 좋은 아이디어인것 같아 소개드립니다.

여러분이 이미 로봇 제어기(MCU)를 갖고 계시다면, 필요한건 IRED 1개와 TR 1개, 저항 1~2개 뿐이고,  디지탈 출력핀 1개와 약간의 프로그램이 추가되면 됩니다.  여기선 이와 관련된 기본 이론 소개와 관련 자료를 첨부하도록 하겠습니다.

사진. MP3Player+Speaker 기기 분해 사진

스피커와 배터리까지 포함되어 있는데 가격은 배송비 포함하여 2만원이 안됩니다.

여기선 말하는 로봇 대신 음악재생을 제어하는 동영상을 보여드리겠습니다.

동영상. 제어신호 송출로 재생/중지 제어 하는 예


리모컨 프로토콜

기계들이 의사소통을 하기위한 약속된 규칙을 프로토콜이라고 하는데요, 리모컨(리모트컨트롤러)과 수신기는 서로 동일한 프로토콜을 사용하여야 합니다. 하지만 각 제조사 및 기기별로 다양한 프로토콜을 사용하므로 호환성에 문제가 많은게 현실입니다. 하지만, 최근에 사용되는 많은 전자기기들이 NEC 코드를 사용하는 것으로 알고 있습니다. 때문에 일단 NEC코드를 기준으로 소개시켜 드리겠습니다.


NEC 코드 전송 규약

아래의 자료는 실제 리모컨에 사용되고 있는 IR신호 송출칩 DataSheet에 기록된 다이어그램입니다.  (첨부파일 참조)

그림. 전송규약 파형 안내도

캐리어 신호
 우선 리모컨 신호의 캐리어 주파수인 38KHz 주기의 방형파를 생성해야합니다. (위 그림 하단부 참조)  이는 타이머/카운터를 이용하여 만들 수 있습니다. Duty는 약 1/3정도를 권장하고 있습니다만, 손쉽게 하려면 50%로도 가능합니다.

캐리어 신호를 On Off한다.
위에서 만든 캐리어 주파수 파형을 약속된 시간만큼 On Off 하는것으로 리모컨 신호를 송출할 수 있습니다.
이 출력값은 그대로 출력비트에 연결된 IRED 구동회로에 전달되어 적외선의 On Off 상태로 전환되어 송출됩니다.

전송규약에 맞쳐 On Off
이제 약속된 파형을 송출합니다. 송출신호는 크게 3가지로 부분으로 나눌 수 있습니다.


1.시작코드

9ms의 High, 4.5ms의 Low 신호로 코드의 시작을 알립니다. 위 그림(1)부분 참조

2.데이타 코드열
시작신호 이후부터 bit data 1은 2.25ms 폭의 신호로  bit 0은 1.125ms 폭의 신호로 송출됩니다. 위 그림(2)부분 참조
보통 16 data bits를 순서대로 보낸 후, 비트 반전한 정보를 다시한번 송출하는 것으로 마무리됩니다.
비트 반전후 전송하는 과정에 의해 오차도 줄일수 있고, bit data의 1과 0의수와 관계없이 항상 동일한 폭이 됩니다.

3.반복코드
만약 숫자 3 버튼을 누른상태를 유지한다면 리모컨은 숫자 3에 해당하는 코드를 송출한 뒤 그 다음 부터는 "반복코드"를 송출하게됩니다. 이러한 방법을 사용하는것은 3을 1회 누른것과 2회 누른것을 구분하기 위함인듯 합니다.
반복코드는 위 그림(3) 부분같은 형태입니다. 

캐리어주파수(38KHz)를 사용하는 이유는 노이즈 제거를 위한것입니다.  IR수신회로에는 저주파 차단회로가 들어있어서 특정 주파수(가령 38KHz)이하의 성분을 제거해버립니다. 이로인해 형광등이나 기타 주변광에 의한 오차발생 소지를 줄일 수 있습니다.



IRED(적외선LED) 드라이브 회로

우선, IR수신회로에서 사용하는 수광소자의 주파수를 확인하여 송출용 IRED의 주파수를 결정합니다. 보통 8xx ~9xx nm 파장의 IRED가 사용됩니다. 제경우 940nm IRED(Wii전자펜제작용)와 940nm용 IR수신기가 있습니다.  수신기에서 사용하는 주파수를 잘 모르더라도 가까운 거리에서 사용할 경우 큰 문제가 되지 않으므로 주변에서 구할 수있는 IRED를 우선 사용해보시기 바랍니다.  또 하나 확인할 것은 구동 전압입니다. 일반 LED(2V)와 달리 IRED는 보통 1.4V 정도에서 작동합니다.
가장 단순한 구동법으로 디지탈 출력핀에 직결하는 방법도 있습니다만, 10미터 정도의 거리에서도 작동되는 고출력 리모컨을 원한다면 트랜지스터 한개로 구동하는것을 추천드립니다. 가령, 아래의 회로는 실제 리모컨에 사용되는 회로의 예입니다. (첨부문서참조) 짧은 순간에 고주파로 송신하게 되므로 실제의 정격전압보다는 다소 높은 전압을 사용할 수 있습니다.  아래의 경우는 건전지로 3V정도의 전압을 사용하는 경우입니다.



그림. 리모콘 송출용 IRED 구동회로 예



리모컨 기기 코드 분석하기

리모컨 신호의 코드를 분석해주는 전용 기기도 있지만, 오실로스코프를 이용하면 직접 코드 프로토콜의 종류와 코드값을 알아낼 수 있습니다.  제가 참고한 NEC코드의 경우 코드 송출시 2바이트의 정보가 송신됩니다.  1바이트는 장치번호이고 나머지 1바이트가 명령 코드입니다. 따라서 총 16비트입니다만 위에서 언급했듯이 반전비트를 전송하므로 총 32비트 정보가 송출되게 됩니다.  코드 분석을 위해선 IR신호 수신기가 필요한데요, 전용의 리모컨 IR수신 모듈이나 IR 포토트랜지스터가 있으면 됩니다.  IR수신 모듈 사용법은 첨부된 자료를 보시면 나옵니다.  전원 핀 2개에 5V, GND 입력을 하면 나머지 핀에서 아래 사진과 같은 신호가(전압변화) 출력됩니다.

리모컨 송신 신호 파형 실제 예

아래의 사진은 제가 갖고있는 리모컨들의 파형을 오실로스코프로 캡쳐한 것입니다. 왼편 두개는 좀 오래된 VTR과 CDP용 리모컨이고, 우측 두개는 비교적 최신의 전자제품용으로 LCD모니터 및 MP3Player용 리모컨입니다. 보시는 바와 같이 왼쪽과 오른쪽이 시작파형이 다릅니다. 오른쪽의 두 리모컨이 최근 많이 사용되고있는 NEC 코드 파형입니다. 전송규약을 잘 이해한 후엔 어떤 리모컨용 수신기도 만들수 있게됩니다. 반대로 어떤 리모컨수신 기기도 제어할 수 있게됩니다.  본 파형을 잘 보고 2바이트 값을 알아내야 합니다. 그중 1바이트는 항상 같을 겁니다. 즉, 기기번호입니다.  가령 제가 갖고 있는 MP3P의경우 0x02 의 기기번호를 갖고 있습니다. 그리고 나머지 한 바이트가 명령 코드입니다.  가령 Play/Pause버튼의 경우 0x06 입니다. 이 값을 잘 정리해둔 뒤 리모컨 송출 코드로 발송하면 기기는 명령을 받은대로 작동하게 됩니다.  전용 리모컨 대신 직접 만들어낸 송출 신호에 의해 기기가 작동하게되면,,, 기분, 좋습니다. ^^



오실로스코프

안타깝게도 여러분이 오실로스코프가 없다면, 리모컨 코드를 알아내기가 좀 어려울 겁니다. 하지만 불가능한건 아니고, 보유하고계신 MCU로 샘플링하여 계산해 낼 수 는 있습니다.  하지만 본격적인 전자회로 공부를 하시려한다면 오실로스코프 구입을강력 추천합니다. 저도 구입하고 싶다는 생각만 갖고 몇년을 보냈는데, 막상 구입하고나서 너무도 유용하게 사용하고 있습니다.  사양에 욕심을 내자니 가격이 너무 높고,  저렴한 중고를 사려해도  구형 허큘리스 모니터 같이 생긴 녀석에게 신뢰가 가질 않았습니다.  그래서 제가 선택한것이 USB형 오실로스코프입니다. 40MHz 급의 새제품을 20~40만원 선에 구할 수 있습니다.  참고하세요~   



끝으로
초보분들에겐 부족한 내용일듯합니다. 하지만 아이디어와 힌트를 드렸으니 조금만 자료조사하고 노력하시면 좋은 결과물을 얻으실 수 있을겁니다.  재밌는 로봇 많이 만드시고,,, 더불어 제게도 알려주시면 감사하겠습니다.


참고자료
리모컨ic-SC6121.pdf
다운로드
IR수광모듈예.pdf
다운로드




내용추가
2011.July.26 
아래의 관련글 링크에 리모콘 신호 송수신 회로와  PC에서 키보드 입력으로 로봇을 제어하는 소스 예제를 포함한 글을 새로 등록하였습니다. 참고하세요

 

관련글 링크

 .IR무선 리모콘 송수신 회로로 로봇 제어하기

 

 

 



저작자표시 비영리 변경금지 (새창열림)

'로보틱스' 카테고리의 다른 글

음악들려주는 우편함 로봇 - Sound 통신으로 로봇제어하기  (7) 2010.12.09
오늘은 이상한 녀석을 소개시켜 드리고자 합니다.



겉모습을 보자면 우편함을 뒤집어 놓은 것입니다만, 몇 가지 특이한 기술이 적용된 음악재생기 입니다.
사운드 카드를 통해 디지탈 신호를 전달하고 이를 해석하여 본래의 디지탈 신호를 복원하는 기술을 통해 로봇을 제어하는 것인데요, 쉽게 말하면 사운드 카드용 모뎀을 만들어서 로봇제어에 사용하는 예를 보여드리겠습니다.

모뎀이 뭐냐고요? 

글쎄요... 다시 설명하자면, 디지탈 신호를 전화선 같은 교류 음성 라인용으로 신호로 변환시킨 후, 수신측에서는 다시 이를 역변환하여 본래의 신호를 복원해주는 기기입니다. Modulator(변조) + DeModulator(복조)의 합성어라고 알고있습니다. 90년대 PC통신 문화를 지탱해왔다가 지금은 사라져버린 역사적인 기기랍니다. 자세한건 고글,네버,담,야호 등에게 물어보시기 바랍니다.

신호 전달 단계

디지탈신호 -> [사운드카드] -> 신호 포함된 사운드파형 -> [신호변환기] -> 디지탈신호 -> [임베디드 기기]

사운드카드와 신호변환기가 필요하며, 소프트웨어는 사운드 파형을 제어하여 디지탈 신호를 실어주는 프로그램과,
이 사운드 파형에서 디지탈 신호를 해석하는 프로그램이 필요합니다.


자 이제부터 사운드 통신을 우체통 뮤직 로봇 (MP3Play Robot)에 적용한 예를 보여드리겠습니다.




동영상. 뮤직로봇 작동만 하는 동영상

아래는 관련 기술을 설명하는 동영상입니다.  영상품질이 매우 안좋습니다. 양해바랍니다.

음악들려주는 우편함 로봇 동영상 시연 내용 정리

. 외형을 둘러보면 전원선과 사운드 통신선이 있습니다.
. 전원을 켜면 자동으로 음악이 재생되는 상태입니다.
. 현재는, 주변상황에 반응하지 않는 상태입니다.

. PC측 플래시 어플리케이션(리모컨제어기)을 실행합니다.
. 사운드 라인을 PC측 사운드 출력에 연결합니다.
. 플래시 어플내 버튼을 누르면 리모콘 제어가 가능합니다.

. 다음은 프로그래밍 환경(플래시 어플리케이션)을 뛰웁니다.
. 코드를 불러와서 컴파일하고 사운드카드를 통해 로봇으로 전송합니다.
. 이제부터는 로봇 내부의 센서와 버튼으로 작동가능합니다.

. 로봇의 양눈에 설치된 거리센서에 접근하면 프로그램된 기능이 수행됩니다.
. 현재는 재생/정지와 다음곡 듣기 기능이 프로그램되어 있습니다.
. 재생/정지가됩니다.
. Next 다음곡 재생하기가 됩니다.
. 버튼으로 트랙1번 재생도 가능합니다.

. 프로그램를 변경하여 전송하면 그에따라  다른 기능의 수행이 가능합니다.
. 제손이 너무 두꺼비 손 같네요 ㅡㅡ;;  양해바랍니다.



동영상. 세부 기술 소개 (사운드 통신 및 프로그래밍 기능)


응용 범위

플래시 및 기타 응용 프로그램에서의 임베디드기기 제어
MP3Player, Radio, PMP, Mobile Phone 등의 사운드출력가능한 모든기기에 적용 가능.


특장점

보통 로봇을 제어하거나 프로그래밍을 하려면,  시리얼 포트나 USB포트를 이용하게 됩니다. 이를 위해 별도의 하드웨어를 구입하거나 장착 및 설정하는 과정이 필요합니다.  사운드 통신선을 이용하면, 보셨듯이 사운드 출력 라인만 있으면 됩니다.
MP3Player나, 특히 휴대폰과 스마트폰에 응용이 가능합니다.  현재 안드로이드 폰에서 신호변환 출력이 정상 작동하는 것을 확인했습니다.  아이폰도 물론 가능합니다만,,, 제가 아이폰 개발환경이 없습니다 ;;;


제품화 아이디어 - Sound to Serial 변환기

Sound to Serial변환기란 시중에서 판매되고 있는 USB to Serial변환기와 유사한 용도로 사용할 수 있습니다. 차이점은 USB포트가 필요없으므로 사운드 출력이 가능한 모든 디지탈 기기에서 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 특히 모바일폰에 곧바로 적용 가능한 기술입니다. 가령 로봇제어에 3G네트웍이 필요할 경우, 로봇의 시리얼 포트와 휴대폰의 사운드출력 단자에 Sound to Serial 변환기를 꽂아주면 됩니다.  물론 적절한 프로그램이 구현되어야 합니다.  실용신안 등록까지 고려해본 기술입니다만, 상업적 가치는 글쎄요?? 입니다.  추가적으로 안드로이드폰으로 응용가능한 매우 재밌는 응용예가 있는데요, 어찌저찌해서 최신형 안드로이드폰이 생긴다면 그때 따로 보여드리도록 하겠습니다.


본 기술의 문제점

호환성: 대부분의 PC 사운드 카드에서 정상 작동하는데 간혹 사운드 음량이 너무 작거나, 기타 상황에 따라 인식이 안되는 경우가 있을수 있습니다. 하지만 이부분은 신호변환기를 보완하면 해결 될 수 있는 문제 같습니다.

속도: 보통 PC급 사운드 카드에서 지원하는 Sampling Rate이 44100Hz 이하이며,  이는 전송 데이타속도의 제한과 연계됩니다. 적은 값은 아니지만, 최근의 고속통신 디바이스들에 비하면 저속 통신만 지원 가능합니다.

단방향성: 현재 사운드 카드 출력 통신만(단방향) 개발했습니다.  하지만,  마이크 입력을 통해 반대 방향 입력도 가능합니다.




신호변환기

디지탈 신호를 사운드 파형으로 변환하고 사운드 신호에서 디지탈 신호로 변환해주는 회로를 간소화 하기 위한 기법을 사용하였으므로 신호변환을 위한 전자회로가 매우 단순합니다.  OPAmp와 저항 콘덴서 몇개면 가능합니다.  이보더 더 단순화 하여 트랜지스터 몇개로 구성하는 방법도 있습니다.  이정도 회로만으로도 MCU측에서 직접 해석 가능한 디지털 신호로 변환을 해줄 수 있습니다.  또는 신호변환기에 저사양 MCU를 장착하여 시리얼 통신 규약에 맞도록 변환시켜 줄 수 도 있는데, 그렇게 되면 바로 Sound to Serial 변환기가 됩니다.


변환기의 종류

Sound to TTL, Sound to Serial, USB Sound Card to TTL, USB Sound Card to Serial,,,
위와 같이 여러가지 용도별로 인터페이스 보드를 구성할 수 있습니다. 아래의 경우는 USB 사운드카드를 내장한 형태의 신혼변환기를 제작한 예입니다. 즉, PC에 내장된 사운드카드 대신 전용의 USB 사운드카드를 이용하는 예입니다.



사진. USB Sound Card to TTL 제작 예




저작자표시 비영리 변경금지 (새창열림)

'로보틱스' 카테고리의 다른 글

말하는 로봇 만들기 - 리모컨 제어 응용예  (2) 2010.12.10

+ Recent posts

티스토리툴바