아두이노 혁명과 함께  많은 분들이  아두이노의 가능성을 좀더 넓히려는 시도를 하게되었습니다.

그 노력중의 하나가  USB Host 기능을 추가하여  PC와 같이  USB 마우스나  키보드 등의 USB 기기를 연결하여 작동할수 있도록 하는것이었습니다.   이를 지원하는 USB Host Shield 제품이 만들어졌으며, 이를 지원하는 공개 라이브러리가 발전되기 시작하였습니다.   

 

이후 구글은 Google IO 2011 행사에서 아두이노와 안드로이드기기의 연결을 지원해주는 Open ADK 를 공개하여 안드로이드 스마트폰 기기를 다양한 외부 기기(아두이노 연계)와 연동할 수 있는 가능성을 열어 줬습니다.  이때 모태가 된 기술이 바로 아두이노의 USB Host 연동 라이브러리입니다.

 

이후 공식 아두이노팀은 아두이노에 USB Host Shield 기능을 기본으로 내장한 Arduino ADK 제품을 발표하였습니다.

이를 통해 UNO 보드에 별도의 USB Host Shield 를 장착해야하는 불편이 없어졌으며,  ADK 보드를 사용하여 좀더 편리하게  공개된 라이브러리를 활용하여  USB 마우스나 키보드, 일부 Bluetooth Dongle 등과 연동하는 작품 제작이 가능해졌습니다.

 
한마디로 무궁무진한 가능성을 보유한 아두이노 ADK 보드입니다.

 

하지만  많은 분들에겐 왠지  어렵고  가까이하기엔 뭔 ADK 보드이며,

자칫 잘못하면 1주일을 헤매도 뭘 어떻게 사용해야하는지 답이 안나오는 ADK 보드이기도 합니다.

 

저 또한 많은 것을 알지는 못하지만,  직접 테스트해본 결과 아두이노에 대해 어느정도 경험이 있으신 분들이라면 많이 어렵지 않게 기본적인 사용이 가능한것으로 판단되어  미루고 미뤄왔던 ADK 보드의 기초 사용법을 적어봅니다. 

 

자,  시작해보십니다.

 

Mega ADK 보들 사용을 하시려면 일단  아래의 공식 제품소개 페이지를 참고하시면됩니다.

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMegaADK?from=Main.ArduinoBoardADK

 

하지만 장황하고 혼돈되어 뭘 봐야할지 모르겠습니다.

 

2011년 처음 ADK보드가 나왔을때는 google ADK 공식 페이지에서  관련 SDK 와 함께 아두이노 예제소스가 제공되었습니다.

하지만  최근에 일반 USB_HOST_SHIELD 라이브러리가 보강되어  ADK보드에서도 조금만 손보면 간단히 사용 가능하게 되었으며, 구글 IO Open ADK 관련 페이지를 참고할 필요가 없게 되었습니다. 아래의 사이트에서 해당 파일을 다운로드하시면  필요한 라이브러리와 예제소스를 한번에 받으실 수 있습니다.

 

https://github.com/felis/USB_Host_Shield_2.0

 

 

1. 라이브러리와 예제소스가 포함된 파일을 다운로드 하세요

 

위 사이트에서 아래 파일을 받으시면 됩니다.

https://github.com/felis/USB_Host_Shield_2.0/archive/master.zip

 

 

2. 라이브러리 설치 및 정상 설치 여부 확인

 

자, 이제 라이브러리부터 설치하기위해 다운로드한 파일을 압축해제합니다.

압축해제된 파일이 폴더에 들어있는데요

 

보통 USB_Host_Shield_2.0-master 라는 폴더명으로 압축이 풀리게됩니다.

아마도 대부분 이 폴더속에 동일명으로 또 하나의 폴더가 보일겁니다.

 

그 폴더 속에  *.h 파일과  *.cpp 파일이 보이고  examples라는 디렉토리가 보일겁니다.

이 폴더가 바로 라이브러리 폴더입니다.

이 폴더의 명칭을  USB_Host_Shield_2로 변경하시기 바랍니다. 

(현재의 제목으로는 특수문자가 포함되어 있어 라이브러리 설치시 오류가 발생합니다.)

 

 

이제 아두이노 SW를 엽니다.

현재 가장 기본으로 사용되는 아두이노 SW 1.0.5 버전을 기준으로 소개해드리겠습니다.

1.0버전 이전에는 직접 설치할 라이브러리 폴더를 아두이노 라이브러리 폴더에 복사해 넣었었는데요

최근 SW 에서는 라이브러리 설치를 위해 파일 복사를 할 필요가 없고,

 

메뉴에서 스케치 > 라이브러리 가져오기... >  위에서 폴더명을 변경해둔 "USB_Host_Shield_2" 폴더를 선택을 해주시면 자동 설치됩니다.

 

이후에 꼭 SW를 재 시작해주셔야합니다.

재시작 이후, 정상 설치 여부는 예제가 등록되었는지 확인하면됩니다.

 

메뉴에서 파일 > 예제 > USB_HOST_SHIELD_2 라는 폴더가 보이면 일단 설치완료입니다.

 

 

3. 라이브러리 및 예제사용을 위한 안내문 읽기

 

그리고 아래의 페이지에 있는 안내문을 꼭! 꼭! 꼭! 읽어보시기 바랍니다.

http://felis.github.io/USB_Host_Shield_2.0/

 

대부분의 공개 라이브러리나 예제소스들은 다운로드페이지나  소스코드 폴더에 

날좀 보셔(README)정보를 함께 제공합니다만,,,,

많은분들이 제작자가 힘들고도 친절하게 적어놓은 사용 안내문을 잘 살피지 않는것 같습니다.

하지만, 종종  "날좀 보셔" 를 안보실 경우  낭패를 보시게 되므로 꼭 읽어보시기 바랍니다.

 

즉, 위 라이브러리는  여러종류의 보드나 제품들에서도 사용할 수 있기때문에  사용자의 환경에 따라 수정이 필요한경우가 있으며, 이에 대한 정보를 README 에 안내하게되므로  꼭 참고하셔야합니다.

 

실제로,   Mega ADK 보드의 경우, 위 힌트글을 안보시고  아두이노 1.0.5에서 사용하시면  작동이 안되게됩니다.

안타까운건 이경우도  컴파일 및 업로드는 정상적으로 된다는 것입니다.

 

하지만 정상 작동이 안되게되고, 며칠을 고민해도 작동이 안되게됩니다.

그리곤 결국 보드 고장을 의심하시고,  구매처에 반품을 요청하게 됩니다. 

(정말 가슴 아픈 상황입니다 ^^;;)

 

해당 안내글을 참고하시면,  Mega ADK보드를 아두이노 SW 1.0.5 버전에서 사용하실경우

라이브러리 폴더에 있는 settings.h 파일에서 Mega ADK 관련 define문을 수정해야 함을 알수 있습니다.

 

4.  자신의 환경에 맞게 라이브러리 수정하기

 

아두이노 라이브러리 폴더에 설치된 해당 라이브러리 폴더속에 있는 settings.h 파일을 수정합니다.

(주의.  최초에 다운로드 한 라이브러리파일속에 있는 파일을 수정하는것이 아닙니다.)

 

아두이노 라이브러리 폴더의 위치는  메뉴에서 파일 > 환경설정 >"스케치북 위치" 를 보시면 됩니다.

윈도우 탐색기로 해당폴더를 찾으셔서 그속에 있는 Arduino 폴더내에 Libraries 폴더가 있습니다.

이곳에 USB_Host_Shield_2 폴더가 있으며 그 안에서 settings.h  파일을 열어서 아래의 항목을 수정해주시면 됩니다.

(단, 아두이노 Due 등의 보드 지원을 위한 아두이노 SW 1.5.5 이상을 사용시엔 수정을 안해도 된다고 안내되어있습니다.)

 

/* Set this to 1 if you are using an Arduino Mega ADK board with MAX3421e built-in */

 

아래의 문장을

#define USE_UHS_MEGA_ADK 0 // If you are using Arduino 1.5.5 or newer there is no need to do this manually

 

아래와 같이 숫자 0만 1로 변경하시면됩니다.

#define USE_UHS_MEGA_ADK 1 // If you are using Arduino 1.5.5 or newer there is no need to do this manually

 

10분도 안걸리는 참 간단한 작업이지만, 이 작업을 안하시면  며칠을 노력하셔도 제대로 작동이 안됩니다.

 

자, 이제  본격적으로 테스트를 해봅시다.  

 

 

1부.  ADK보드에 USB 마우스 키보드를 연결하여 테스트 해보기

 

 

자, 이제 대부분 이미 보유하고 계신 장비로도 쉽게 테스트가 가능한 예제를 실행해보겠습니다.

가령 아래의 예제들은 대부분의 USB 마우스나 USB 키보드로 테스트 가능합니다.

 

파일 > 예제 > HID > USBHID_desc     (USB 기기 디스크립션 확인 예제, 일반 마우스로도 테스트 가능)

파일 > 예제 > HID > USBHIDBootMouse (USB 마우스 예제)  

파일 > 예제 > HID > USBHIDBootKbd   (USB 키보드 예제)

 

일단,  Mouse 예제를 해보겠습니다.

 

1. 예제 불러오고 컴파일 및 업로딩

 

파일 > 예제 > HID > USBHIDBootMouse 예제를 컴파일하시고  업로드 하시면 됩니다. 

컴파일중 오류가 난다면  라이브러리를 잘못 설치하셨거나,

기존에 설치하셨던 라이브러리와 충돌하는경우로 여겨집니다.

 

2. 시리얼 모니터창 열고 세팅하기

 

정상 컴파일 및 업로딩이 되셨다면, 시리얼 모니터창을 열어주고 통신속도를 115200으로 맞춥니다.

컴파일 및 업로딩을 위한 보드설정, 통신포트설정 등에 대해 모르실 경우 아두이노 기초실습을 먼저해주시기 바랍니다.

 

3. 초기 메시지 확인

모니터창에   Start 라는 메시지가 뜹니다.  ADK 보드가  준비가 되었으니  USB 기기를 연결해도 좋다는 신호입니다.

 

4. USB 기기 연결

 

자 이제  ADK 보드의 USB Host 포트에  USB 마우스를 단자를 삽입합니다.

 

이후, 마우스를 움직이거나  버튼을 누르면 대응되는 정보값이 문자로 표기됩니다. (와우~ 활용도가 매우 높은 예제입니다!)

키보드 예제도 마찬가지 방법으로 시도해보시기 바랍니다.

 

 

ADK 보드에 USB 마우스를 연결하여  마우스 드래그 및 버튼 눌림 정보를 확인할 수 있습니다.

 

 

우측의 모니터창을 보시면  좌표이동 상태와  버튼 눌림 정보가 보입니다.

 

 

 HID_Desc 예제의 경우도  연결된 기기의 상태정보를 보여줍니다. 

가령 USB 마우스를 연결할경우 위와 같은 정보를 출력합니다.

 

이밖에도 다양한 예제가 있습니다만,  해당 예제들은 부가 장비가 필요하거나 좀더 난해하므로  여러분이 직접 공부하셔서 도전해보시기 바랍니다. 

 

2부.  Open ADK 보드와 안드로이드 폰의 연동 테스트해보기 

 

시작하기 전에,

Open ADK는 일부 안드로이드 스마트폰에서만 지원되므로 호환되지 않는 스마트폰에서는 테스트가 불가합니다.

저는 Nexus 5 (안드로이드의 최신 레퍼런스 폰)로 테스트 해봤습니다.  참고로, ADK가 지원되지 않는 폰의 경우도 기기 인식 및 앱설치까지는 가능할 수 있지만, 실제로 앱을 구동할때 오류가 발생되고 멈추게됩니다.  

 

이제는 Open ADK 예제 중  별도의 부품이 필요없는 가장 단순한 LED 켜고 끄기 예제를 해보겠습니다.

즉, ADK 보드에 기본장착된 LED를  안드로이드폰에서 실행되는 앱을 통해 켜고 끄는 예제입니다.

 

 

1. 예제 컴파일 및 업로딩

 

아래의 예제를 선택 후 컴파일 및 업로딩 합니다.

파일 > 예제 > USB_HOST_SHIELD_2 > ADK > ArduinoBlinkLED  

 

2. 스마트폰 연결

자, 이제 Nexus 5 폰이 연결된 USB 케이블을 USB Host 포트에 삽입합니다.

 

호환되는 기기이고 특별히 해당 기능을 막아두지 않았다면

아래와 같은 Open ADK 연결 안내문이 뜨게되며,  해당 기기와 연동에 필요한 안드로이드 앱이 필요하다는 안내와 함께, 해당 사이트에서 다운로드 할지 여부를 확인하게 됩니다.  

 

ADK 보드를 연결하면  엑세서리로 인식되며 연동될 앱이 없을경우 다운로드 할 수 있도록 안내해줍니다.  보기를 누르고 다운로드를 하시면됩니다.

 

 

3. 관련 앱의 다운로드

 

 

 

다운로드 확인 하시고,

 

 

 

다운로드가 완료되면  실행시켜줍니다.

 

 

4. 앱의 설치 실행

 

 

특별한 권한이 필요없는 안전한 앱입니다.  설치해줍니다.

 

 

 

5. 앱 사용 허용

 

해당 기기가 연결되때마다 이 앱을 사용할것인지 확인해줍니다.  이후 해당 기기가 연결될 때마다 해당 앱이 자동으로 실행되게 됩니다.  최초 앱 설치 후엔 자동 인식을 위해 ADK보드를 재 장착해야할 수 도 있습니다.

 

 

 

6. 앱의 테스트

 

앱이 시작되면 아래와 같이 단순한 버튼이 뜨며, 그하단에 Connected 라는 메시지가 보입니다.

 

 

버튼을 눌러주시면,  ADK 보드에 내장된 LED 가 켜지는 것을 확인할 수 있습니다. (초록색 원)

 

 

 

 

 

이상으로 기본적인  ADK 보드 사용안내를 마칩니다.  예제를 참고하셔서 멋진 응용작품 만드시기 바랍니다!

 

테스트에 사용된 제품들은 아래와 같습니다.

 

1부 준비물

1. 아두이노 ADK 보드 (제품 구입처 링크)

2. ADK 보드 프로그래밍 용 USB 케이블 ( 제품 구입처 링크)

3. USB 마우스 또는 USB키보드 ( 대부분 보유중이신 제품 활용 가능)

 

2부 준비물

Open ADK 가 지원되는 안드로이드 폰과 micro USB 케이블 

( 갤럭시 S2,  Nexus 5 등 일부 기기만 지원되며, 대부분의 다른 안드로이드 기기는 지원되지 않습니다.) 

 

 

 

아트로봇에서 판매중인 GT-511C1 제품을  아두이노 (UNO , Mega2560 or ADK) 보드에 연결하여 테스트 작동시키는 방법과 소스코드를 소개드립니다.

 

 

준비물   클릭하시면 제품 판매처 링크가 뜹니다.

 

아두이노 UNO 또는  Mega 2560 (or ADK) 보드 

지문인식기(GT-511C1)  

지문인식기 소켓 케이블 (4가닥 묶음, 아트로봇 구매시 함께 제공)

점퍼와이어 4가닥

브레드보드 (크기무관, 케이블을 직접 납땜 등의 방법으로 연결 하실경우 불필요)

 

 

 

연결방법 

 

a. Mega 2560 보드나  ADK 보드를 사용하는 경우 

 

 D19 (시리얼1 RX) ->  지문인식기의 Tx핀 (1번선),  소켓위에 세모표시가 보이는곳이 1번핀임

 D18 (시리얼1 TX) ->  지문인식기의 Rx핀 (2번선)

 GND       ->  지문인식기의 GND핀 (3번선)

 5V        ->  지문인식기의 전원핀   (4번선)

 

Mega 시리즈는 시리얼포트가 여러개여서  PC와 연결시 Serial 을,  지문인식기와의 연결은 Serial1 을 사용합니다.

 

b. UNO보드의 경우

 D2 (swRX) ->  지문인식기의 Tx핀 (1번선),  소켓위에 세모표시가 보이는곳이 1번핀임

 D3 (swTX) ->  지문인식기의 Rx핀 (2번선)

 GND       ->  지문인식기의 GND핀 (3번선)

 5V        ->  지문인식기의 전원핀   (4번선)

 

UNO 보드의 경우 시리얼포트가 하나 뿐(D0,D1)이며,  PC와의 시리얼통신(모니터링용)용으로 사용시 다른 시리얼통신기기 연결이 불가하므로,  SoftwareSerial 을 사용하여  임의의 미사용되는 핀(여기서는 D2, D3을 사용하기로함)을 시리얼통신용도로 설정하여 사용하게됩니다.

 

 

 

예제소스코드

 

a. Mega 2560 or ADK 보드는  아래의 사이트에서 다운로드하여 사용하시면됩니다.

메가 시리즈용 소스코드: https://github.com/mlaws/GT-511C1_Mega

 

b. UNO 보드의 경우,  위 소스코드를 UNO 보드용으로 수정한  아래에 첨부된 파일을 사용하시면됩니다.

 

fingerPrintGT511C1.ino
다운로드

 

 

 

 

모니터창 열고  명령 전송하여 작동 테스트

 

위 예제소스를 아두이노 SW 에서 컴파일 및 업로딩 합니다.  

시리얼 모니터 창을 엽니다. (다른 시리얼 터미널 프로그램을 사용하셔도 됩니다.)

모니터창 하단에 있는 전송 모드설정을 "No line ending"으로 선택합니다. 

 

명령의 종류와 기능은  아래의 페이지에 안내되어 있습니다.

https://github.com/mlaws/GT-511C1_Mega

 

가령  Open 명령은  모니터창 상단 입력칸에 O0 (알파벳 '오'와 숫자 '영')를 치고 엔터 또는 send 를 눌러주시면 전송됩니다.

명령이 전송될때 마다  특정 값이 되돌아오게 됩니다.

 

가장 눈에 띄는 피드백을 할 수 있는 명령은  지문인식기의 인식창에 내장된 Blue LED를 켜고 끄는 명령입니다.

 

L1  을 입력하면   파란색 LED 가 켜지게 됩니다.  멋져 보이네요 ^^.

L0  을 입력하면   LED가 꺼집니다.

 

아래에 첨부된 사진들을 보시면  인식창에 불이 켜질때와 꺼질때의 모습을 확인 가능하십니다.

 

"No line ending" 설정을 안하면  명령 인식이 잘 안될 수 있으므로 꼭 정확히 설정해주시기 바랍니다.

 

LED 제어까지 되셨다면 성공입니다.  

 

데이타 시트와 예제소스를 참고하셔서  지원되는 명령들을 활용하여 자신의 용도에 맞게 소스코드를 변경하여 활용하시면됩니다.

 

 

 

 

Mega ADK 보드로 연결한 경우 (Mega 2560 보드도 동일)

 

 

UNO 보드에 연결한 상태 

 

 

UNO 보드에 연결한 상태 ( L1 명령으로 인식기 내부 Blue LED 가 켜진 상태)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

아트로봇에서 판매중인 지문인식기( GT-511C3) 제품을 PC와 연결 및 테스트 하는 방법의 요약 안내문입니다.

 

준비물

 

제품명을  제품 판매처 링크가 뜹니다.

지문인식기(GT-511C3)

지문인식기 소켓 케이블 (4가닥 묶음, 아트로봇 구매시 함께 제공)

 

FTDI USB to Serial 변환기 5V형 

mini USB 케이블

점퍼와이어 4가닥

브레드보드 (크기무관, 케이블을 직접 납땜 등의 방법으로 연결 하실경우 불필요)

 

 

 

연결방법 (Windows PC에서 제어시)

 

FTDI USB to Serial 5V형 제품으로 PC와 연결가능.

제품소개 페이지에 PC용 예제 프로그램이 링크되어 있으므로 다운로드하여 사용가능.

참고로, 아두이노에 직접 연결하여 제어하는것도 가능합니다만, 직접 프로토콜 학습하여 제어하셔야하므로 어렵습니다.

 

소켓 위에 세모표시 부분이 1번임

1번 TXO  (이핀을 FTDI 보드의 RXI에 연결)  

2번 RXI  (이핀을 FTDI 보드의 TXO에 연결)

3번 GND  (이핀을 FTDI 보드의 GND에 연결)

4번 VCC (이핀을 FTID 보드의 5V핀에 연결)

        (주의, 실제 5V형 FTDI USB Serial 변환기에는 5V 아닌 3V3으로 표기되어있음)

 

 

 

PC -> FTDI USB to Serial 변환기  ->  지문인식기  연결하면,

LED 불이 켜짐을 확인 하실수 있습니다.

 

 

FTDI 보드는 최초 설치시  COMx 번호가 부여되며 해당 COM번호를 기억합니다.

 

SDK_DEMO 프로그램을 실행합니다.

 

최상단에서  시리얼포트번호를  FTDI보드가 설치된 COM번호로 선택해줍니다. 

초기에 USB로 선택되어있음.

 

통신속도(Baudrate)을  115200으로 선택합니다.

 

 

Open 버튼을 눌러줍니다.

최하단 Result:란에  펌웨어 버전등의 정보가 뜨면 정상 연결된 상태입니다.

 

이제 지문을 등록하거나 확인하거나  지문이미지를 수신하는등의 테스트가 가능해집니다.

자세한 사용법은 직접 데이타시트나 동영상을 참고해주시기 바랍니다.

 

 

기타사항.

 

현재 제공되는 케이블의 1번전선이 검정색입니다. 

보통 관례상 검정색은 GND에 사용되지만,

본 케이블에서는 1번 핀은 GND가 아닌 시리얼통신 Tx핀이므로 색상은 무시하시면 됩니다.

 

 

지문인식기는 손가락으로 눌렀는지 여부를 파악할수 있습니다.

손가락을 누른상태와 안누른 상태에서 각각 "Is Press Finger"버튼을 눌러주면 감지 결과를 출력해줍니다.

 

지문인식기는 보통 불이 들어오지 않으며,

지문을 인식/확인하거나 지문 이미지를 전송할때마다 파랑불이 들어오게됩니다. (아래의 사진은 Live Image 전송중인 상태여서 파랑불과  FTDI보드의 Rx불이 계속 켜져 보이는 상태입니다.)

 

 

 

 

 

 

자매 품인 GT-511C1 제품을  아두이노 (UNO, MEGA 2560, ADK ) 보드에 곧바로 연결하는 방법을 소개한 아래의 튜토리얼 자료도 참고하시기 바랍니다. 

 

 

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