- Raspberry Pi 기능 : OS와 OS 탑재
1) Raspberry Pi
: 라즈베리 파이는 싱글 보드 컴퓨터(SBC, Single Board Computer)로 하나의 보드위에CPU 및 메모리, 입출력장치를 장착한 하나의 컴퓨터이다.
(1) Raspberry Pi의 하드웨어(HW)
: Linux 운영체제 기반의 Raspberry Pi, Sensor 그리고 Actuator로 구성되어 있다.
(2) Raspberry Pi의 소프트웨어(SW)
: Raspberry Pi firmware, Android Smart Phone Software로 구성되어 있다.
Raspberry Pi firmware : 라즈비안 운영체제에서 실행되는 소프트웨어로 센서로 부터 데이터를 획득하고 Actuator를 제어하며, 카메라 영상 자료를 전송하고, 데이터베이스가 설치되는 서버기능을 수행한다.
*Raspbian OS는 데비안 기반(32비트) 컴퓨터 운영체제입니다.
*저 성능 ARM에 최적화 되어 있습니다.
Android Smart Phone Software : 원격지의 사용자가 실시간으로 현장의 상황을 모니터링하고, 센서와 데이터를 확인하고, Actuator를 제어하는 프로그램이다.
(3) Raspberry Pi의 기능
ㄱ. 다양한 운영체제 지원
: 기본 운영체제인 Linux 뿐만 아닌 수 많은 운영체제를 지원.
→ 나머지 운영체제는 뒤에서 설명
ㄴ. 강력한 그래픽 기능
: HDMI를 탑재하여 Full HD 해상도의 동영상 처리가 가능.
ㄷ. PC주변기기 활용 가능
: 다수의 USB연결단자메모리카드 슬롯을 통해 PC주변기기와의 활용이 가능.
ㄹ. GPIO덕에 USB기반 추가장비 없이 센서와 소자를 C와 Python언어로 제어 가능
2) Raspberry Pi의 OS 탑재 기능
(1). OS의 종류
A. Raspbian(라즈비안_Raspberry Pi + Debian)
: Raspberry Pi 개발사에서 기본적으로 제공하는 OS
: 데비안(Debian) 리눅스 기반으로 경량 LXDE 데스크탑 환경, 웹 브라우저, 파이썬, 스크래치 등의 다양한 도구들을 제공
◈ raspberrypi.org 에서 공식 배포판을 다운로드 : Jessie, Wheezy 버전 제공
B. Ubuntu Linux
: Ubuntu Mate 와 Ubuntu Snappy Ubuntu Core 두 가지 종류
Ubuntu Mate는 특히 Desktop 환경에 최적화 되어있다.
C. Window 10 IoT
: 윈도우 10 버전의 배포판이지만, 아직까지는 최적화 및 구동이 쉽지 않아
블루투스나 와이파이 통신 및 접속에 문제가 많이 발생한다.
최근 2020년 1월에 ‘Marcin’이란 사람이 구동에 성공하였다.
D. Arch Linux ( 아치 리눅스 )
: ARM 프로세서에 최적화된 리눅스이다.
: 이미지 파일이 아닌 압축된 파일 하나만 주기 때문에, 파티션 설정부터 복사까지
직접해야한다.
E. OSMC, OpenELEC
: Kodi ( Xbox 미디어센터 )의 구동을 도와주는 리눅스
F. RISC OS
: 라즈베리 파이용으로 만들어진 매우 빠르고 작은 시스템 (Linux가 아니다)
G. 기타 이외의 OS는 아래의 주소를 통해 확인가능하다.
https://namu.wiki/w/%EB%9D%BC%EC%A6%88%EB%B2%A0%EB%A6%AC%20%ED%8C%8C%EC%9D%B4(%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0)/%EC%9A%B4%EC%98%81%20%EC%B2%B4%EC%A0%9C
Raspberry Pi OS 다운로드 시
https://www.raspberrypi.org/downloads/
라즈베리파이 공식 홈페이지를 통해 다운로드 받을 수 있다.
1. Raspberry Pi 40 Pin**의 기능**
40 Pin
: Raspberry Pi의 40Pin은 모델B ( 버전3 )의 경우 ‘외부 핀’ 이라고 한다.
: UART,SPI,I2C관련핀들은 GPIO목적으로도사용되기도하고각관련된특수기능을수행한다.
- GPIO (General-Purpose Input/Output) : 다용도 입출력
※ Raspberry Pi 3 Model B 와 Raspberry Pi 2 Model B+
: 두 Raspberry Pi는 차이가 없기 때문에 이 둘을 기준으로 40핀 기능 설명
Raspberry Pi 40 Pin _ 설명
(1). GPIO (General-Purpose Input/Output, 범용 입출력) 24개 [ 3.3V Logic ]
: 여러 용도에 따라 입출력을 연결하여 사용 가능하다.
Pin number : 3,5,7,11,12,13,15,16,18,19,21,22,23,24,26,29,31,32,33,35,36,37,38,40
(2). GND (Ground, 접지) 8개
: 이상 전압에 발생하는 전류를 흘려 보내는 역할을 하는 안전차원에서 필수이다.
Pin number : 6,9,14,20,25,30,34,39
(3). UART (Universal asynchronous Receiver, Transmitter) 2개 [ TX(발신), RX(수신) ]
: Device to Device, Device to Computer 간 통신 및 데이터 전송 시 비동기식으로 할
수 있게 해준다. TX, RX 두 개로 되어있기에 동시 송/수신이 가능하다.
Pin number : 8(TX), 10(RX)
(4). SPI (Serial Peripheral Interface, 직렬 주변기기 인터페이스) 9개
: 1대1통신이외에 1대 다 통신을 동기식으로 할 수 있게 해주는 Pin이다.
: 2개의 SPI를 사용할 수 있음 ( SPI0, SPI1)
MOSI ( Master Out Slave In )
MISO ( Master In Slave Out )
SCLK ( 동기식이기 때문에 Clock 필요 )
CE ( 2개 , 2X2신호 선택 및 MOSI 선택 , SPI1에서는 CE0 하나만 존재 )
→ 이 핀은 GPIO와 공동으로 사용 가능
Pin number : 19(SPI0의 MOSI), 21(SPI0의 MISO), 23(SPI0의 SCLK), 24(SPI0의 CE0),
26(SPIO의 CE1), 35(SPI1의MISO), 36(SPI1의 CE0), 38(SPI1의 MOSI),
40(SPI1의 SCLK)(5). I2C Pin 2개 [ SDA, SCL 로 구성 ]
: 동기식 작동 통신방법, 하나의 Master를 최대 127개 까지 연결가능
SDA : 데이터를 송/수신 하는 선 [ 동시에 송/수신 가능 ]
SCL : 동기식이기 때문에 Clock 필요
Pin number : 3(SDA), 5(SCL)
(6) Reversed Pin 2개
: 보류 핀 , 만들어 놓았지만 사용하지 않는 핀
Pin number : 27, 28
(7) 3.3V Power Pin 2개 ( DC, 직류전류 )
: 3.3V 전압을 제공해주는 핀
Pin number : 1, 17
(8) 5V Power Pin 2개 ( DC, 직류전류 )
: 5V 전압을 제공해주는 핀
Pin number : 2, 4
- Raspberry Pi의 제공되는 통신 방식 [ Raspberry Pi에서 제공하는 통신 방식은 유/무선통신방식 두 분류로 나뉜다. ]
l 유선통신 방식 : 시리얼통신 / Ethernet 통신 등
- 시리얼통신 : 비동기식 직렬 통신, 마이크로 컨트롤러에서 다양한 센서와 연결하거나 다른 장치와 통신할 때 사용- - Ethernet통신 : LAN선을 이용해 통신하는 방식
l 무선통신 방식 : 적외선통신, NFC, 블루투스, WIFI 등
- 적외선 통신 : 소량의 데이터를 근거리에 전송 - NFC : 10CM이하 근거리 통신 - Bluetooth : 1대1통신, 시리얼 유선 통신의 무선화 - WIFI : 1:1, 1:다 등 다양한 장치를 한 개의 API에 연결 가능
Serial 통신 방식
(1). SPI (Serial Peripheral Interface) 통신
: 동기식 직렬 데이터 연결 표준
: 4개의 핀으로 통신이 가능하며 I2C, UART등 비동기식 연결 방식보다 속도가 빠름.
: Master와Slave존재, 1개의 Master에 여러 개의 Slave가 함께 동작가능
: 하드웨어가 단순하나 노이즈 영향을 쉽게 받고 짧은 거리에서 동작 가능
: Master 와 Slave에는 8bit 레지스터가 존재
: SCK 신호에 따라 1bit씩 shift하여 저장
: Polarity, Phase에 따라 4가지 Mode가 있음
( CPOL=0, CPHA=0 / CPOL=1, CPHA=0 / CPOL=0,CPHA=1 / CPOL=1,CPHA=1 )
: 8**개의 방에 데이터를 저장해 놓고SCK신호에 따라 8번 움직이게 하여**서로 데이터를 주고 받는 방식이다.
(2). UART 통신 ( Universal Asynchronous Receiver Transmitter )
: 가장 대중적인 통신 방식으로 주로 RS-232C Transceiver와 함께 쓰임
: RX/TX라인 별도 존재(Full duplex), 별도의 Clock라인은 사용하지않는다.
: 양측 서로 Baud rate를 맞춰야 통신이 가능하다.
(3). I2C통신 ( Inter Integrated Circuit )
: I2C는 두 개의 선을 사용하며 각각 data와 Clock에 해당합니다.
: 동기식 ( Synchronous )
: TX/RX가 동시에 동작할 수 없기 때문에 Master가 통신을 시작하면 Slave는 응답만
가능하다.
(4). 기타 Serial-USB 통신 등 같은 많은 통신 방식을 제공하여, 사용하기에 좋음.