IoT Project 3. 회로 설계 - D


드디어 회로 마지막 시간이네요. 이번에는 FT-2232쪽 회로를 뜯어볼건데요. 레퍼런스 회로가 있는 듯 없는 듯 애매합니다. 그래도 걱정하지 마세요!! 우리에겐 구글이 있으니까요. ^^


그럼 시작하겠습니다.


FTDI사는 USB to RS232 Converter로 유명한 회사입니다. 하지만 전 그것보다 USB to JTAG이 더 맘에 듭니다. USB to Jtag을 지원하는 IC는 몇가지가 있는데요 저는 2 port를 지원하는 FT2232D를 선택했습니다. 한 포트는 UART로, 한 포트는 Jtag으로 사용하기 위해서 입니다. 그래서 IoT 보드에 USB를 꽂으면 아래 사진처럼 COMPORT 장비가 2개 잡힙니다.


제 PC 기준으로는 COM16번과 COM17번으로 잡혔습니다. 하지만 COM16번은 jtag용이니까 사용하면 안되고 COM17번은 UART용으로 사용하면 됩니다.


그럼 회로를 뜯어볼까요~

<FT2232D 회로>


FT2232D쪽의 회로도입니다. 이 회로는 인터넷에도 많이 있고 데이터시트에도 있습니다.

아래 캡쳐화면처럼 인터넷에 돌아다니는 거의 모든 회로에 EEPROM이 있습니다. USB장치 이름같은 Configuration을 저장해 놓을 수 있게 해주는 기능인데요. 전 필요성을 느끼지 못했으므로 달지 않았구요, 혹시 모를 오동작에 대비해 2번 EEDATA핀에 풀업저항만 달아놨습니다.


<인터넷에서 흔히 구할 수 있는 EEPROM이 들어가 있는 회로>


아래 사진은 FT2232D의 데이터 시트에 있는 전원 구성 회로입니다. 데이터시트는 진리이므로 전 이 회로를 보고 그대로 따라 그렸습니다.

<FT2232D 데이터시트 회로도>


나머지 MCU와 붙는 부분은 데이터시트에는 잘 나와있지 않습니다만 인터넷엔 상당히 많은 회로도가 돌고 있습니다. 그런데 문제는 회로가 죄다 개성이 있습니다. -_-;;; 윈도우 디바이스 드라이버는 제가 어쩔 수 있는 게 아니므로(딱히 가지고 있는 지식이 없습니다.) 회로를 그대로 따라야 하는데 어느 것이 괜찮은 회로인지 모르겠더라구요.


그래서 -_-+ 찍었... 은 아니고 ㅎㅎ jtag 만드는 회사 것을 참고했습니다. 아래는 링크입니다.

http://www.ethernut.de/en/hardware/turtelizer/

이 회로는 뭔가 복잡해 보이지만 ㅎㅎ 전 reset의 위치만 명확하게 하고 싶어서 그 부분만 참고했습니다. 헤헷.


ㅎㅎ 어떻습니까? 저는 사실 예전에 한 번 사용해본 IC라서 구글링의 도움없이 할 수도 있지만.. 몰랐다고 해서 못할 것도 없습니다. 요세는 정말 오픈된 자료가 많아서 구글링만 잘해도 왠만한 회로는 전부 구성할 수 있으니까요.


FT2232D의 회로를 구성하는 일이 중요한 게 아니라 FT2232D의 존재를 아는 것이 더 중요한 것 같기도 합니다. ㅎㅎ

그래서 임베디드 월드같은 잡지도 많이 보는 것이 도움이 많이 되더라구요 -_-+


이것으로 회로 설계를 마치고 다음은 아트웍을 들어가야 하는데 고민입니다.;;;

전 전문 아트워커도 아니고 대강 대강 혼자 독학해서 하는 수준이라 잘못된 지식을 전해드릴 수도 있고

툴까지 블로깅해야 하나... 하는 생각도 듭니다. 흐음...


고민고민...


그럼 다음시간에 뵈여~


-Dwarp-



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겁나 죄송하다는 말씀부터 드리겠습니다.

4월에 포스팅하고 7월에 포스팅을 하다니 ㅠㅠ 죄송합니다. 뭐 문제가 생긴거 아니냐라고 하시는 분들도 계신데;;;

그냥 제가 게을러서 그런겁니다. 좀더 의무감을 가지고 진행하도록 하겠습니다.


사실 보드는 제작이 이미 완료되어 테스트까지 마치고 제 직장에서 강의 용도로 사용하고 있습니다.

위즈네트라는 회사구요, 강의는 무료로 진행되니까;;;오시던지~ 마시던지! 

(사실 회사 홍보하는 거 같아서 간지럽습니다.)


그리고 이 프로젝트에서 사용된 회로도 및 아트웍 그리고 PCB 용도의 거버 파일까지 몽땅 다 드릴 수 있어요.

필요하신 분들은 방명록이나 다른 어디라도 e-mail주소 남겨주시면 보내드리도록 하겠습니다.

이 보드 모양 그대로 판매만 안한다고 약속하시면 됩니다. 조금이라도 바꾸시면 괜찮습니다. ^^


어쨌든 회로 설계 세번째 시간! 시작하겠습니다.


저번 시간에 MCU 뜯어 보았는데요. 별 다른게 없습니다.

아날로그 회로가 아닌 이상 요세 디지털 회로는 선 긋기에 불과합니다. 그래도 기본적인 회로 이론 지식은 있어야합니다.

(제가 쉽다쉽다 이야기는 했지만 그래도 비전공자는 힘들겠죠... ㅠㅠ 거짓말쟁이로 몰지 말았으면 좋겠습니다.)


먼저 아래 회로도는 W5500 파트입니다. Ethernet이 되게 해주는 IC입니다.

<IoT 프로젝트 W5500 파트>


자세히 보겠습니다. 딱 보면 아시겠지만 좌측 상단의 케페시터들은 디커플링 케페시터입니다.

디커플링 케페시터는 DC 전원을 노이즈를 저감시키는 역할을 합니다. 아트웍할때에는 각각의 VDD 핀과 가깝게 붙여줍니다.

<W5500 Decoupling capacitors>


그리고 MCU와 똑같이 아날로그 전원에 Bead와 Clock용 Crystal 회로가 있습니다. 거의 똑같습니다.

한가지 차이점이 있다면 Crystal에 1M옴짜리 저항이 하나 있습니다. 피드백 저항이라고 하는데요. IC 내부에 있는 경우에는 달아줄 필요가 없으나 없는 경우에는 외부에 별도로 달아주는게 안정적이라고 합니다. 그래서 보통 IC 제조사의 레퍼런스 회로를 따릅니다. 당연히 저도 Wiznet의 레퍼런스 회로를 보고 따라한 겁니다. ^^


<W5500 Analog bead>



<W5500 Clock - Crystal circuit with 1M feedback resistor>


그리고 나머지는 MDI라고 부르는 신호선의 회로로 구성됩니다. MDI라인은 Differential line입니다. 한국말로는 차동 신호라고 부르는데 두 가닥 사이 전압의 차로 1,0을 판별합니다. RS485랑 비슷하죠? 사실 거의 모든 통신라인은 차동입니다. USB도 CAN도 모두 차동입니다. -_-+ 노이즈에 강하기 때문이죠.

아래 회로에서 보이는 저항이나 케페시터 들은 임피던스를 50옴에 맞추기 위한 것들인데 왜 그렇게 하는지 까먹었다....

아하하하하 뭐 초보자들을 위한 IoT 보드 만들기 이므로 패스!

<W5500 Ethernet 임피던스 매칭회로>


그리고 RD1-125BAG1A라는 RJ-45(트렌스포머 포함) 커넥터가 있습니다. W5500에 이거 쓰시면 안됩니다. 이거 쓰시면 아래 사진처럼 됩니다. 잘못된 정보를 드리는게 아니라 디버그 과정도 블로깅하려고 하는 거에요~ 주의 주의!!!!!


<RJ-45 대강 했다가 망한 IoT 보드>


물론 디버그 과정을 거치고 난 후 회로는 다시 그리게 됩니다. 이 블로깅의 목적은 완성된 회로를 드리는 것이 아니라 프로젝트를 진행하는 전체적인 과정을 보는 것에 목적이 있습니다. 다시 한번 주의 주의!!


같은 의미로 우측 하단의 Shield 회로도 마찬가지로 틀린 회로입니다.


<잘못된 Shield 처리>


저항을 달아 놓았지만 Ethernet의 Shield(CHGND)는 케페시터를 통해 System GND와 연결되어야 합니다. 여러 가지 방법이 있지만 Wiznet의 레퍼런스 회로는 2kV/1nF을 사용하게 되어 있습니다. 여러 회사의 Ethernet 회로를 검토해본 결과 아트웍하는 방식에 따라 회로가 틀려지게 되어 있습니다. 참고하시기 바랍니다.


정상 동작하는 회로는 디버그하는 포스팅이 끝난 후에 다루도록 하겠습니다.


아래는 Wiznet에서 제공하는 레퍼런스 회로가 있는 LINK이며 PDF로 다운로드 받으실 수 있습니다.


http://wizwiki.net/wiki/doku.php?id=products:w5500:refschematic


레퍼런스 회로가 있음에도 왜 다르게 하느냐라고 하시는 분들이 있을 텐데요.. ㅎㅎ 그건 제 개취입니다.

그거 말고는 딱히 명쾌하게 설명할 수 있는 말이 없네요.

그리고 레퍼런스라는 것도 기준이라는 뜻이지 똑같이 하라는 말은 아닙니다. 취향에 따라 틀려질 수 있어요.

모두가 똑같으면 재미없잖아요? ㅎㅎ 비록 실패하더라도... ^^


다음 시간에는 회로 설계 마지막으로 FTDI를 뜯어 보도록 하겠습니다.


다시 한번 죄송하다는 말씀드리구요~ ㅠㅠ 이제는 정말 못해도 1주일에 한번은 포스팅하도록 하겠습니다.


다음 시간에 뵈요~


- Dwarp -

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이번 시간은 간단하게나마 회로도를 뜯어 보겠습니다.


음 거의 레퍼런스 회로도를 참고한 것이니 레퍼런스와 다른 음... 일반적인 내용이 되겠네요.


그럼 시작합니다.



자 첫번째 장은 MCU 파트 입니다. MCU의 최소 구동? 이랄까? ㅎㅎ


보통 MCU를 돌리기 위해서는 당연하지만 MCU가 필요하구요. 중앙에 있죠? 그리고 클럭(clock)이 필요하겠죠?


거의 모든 MCU는 클럭이 필요합니다. 왜냐면 MCU를 구성하는 게이트들은 상태 변화에 따라서만 작동하니까요.


<Crystal Circuit>


즉, low->high 나 high->low로 변하는 순간에 작동합니다. 혹시나 모르시는 분들이 계실까봐 말씀드립니다.


그래서 MCU 옆에 크리스탈 이라는 것이 붙어있죠. 클럭을 발생시키는 아이는 아니고 기계식 필터라고 보시면 됩니다.


일반적으로 크리스탈이 사용되고 용도에 따라 레조네이터나 OSC라고 부르는 능동 발진기를 사용할 때도 있습니다.


<stm32f103vc datasheet 16 page>


위의 Data sheet를 보시면 STM32F103 시리즈의 경우 4~16MHz 의 크리스탈을 붙일 수 있도록 되어 있습니다.


그리고 PLL을 통해 크리스탈 주파수를 뻥튀기 해서 사용합니다. 너무 깊게는 들어가지 마시고 ㅎㅎ


이런게 있다 정도로만 여기시면 됩니다.


저는 8MHz짜리 크리스탈을 붙였습니다. 그리고 PLL설정을 6배로 하면 72MHz를 사용할 수 있겠죠? 


그리고 Pull up된 리셋 버튼이 있고 Boot0 버튼도 있습니다.


BOOT0 핀은 STM MCU에서는 USART등을 이용해 프로그래밍 하기 위한 용도의 핀입니다.


하지만 제가 설계한 보드에서 Boot0 버튼은 옵션일 뿐입니다. USB로 프로그래밍 할 거니까요.


혹시 몰라서 넣어놨을 뿐입니다.


그리고 맨 위의 회로도에서 우측 상단을 보시면 DECOUPLING CAP 이라고 씌여진 부분이 있습니다.


<Decoupling capacitor>


이건 버릇처럼 달아주는 노이즈 제거용 Capacitor입니다.


MCU의 VCC 핀에 최대한 가깝게 달아줍니다.


하지만 표현이 위와 같은 것은 귀찮기 때문이죠 하하하하.


그런데 저렇게 그려 놓으면 가끔씩 정말 가끔씩


초보 아트웍 디자이너님들은 정말 일렬 쪼로록 배치하는 경우도 있습니다. -_-;;;; 조심조심;;;


<MCU VDD Circuit>


그리고 꼭 알아두셔야 할 것이 있습니다. 전원인데요. VDD 혹은 VCC라고들 부릅니다.


뭐 평소에 문제는 없습니다. 하지만 ADC같은 아날로그 기능을 사용할 때 AVDD를 VDD와 그냥 묶어 쓰시면


노이즈가 굉장히 많이 발생합니다. 그러니 전압이 같더라도 AVDD는 비드를 통해 VDD와 연결하시는 것이 좋습니다.



그 왜 나머지 부분은 옵션이라고 생각하셔도 될 정도입니다. 설명드리자면...


1. SD CARD

2. EEPROM With Mac address

3. Status LED


위 중 알아두시면 좋은 것은 Mac address가 담긴 EEPROM(IC)를 판매한다라는 점과

(Mac address는 일반인이 못산다고 생각하시면 마음이 편합니다.)


SD CARD Interface로 SPI(가장 대중적임)를 사용하지 않고 SDIO(MCU 지원 기능)를 사용한다는 점 정도입니다.


음 최대한 쉽게 작성하려고 했는데 이해하셨을 지 모르겠네요. ㅎㅎ


하지만 이해 못하셔도 상관없습니다. 아 그냥 이런게 있구나~ 이런 정도면 충분합니다.



한달 반 만 정도에 완료한다고 했는데 ㅠㅠ 죄송스럽네요. 좀 더 열심히 글을 쓰도록 하겠습니다.


하지만 저번 시간에 말씀드렸다시피 실제로는 샘플 PCB도 왔고 납땜까지 일부 완료했습니다.


현재는 일부 IC들의 배송을 기다리는 중입니다.


저는 제가 예상한 것보다 훨씬 게으르네요. ㅠㅠ;; 죄송합니다.


다음 시간으로 회로 설계는 마무리 짓도록 하겠습니다.


그럼 다음 시간에 뵈요~


-Dwarp-

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거의 한달만에 포스팅하는 거라 죄송하다는 말씀부터 드리겠습니다.


이직으로 인한 이사 등등으로 너무 바빠서 ㅠㅠ 이해 부탁드리겠습니다.


그리고 사실... 회로 설계랑 아트웍 둘 다 완료해버렸습니다. ㅠㅠ


현재 샘플 발주도 나간 상태구요. ㅠㅠ


오픈 소스 하드웨어 로고를 달고자 오픈 소스 툴로 진행하려 했지만... 적응하는 기간이 너무 많이 걸리는 문제로 ㅠㅠ


제가 사용하던 유료 툴을 그냥 사용했습니다. ㅠㅠ. 죄송합니다.



암튼 회로 설계 시작하겠습니다.


회로 설계에 앞서 가장 처음 시작해야 하는 것이 무엇일까요? 바로 데이터시트를 수집하는 일입니다.


폴더를 만들고 따로 관리를 합니다.



폴더를 보시면 아시겠지만 Data sheet 폴더 말고 Reference Circuit 이라는 폴더도 존재합니다.


보통은 Data sheet에 함께 존재하지만 따로 제공하는 곳도 많이 있습니다.


이 데이터 시트와 레퍼런스 회로를 제조사 홈페이지에서 다운 받을 수 있습니다.


또 눈치 있으신 분들은 아시겠지만 ㅎㅎ 추후 OS도 사용할거라 OS manual도 있습니다. 긴장하지 마세요 쉽습니다.


우리는 ST MCU를 사용하기로 했죠? 보통 MCU 같은 경우 필요한 문서는 3가지 입니다.



위 폴더 사진을 보시면 stm32f103VC로 시작하는 문서가 세가지 있습니다. 살펴보자면


첫번째는 데이터 시트. 일반적으로 전반적인 설명, 전기적인 특성, 타이밍 특성 등이 나와 있습니다.


두번째는 Reference manual. MCU 레지스터 내용 등의 자세한 컨트롤 내용이 나와 있습니다.


그리고 마지막으로 Errata Sheet. MCU의 버그에 관한 내용이 나와 있습니다.


나머지 IC 들도 비슷한 구성을 하게 됩니다.


이 중 한가지라도 소홀히 하시면 안됩니다. ㅠㅠ 나중에 엄청 고생을....


그리고 제조사 홈페이지를 이쪽저쪽 보시거나 검색해 보시면 Reference Circuit도 대부분 제공합니다.


표준 회로니까 특별한 목적이 없는 한 따르는 것이 좋습니다.


자 이렇게 데이터가 준비되면 회로를 그려 봐야하는데!!!!! ㅠㅠ


유료툴 사용방법을 올리기가 무섭습니다. ㅠㅠ 경찰 아저씨가 잡아가면 어떻게 ㅠㅠ


그래서 회로만 올리도록 하겠습니다. 회로 그리는 과정까지 올리고 싶었지만 ㅠㅠ






저는 버릇 처럼 MCU 부분부터 설계를 합니다. 나중에 주변 IC 들과 연결하고 할 때 쉽더라구요.


그리고 중요한 기반이 되는 IC 순서대로 각각 회로도를 그립니다.


이 뭐 선 그리기 뭐 어렵냐 하시는 분들이 계실지도 모릅니다.


네 그렇습니다. 선그리기 놀이 맞습니다. ㅎㅎ 레퍼런스를 참고해 그리는 것이니까요.


기본적으로 SPI라던지 UART, I2C 혹은 Memory bus 등 이런 기본적인 Circuit 레벨 통신의 wiring 지식만 있다면


굉장히 쉬운 작업이 될 거라고 생각합니다. 일단은 EVB니까요 ㅎ.


정밀한 analog 회로나 RF 등은 회로 설계부터 차원이 틀려니지 참고하시구요.


선 연결하는 것은 쉽습니다. 하지만 해당 IC 자체를 그리는 것이 굉장히 지루하고 짜증나는 작업입니다.


그래서 보통 회로 설계 + 아트웍 하시는 분들은 자신들의 라이브러리가 생명처럼 느껴질 수도 있습니다.

(저도 라이브러리를 다시 만들기 귀찮아서 기존 툴을 사용했습니다. ㅠㅠ)


요세는 많은 제조사에서 제공하는 추세입니다. 그나마 다행입니다. ㅎㅎ


ㅎ 오늘은 일단 맛보기로 요정도까지 일반적인 내용으로 진행을 마치구요.


다음 시간에는 회로를 조금 자세히 살펴보도록 하겠습니다.


다음 시간에 뵈요~ (다음 건 빨리 포스팅 할게여~ ^^)


- Dwarp -




음.. 그리고 한가지 말씀드리자면 저는 전문 회로 설계자나 아트웍 설계자가 아니며 별도의 교육을 수료한 적도 없습니다.


순수히 제가 맨땅에 헤딩해가며 나온 지식들입니다.


그렇기 때문에 전문가 분들이 보시기에 틀린 점도 적지 않으리라 생각합니다.


틀린 점을 언제라도 지적해 주시면 저 뿐만 아니라 많은 분들께 도움이 되리라 생각합니다.

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IoT Project 2. 소자 선정.

IoT - Internet Of Things 2015.02.20 22:41 Posted by Dwarp


IoT Project 2. 소자 선정



주요 소자를 선정하는 시간입니다. 보통은 컨셉 작업 단계에서 거의 선정되는데요.


왜 그런 소자를 선택했는지? 정도가 될 것 같습니다.


그럼 바로 시작하죠.


저번 컨셉 작업 단계에서 몇 가지 기준을 정했습니다.



우선 필수 요소인 Main MCU는 우리 경준씨가 바라던데로 Cortex M3로 결정했습니다.

(요세 Cortex M4도 꽤 많이 나오는데 마우져나 디지키에서 구매가 불가능하더라구요. 국가 정책이라나 뭐라나.)


Cortex M3는 단지 ARM에서 설계한 코어로 해당 설계를 사서 여러 제조사가 주변기기(Peripheral)를 붙여 IC로 만들죠.


제조사는 굉장히 많이 있습니다. 또 Ethernet Interface에 따라 다르게 적용될 수도 있으니 일단 넘어가죠.



그러면 Ethernet Interface용도의 소자를 선택해 볼까요? 어쩌면 이게 핵심입니다. ㅎ


MCU에 MAC+PHY가 포함된 방식도 있었고, MCU에 MAC만 포함되어 PHY IC를 외부에 붙이는 방법도 있었습니다.


또 MAC+PHY+TCP/IP IC를 사용하는 방법도 말씀드렸었죠?


전 MAC+PHY+TCP/IP 칩인 W5500을 선택했습니다. 왜 그랬을까요?


<W5500 Hardwired TCP/IP Ethernet IC>



Ethernet Interface 소자 선정에 우선적으로 고려했던 사항은 성과 획득 시간이었습니다.


평소 시간이 부족한 경준씨를 위해 저는 성과 획득 시간이 30분을 초과하면 안된다는 규칙을 세웠습니다.


하지만 저는 소프트웨어 스택을 경준씨 수준에 맞추어 설명하는 과정을 절대 30분 안에 마무리할 자신이 없습니다.


LwIP나 uIP 다운받고 압축 풀고 프로젝트에 포함시키고 library path 추가하고 MCU에 맞추어 포팅하고 Ping이라도 받을 수 있는


Sample Code를 프로그램하는데 직접해도 30분은 커녕 2-3시간은 족히 걸립니다.


하물며 경준씨는 해당 경험이 전무한데 이런 것을 요구한다는 것 자체가 말이 안된다고 봅니다.


처음부터 지루하고 뭐하는 건지도 모르는 것을 하게 되는 거죠. 분명 흥미는 반감하게 될겁니다.


하지만 W5500을 사용하면 Main MCU와는 SPI로 통신하도록 되어 있으니 어려운 설명은 필요없습니다.


Main MCU의 SPI를 초기화 시키고 Wiznet에서 제공하는 라이브러리를 사용하면 금세 샘플 코드가 완성됩니다.


이런 과정이라면 충분히 30분 내외로 읽고 실습 할 수 있는 문서를 제공할 수 있으며


이 프로젝트의 목적인 "IoT의 기술적 접근성이 좋아졌다는 증명"에도 다가갈 수 있습니다.


가격적인 측면을 살펴본다 해도 3500원으로 비싸지 않다고 판단했습니다. 보통 PHY IC들이 1~2,000원 정도 하니까요.


<Microchip 사의 RMII Ethernet Interface IC>


PIC18F97J60 같은 Ethernet이 포함된 MCU도 있긴 하지만 글쎄요...


프로젝트의 목적으로도 이 글의 목적으로도 부합되지 않는다 판단됩니다.



- 삼천포 -


사실 제 이야기를 해보자면 첫 시간에 말씀드렸다시피 LM8962나 PIC18F97J60 같은 MCU+MAC+PHY IC를 사용해 보았습니다.


제 입장에서는 MCU에 MAC만 붙어 있어도 감지덕진데... MAC + PHY라니요. 믿을 만한 회사에 예제는 당연하구요.


그래서 LM8962로 처음 프로젝트를 할 때는 신기했습니다. 아무것도 없이 MCU에 RJ-45만 있으며 Ethernet이 되었으니까요.


하지만 MCU가 개판이라 고생을 엄청했습니다. 근데 조금 있다가 단종까지 해버리더군요. ㅠㅠ


그 고생을 해가며 양산까지 했건만...... 정말 회사 목 내놓고 다녔습니다.


그 이후로 TI의 Stellaris는 쳐다보지도 않습니다. 신상이 무조건 좋은게 아니라는 교훈을... 훌쩍.. ㅠㅠ


또 PIC18F97J60의 경우도 Microchip에서 제공하는 TCP/IP Stack을 사용해 공유기에 붙이고 IP도 할당받고 해보았습니다.


하지만 TCP/IP가 Microchip의 제공이고 10Mbps만 지원했으며 MCU가 종속된다는 점에서 찜찜했습니다.


또 그에 따라 뒤쳐질것이라는 느낌도 강하게 들었기 때문에 더 이상 진행하지 않았습니다.

(그리고 Microchip의 MPLAB은 개인적으로 최악의 IDE 툴이라고 생각합니다.)


- 끝 -



따라서 결론은 주요 소자는 Cortex M3 + W5500으로 진행하고자 합니다.


추가 비용은 없다고 했으니 지켜야겠죠? 따라서 전원도 Micro USB Connector로만 공급합니다.


설마 집에 Micro USB 충전기 없는 집 없겠죠? -_- 아이폰을 제외한 모든 스마트폰 충전기 말하는 겁니다.


혹시 모르니 아래쪽에 사진을....



  

<Micro USB Connector Female / Male>


그리고 추가 비용도 없다고 했으니 별도의 JTAG을 구매할 필요가 없도록 JTAG을 내장하도록 합니다.


ISP도 생각해 보았으나 저의 경우 디버그가 안되면 상당히 괴롭습니다.


암튼 이런 용도의 IC가 FTDI 사의 FT2232입니다. USB로 JTAG 프로그램 및 디버깅을 할 수 있습니다.


개당 가격이 8000원 정도로 꽤 비싸긴 하지만 간편하게 프로그램과 디버깅을 할 수 있으니 교육용으로는 딱! 이라고 생각합니다.


FT2232D 에는 JTAG과 더불어 한 채널의 UART를 제공하므로 우리 경준씨에게 친숙하리라 판단이 됩니다.


환경은 교육용 보드 하나 USB 케이블 하나 끝입니다. 아 IoT니까 LAN선이 더 있어야 겠네요.



마지막으로 추가하려고 생각하는 것은 Mac address IC입니다. 원래 Ethernet 장비 모두는 고유의 Mac 주소를 가지고 하죠.


Mac 주소는 IEEE에서 판매합니다. 4096개에 550불이고 1670만개에 1600불에 판매합니다. ㅎ 못사겠죠?


이런 경우에 사용하라고 Microchip사에서 Mac 주소가 담긴 eeprom을 판매합니다. 아래는 해당 제품 링크입니다.


LINK -> http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/products/memory/serialEEPROM/mac/MAC.html


<Microchip사의 MAC Address EEPROMs page>


가격도 몇 백원 수준으로 부담되지 않으니 혹시나 MAC 주소 때문에 고민하시는 분들은 참고하시기 바랍니다.



휴.. 그럼 주요 IC들은 다 된 것 같습니다. 아 아직 MCU를 정하지 않았군요!! 네! 알고 있습니다.


사실 아직 진짜 못 정했거든요. STM F1 스트림 중 메모리나 페키지 사이즈로 고민 중입니다.



이 밖에 전원쪽 파트나 Reset 버튼, Status LED는 따로 언급하지 않겠습니다.


머리만 아프니까요. ㅎㅎ 자세한 건 회로 작성을 하며 언급하도록 하겠습니다.


그리고 한가지 더~ IDE를 이야기 하지 않았는데 IDE는 CoIDE라는 Eclipse 기반의 IDE를 사용하도록 하겠습니다.


하지만 CoIDE를 여기서 소개하면 글이 너무 길어지므로 OpenSource 카테고리에 포스팅하고 링크 올리겠습니다.

(CoIDE가 Free 거든요.)


CoIDE 소개 Link -> http://engschool.tistory.com/entry/CoIDE


남은 명절 알차게 보내세요~. 다음 시간에 뵈여~


-Dwarp-



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IoT Project 1. 컨셉 작업.

IoT - Internet Of Things 2015.02.20 02:27 Posted by Dwarp


IoT Project 1. 컨셉 작업



어떠한 프로젝트라도 진행하는데에는 분명한 목적이 있습니다. 예를 들면 이런 것들이죠.


Ethernet으로 소방 관제 시스템을 만들자! 라던지


Ethernet으로 강아지 밥주는 시스템을 만들자! 라던지 기타 등등 이죠.


하지만 이런 생각만 가지고는 프로젝트를 시작할 수는 없습니다.


흔히들 프로젝트가 산으로 간다고 말하는 매우 위험한 상태가 쉽게 올 수 있습니다.


어줍잖게 산으로 가다가 산을 넘어서 최단 경로로 목적지에 도달할 수도 있겠지만 가능성은 희박합니다.



그래서 전 항상 프로젝트 시작 첫 번째로 "컨셉 작업"이라는 것을 합니다.


말 그대로 프로젝트 컨셉을 잡는 작업입니다. 비용이라던지 개발 시간이라던지 방향을 잡아 놓고 진행하는 거죠.


물론 프로젝트마다 틀리겠지만 필수적인 요소를 정의하고 난 후 사용자를 고려해 성능, 기능 등을 트레이드 오프합니다.


이 과정에서 거의 모든 것이 결정된다해도 과언이 아닙니다.

(프로젝트의 성공 가능성 마저도)


그래서 저는 이 단계에 공을 상당히 많이 들이는데요.


프로젝트의 목적, 프로젝트의 타겟, 타겟의 지출 비용(돈, 시간), 개발 비용, 개발 시간 기타 등등등


이런 요소들에 대해 시간을 가지고 충분히 생각을 정리합니다.



그럼 시작하겠습니다.



먼저 이 프로젝트의 목적은 "IoT의 접근성이 용이해졌다는 것의 증명과 매우 쉬운 교육"입니다.

(절대 교육용 보드 판매가 목적이 아님을 분명하게 밝힙니다.)


음...그러니까! IoT 교육용 프로젝트가 되겠군요! 당연히 메인 MCU, 그리고 Ethernet Interface가 필수적인 요소입니다.


그리고 사물인터넷이라고 부를 만한 컨트롤 대상이 필요하겠죠? 음. 이건 필수라고 생각되어지진 않네요.


이외 프로젝트 목적에 따라 필수 요소가 더 정해지겠지만 목적 자체가 교육용이고 지루하므로 더 언급하지는 않겠습니다.


그렇다면 프로젝트의 타겟은 누가 될까요? 하는 김에 페르소나도 한명 만들어 봐요. 연습연습.



이름 "서 경준"


나이 29세, 그리 유명하지 않은 전자과를 학점 3.5로 졸업. 그냥 동네 아는 형처럼 생겼음.


교육용 보드를 통해 AVR로 프로젝트를 진행해 교내 대회에 출전하여 입상 경력이 있음.


중소 기업에서 1년째 개발자로 일하고 있으며 연봉은 2,600만원. 주 3회 이상 야근을 하지만 수당은 없음.


집과 회사가 출퇴근하기에는 거리가 멀어 월세 40만원의 원룸에서 생활중.


경력을 쌓아 더 좋은 직장으로 이직하고 싶으나 1년 째 AVR 펌웨어만 작성 중.


다른 MCU나 기술, 회로 등을 배우고자 하지만 고지식한 딱딱한 회사 분위기로 인해 사내에서는 쉽지 않음.


아버지는 중소 기업 부장, 어머니는 전업 주부임. 4살 어린 여동생이 현재 대학교 4학년임.


(주의!! 원래 페르소나 작업은 이렇게 허술하게 하지 않습니다. 프로젝트 진행에 몰입감을 주기 위함입니다.)




자 그럼, 타겟도 정해졌고 사용자 입장에서 생각해 봅시다.



1. 서경준씨는 무엇을 배우고 싶을까요?


AVR 말고는 다른 MCU를 사용해 본적이 없는 경준씨는 Cortex M3에 관심이 많습니다.


그래서 5만원짜리 교육용 보드를 구매해서 사용해 본적이 있습니다. 하지만 방 구석에 방치 중입니다.


IDE 설치하는 것만으로 지쳐버렸습니다. 다운받고 압축풀고 라이센스 받고 이메일 확인하고 라이센트 활성화하고...


괜히 지치고 힘만 빼고 더 어려운 것이라는 생각만 들었습니다. Jtag을 따로 구매해야 한다는 사실은 덤.


요세 대세라고 불리우는 IoT도 해보고 싶으나 임베디드 Ethernet은 엄두도 내지 못합니다.



2. 우리 경준씨는 교육에 얼마의 비용을 소비할 수 있을까요?


경준씨는 낮은 연봉과 월세때문에 지출할 수 있는 비용이 많지 않습니다. 그렇다고 집에 손벌리기도 싫습니다.


임베디드 학원은 금액(약 30-40만원)이 비싸 엄두가 나지 않아 스스로 할 수 있는 교육 교재를 찾고 있습니다.


모든 것이 포함된 총 비용이 6~7만원이면 적당하다고 생각합니다.



3. 그렇다면 우리 경준씨는 얼마의 시간을 소비할 수 있을까요?


야근이 잦은 경준씨는 항상 피곤합니다. 1주에 3시간 이상은 무리이며 하고 싶지도 않습니다.



저는 이런 경준씨를 통해 필수적인 요소 이외에 규칙 몇가지를 세웠는데요. 다음과 같습니다.


1. IDE(통합 개발 환경)은 무료툴을 사용.

2. 총 비용이 5만원을 초과할 수 없다.

3. JTAG 구매 등의 추가 비용 발생은 없다.

4. 교육 성과를 획득할 수 있는 각 단계의 시간은 30분 이내로 조절.





이제 어느 정도 컨셉작업이 끝났습니다. 상당히 지루한 내용이었네요. 휴 수고하셨습니다.


하지만 저는 거의 2주 정도나 되는 긴 시간 동안 고민했었습니다. ㅎㅎ

(물론 이 내용 외에 소자 종류, 가격 등도 함께 알아 보고 있었지만;;)


한 가지 주의 할 점이 있어서 말씀드리는데요~ ㅎㅎ


이 프로젝트의 타겟은 가상의 인물인 서 경준씨 이지만 이 글의 타겟은 IoT 프로젝트를 진행하시고자 하는 여러분들입니다. ^^

(프로젝트 안의 프로젝트랄까요? 헤깔리지 마세여~)


다음 시간에는 주요 소자들을 선정해 보도록 하죠.


그럼 다음 시간에 뵙겠습니다.


-Dwarp-

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IoT - 프로젝트 시작.

IoT - Internet Of Things 2015.02.16 18:24 Posted by Dwarp

IoT - 두 번째 시간입니다. 저번 시간에는


IoT의 기술적인 접근성에 관해 이야기했었습니다. 한마디로


"어렵지 않아요~" 였죠?


ㅎㅎ 말로는 무슨 말을 못합니까? 실제로 뭐든 똥인지 된장인지 먹어봐야 알겠다라고 하시는 분들도 계십니다.


ㅎㅎ 사실 제가 그렇습니다. 그래서! 실제로 해보도록 하겠습니다.


실제로 제품 개발을 하는 것처럼! 처음부터! ~ 끝까지! 전부 다!

(회사에서 진행할 때는 결재나 문서화 단계가 있습니다.)


1. 컨셉 작업

2. 소자 선정

3. 개발 비용 및 제작 단가 산출

4. 회로 설계

5. 아트웍

6. 샘플보드 납땜

7. 펌웨어

8. 테스트

9. 미래에 관한 고찰?


에이~ 다 못한다구요? ㅎㅎ 다 하실 수 있습니다.


개발 계획서를 작성해봐야 자세히 알겠지만 이 모든 과정을 2.5달에서 3.5달안에 마무리 지을 생각이며


개발 비용은 소자 구매, 샘플 PCB 작업까지 포함하고 제 인건비 제외해서 약 20~30만원 이내로 생각 중입니다.

(샘플 PCB가 요세 얼만지 모르겠네여.)


ㅎㅎ 뭐 그렇다고 돈내라는 소리 아니니깐 걱정마시기 바랍니다.


혹시나 회사에서 안된다고 하면 사비로 진행토록 하겠습니다.


(저는 글을 작성하다보면 자주 삼천포로 빠지는데 지금부터입니다. 하지만 정말 필요한 부분이라 살려둡니다.)


- 삼천포 시작-


<우리에게 절실한 이런 자신감!>


우리에게 중요한 건 자신감입니다. 물론 태어날 때부터 타고난 자신감으로 세상을 사시는 분들도 있으시겠지만


대부분의 사람들은 그렇지 못합니다. 시작을 하기 전에 걱정부터 하죠.

(저는 한국사람들의 특징이라고 생각합니다만... 지나치게 겸손해 ㅋㅋ)


다시 공부를 하면 머리속에 잘 들어올까?

내가 소질이 있을까?

못하면 사람들이 뭐라고 하지 않을까?

주변 사람들이 시작도 하기전에 비웃을거야.

돈도 벌어야 하는데 따로 시간을 투자할 수 있을까?

과연 비용을 지불할 가치가 있을까?


이런 걱정을 하는 건 굉장히 당연합니다. 하지만 디테일이 없습니다.


막연하고 답답합니다. 그래서 더 걱정이 되며 이런 것들 때문에 "시작"조차 못하시는 분들이 허다합니다.


그리고 막상 시작하자!라고 마음을 먹으신 분들 중 대부분은 기술적인 부분, 돈, 시간 때문에 포기하게 되는게 사실입니다.

..

..


이게 자꾸 삼천포로 빠지네요. 죄송합니다.


!어쨋든!, 그런 문제들을 해결하고자 최대한 쉽고 자세히 설명할 것이며


최대한 돈이 들지 않는 개발을 지향하며


최대한 짧은 시간에 개발을 마치도록 하겠으니 너무 걱정 마시고 따라오시기 바랍니다. 괜찮습니다. 다 하실 수 있습니다.


이게 시작도 하기전에 너무 많은 말을 한 거 같네요. 지치시면 안되는데 죄송합니다.


- 삼천포 끝 -


글도 끝~

다음에는 개발 보드 컨셉 작업을 진행하겠습니다. 다음 시간에 뵈여~


- Dwarp -

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TAG IOT

요세 핫한 Item IoT - Internet Of Things 에 관해 생각해 보려고 합니다.


이번에는 기술적인 내용을 다루지 않을 생각이므로 편하게 읽어보셔도 될 것 같습니다.


영어로 IoT, 한글로 사물인터넷. ㅎ


음... 사실 이미 핸드폰도 인터넷이 되고 TV도 인터넷이 되고 문도 인터넷으로 열리고 뭐 기타 등등 다 됩니다.


저는 예전부터 있었다고 사물 인터넷은 존재하고 있었다고 봅니다.


단지 이름이 없었을 뿐이라고 생각합니다.


"내가 이름을 불러 주었을 때, 그는 나에게로 와서 꽃이 되었다."


ㅎㅎ 갑자기 이런 시가 생각나네요.



<웹툰 마음의 소리의 주연 꽃 - 슬픈 표정 연기가 일품이다.>



우리 나라의 삭막한 IT는 이런 문학적인 요소가 중요하다고 개인적으로 생각합니다만 이게 중요한 것이 아니고


이름이 생겼다는 것은 "본격적으로 활성화될 준비가 되었다"는 것을 의미합니다.


그럼 본격적으로 활성화될 준비는 무엇을 말하는 것일까요?


필요성에 의한 시장의 성장이나 사람들의 인식 개선 등 많은 요소가 있겠지만 우리는 엔지니어니까~


"기술의 접근성"에 대해 이야기해 보도록 하겠습니다.



일반적인 모든 컴퓨터에는 LAN Port가 있고 그리고 보통 컴퓨터를 구동하는 OS에 TCP/IP Stack이 포함되어 있습니다.


덕분에 우리는 쉽게 인터넷을 할 수 있죠.


하지만 우리가 인터넷으로 문을 여는데 문마다 컴퓨터를 설치해야 한다면 사물인터넷이란 말은 생기지도 않았을 겁니다.


싸고 작고 구현이 쉬워야 합니다. 여기에 바로 우리 전문 분야가 나오는 것이죠.

("우리"의 개념은 음.. 임베디드 시스템을 개발하는 사람들? 정도? 애매하지만 넘어갑시다.)


Ethernet을 구현하기 위해서는 하드웨어적인 측면에서 MCU와 Network Interface(MAC,PHY)등이 필요하고


소프트웨어적인 측면에서는 TCP/IP Stack이 필요합니다.


몇년 전까지만 해도 외부에 별도의 PHY나 MAC+PHY IC가 필요했지만


요세는 MCU에 MAC과 PHY가 포함되어 나오고 있습니다. ㅎㅎ 들리시나요? 점점 사물인터넷이 무르익어가는 소리가?


<MicroChip - MCU+MAC+PHY IC>


<TI - TM4C129x Block Diagram>



저도 Micro Chip의 PIC18F97J60 이나 TI의 LM8962같은 MCU에 Network interface가 포함된 IC를 사용해 보았습니다.


이런 종류의 IC들을 사용하면 아래와 같이 간단하게 구성되므로 단가 하락이나 개발 시간 단축에 이점이 있겠죠?



<PIC18F97J60을 사용한 Ethernet Board>



!!!!하지만!!!!


이렇게 하드웨어를 간단하게 구현했다고 해서 끝난 것이 아니죠.


TCP/IP Stack이 남아 있습니다. Software 입니다.


임베디드 용도의 상용 TCP/IP Stack은 제가 2012년도에 알아보았을 때 한화로 약 1500만원 정도 했습니다. 비싸죠. ㅠㅠ


Microchip에서는 무료로 TCP/IP Stack을 제공하고 있지만 하드웨어적인 측면에서 Microchip에 종속된다는 측면이 있습니다.


Microchip의 제품만 써야한다는 소리입니다. 으음.. 이건 싫은데...


훗! 우리에겐 무료 버전의 TCP/IP Stack도 있습니다. LwIPuIP가 대표적이죠. ㅎㅎ


무료이다 보니 많은 사람이 테스트를 해보고 그에 따른 예제도 웹상에서 쉽게 찾을 수 있습니다.


하지만 무료이다 보니 그 기능도 한계가 있고 예기치 못한 오류에도 쉽게 대응할 수 없다는 문제가 있습니다.



또 다른 선택지도 있습니다. 제가 가장 사랑하는 하드웨어 TCP/IP Stack 입니다.


무료 Stack을 정복하고픈 욕구도 있지만 하드웨어 Stack은 개발 시간을 극단적으로 단축시켜 주기 때문입니다.


국내 기업 중 Wiznet이라는 회사가 하드웨어 TCP/IP Stack을 판매합니다.

(아마 Wiznet 말고는 비슷한 IC가 없을 겁니다. 아마 ㅋ 못봤으니까 ㅋ 있으면 제보 좀. ㅋ)


음.. 한마디로 MAC+PHY+TCP/IP IC라고 보시면 됩니다.


<Wiznet W5500 -http://wiznet.co.kr/sub_modules/kr/product/product_main.asp>



제가 사회 초년생때 음원 스트리밍 프로젝트에 사용되었습니다. 저는 그 때 client 펌웨어를 담당하고 있었는데요.


 SPI로 ARM7과 연결해서 사용했고 Reset pin 하나 연결한 것으로 기억됩니다. 그리고 Wiznet에서


윈도우 소켓(or 버클리 소켓)과 비슷한 라이브러리를 제공해 주기 때문에 어렵지 않게 사용이 가능합니다.


국내 기업이라 한글 데이터 시트를 제공한다는 것도 꽤 큰 도움이 됩니다.


<WIZnet SHOP - http://shop.wiznet.co.kr/>



W5100이 그 당시에 5,500원 했나? 그런데 새로 나온 W5500이 개당 3,500원! -_-+ 더 싸졌네요. ㅎ


엔지니어로써 시간과 돈이 가장 중요하다고 여기는 저로써는 상당히 반갑습니다. ㅎㅎ



IoT를 기술의 접근성 측면에서 봤습니다만 올인원 IC가 많이 출시되는 상황이고 무료 TCP/IP Stack도 있습니다.


이것 저것 다 귀찮으시면 Wiznet IC를 사용하셔도 됩니다.



자 어떻습니까?


모두가 가격도 저렴하고 회로 레퍼런스도 제공하며 예제도 많이 있습니다.


한마디로


"사물인터넷(IoT)은 기술적인 접근성이 상당히 좋다!"


때문에


"사물인터넷이 본격적으로 활성화될 준비가 되었다."




뜬 구름 잡는 소리는 여기까지 하고 다음에는 대략적으로 프로젝트를 설계해 보도록 하겠습니다.


그럼 다들 화이팅 하시고!! 다음 시간에 뵈여~~ 안녕~


- Dwarp -

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