최근 4차 산업혁명이 많이 거론되면서 IoT가 화두가 되고있습니다.
IoT를 하기 위해 반드시 필요한 것이 센서, 액추에이터, 서버인데
이를 구현하기 위해 아두이노나 라즈베리파이를 많이 이용하고 있어서
먼저 아두이노부터 알아보도록 하겠습니다.
1. 아두이노의 개념
2. 아두이노 종류
3. 아두이노로 할 수 있는 것
4. 라즈베리파이와의 비교
1. 아두이노의 개념
(1) 아두이노란?
- 각종 센서/액추에이터와 연결 및 제어가 가능한 일종의 소형 컴퓨터라고 할 수 있습니다.
아두이노 버전마다 크기와 모양이 조금씩 다르지만 핸드폰보다 작고 CPU대신 마이크로컨트롤러라 부르는 칩이 들어가있어요. 범용 CPU가 아니기 때문에 OS가 없습니다.
OS대신 센서 수집/액추에이터 동작할 로직이 들어간 프로그램을 upload 하는 방식입니다. RAM도 대략 256kb 미만으로 매우 저용량이라 할 수 있습니다.
- 원래 이탈리아에서 디자인 작품 제어를 위해 2005년에 고안된 것이라 하네요.
하지만 다양한 센서를 이용하면 무궁무진한 IoT 환경을 만들 수 있어 지금까지도 사랑받고 있는 HW입니다.
(2) 아두이노의 특징
- IT 일을 하지 않는 분도 오픈소스는 들어보셨을 겁니다. 저작권과 사용 제약이 있지만 누구나 사용할 수 있는 SW를 OSS(Open Source Software)라 하죠. 그런데 아두이노는 Open Source Hardware 입니다. 즉 하드웨어와 회로도까지 공개되어 있어서 누구나 제작하고 이용할 수 있습니다. 다만 아두이노라는 이름은 사용할 수 없다고 하네요.
- 가장 큰 아두이노의 특징은 바로 많은 센서와 연결할 수 있는 기능성입니다. 이건 조금 뒤에 보도록 하겠습니다.
2. 아두이노의 종류
- 아두이노도 시간이 지남에 따라 새로운 모델이 계속 나오고 있고 용도에 따라서도 특징이 조금씩 다릅니다.
- 아두이노 사이트(www.arduino.cc)에 가보면 모든 유형을 볼 수 있는데 크게 Entry급, 기능 강화용, IoT용, 교육용으로 4개로 나누고 있습니다.
각각에서 몇 가지 제품만 대략적으로 살펴보면 아래와 같이 제품마다 특징이 있습니다.
초급자들은 대부분 UNO 를 사용합니다.
더 많은 핀이 필요하면 MEGA2560을 쓰기도 합니다 (물론 용도에 따라 다른 급을 사용할 수도 있음)
3. 아두이노로 할 수 있는 것
- 그럼 아두이노로 뭘 할 수 있는걸까요?
원래는 이탈리아에서 디자인 작품 제어를 위해 만들어졌지만 다양한 센서와 연결이 가능합니다.
센서와 액추에이터를 보면 감이 올 겁니다. 아래 사진은 icbanq.com에서 가져온 아두이노 센서들입니다.
보시면 온습도 센서, 미세먼지 키트, 적외선 센서, 가스 센서, 광센서 등이 있네요.
즉 집안의 온습도 모니터링을 하고 스마트폰으로 확인한다던가,
적외선 센서를 이용하여 무언가를 감지하고 액션을 하도록 구현한다던가,
가스 유출을 감지하고 대응하기 위해 선풍기를 돌리고 창문을 열도록 구현한다던가 등의
이토록 많은 일을 할 수 있습니다.
4. 라즈베리파이와의 비교
- IoT를 위한 기기에는 라즈베리파이도 많이 쓰이고 있습니다. 라즈베리파이도 아두이노처럼 핸드폰 크기의 소형 컴퓨티입니다.
그런데 라즈베리파이는 좀 더 고급형으로써 범용 OS(Linux)가 설치되며 그만큼 자유도가 높은 기기라 할 수 있습니다. 한마디로 껍데기와 키보드, 마우스가 없는 조그만한 컴퓨터 입니다.
다만 아두이노처럼 다양한 센서와 액추에이터를 쉽게 붙일 수 있어서 활용성이 높습니다.
| 비교 | 아두이노 | 라즈베리파이 |
| OS | 없음, 펌웨어 수준 | Linux OS 설치 가능 |
| 연산장치 | 마이크로 컨트롤러(Atmel) | CPU(브로드콤) |
| 연산 속도 | 16 Mhz | 900 Mhz |
| 메모리 | 수십 kb | 4GB (라즈베리파이 4 기준) |
| IO 핀 개수 | 32개 | 40개 |
| IO 전류 크기 | 40 mA | 5~10 mA |
| 활용 | 모터 구동, 센서 제어 등 외부기기 제어 중심 | 카메라 영상, 센서 데이터 처리 중심 |
| 가격 | 2만원 수준(UNO 정품) 1만원 이내(호환 제품) |
10만원 이내 |
- 비교표를 보면 대부분 라즈베리파이가 우수한 것 같습니다.
하지만 아두이노가 우수한 부분이 있는데 IO 전류 크기가 크다는 것입니다. 나중에 제어를 위해 모터를 구동할 수 있는데 라즈베리파이의 경우 IO 전력량이 작아 모터가 제대로 구동되지 않는 단점이 있습니다.
따라서 대부분 IoT 환경을 구현할 때 아두이노와 라즈베리파이를 함께 이용합니다.
아두이노에는 센서와 액추에어터를 연결하고 수집된 데이터는 라즈베리파이로 보내서 사용자의 핸드폰과 연결하여 실시간으로 확인하고 제어 명령을 내리는 것이죠. 라즈베리파이는 사용자와 센서/액추에이터의 중간다리 역할을 많이 합니다. (물론 라즈베리파이 자체에도 센서를 연결할 수도 있습니다)
다음 포스트에서는 아두이노의 핀 배열에 대해 알아보겠습니다. (https://itlamp.tistory.com/3)
※ 가격에서 정품 vs 호환이 있는데 호환은 복제품을 의미합니다. 기능은 모두 동일하지만 가격이 좀 더 저렴한 장점이 있습니다.
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