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LED를 버튼으로도 제어를 할 수 있게 되었다. 

https://pilimage.tistory.com/17

버튼을 손으로 누르는 것 말고 PC로 제어를 할 수 있을까? 

당연히 가능하다.

Uart 통신을 이용하여 on이 들어오면 LED가 켜지고, off가 들어오면 LED가 꺼지도록 해보겠다. 

USB 컨버터가 없어도 STM32F746은 문제 없다. 

우리에겐 전원 겸 디버깅 용인 ST-LINK가 있다. 

ST-LINK에 VCP포트가 있다.

VCP란 Virtual COM Port로 USB를 통해 PC와 시리얼 통신을 가능하게 해준다.

그러므로 ST-LINK의 VCP_TX/RX를 Uart로 이용하면 된다. 

회로도에서 VCP_TX는 PA9 , VCP_RX는 PB7 인 것을 확인하고 해당 번호의 핀을 클릭하여 각각 USART1_TX, USART1_RX로 선택한다. (선택시 해당 핀 노란색으로 변화)

이제 핀 맵 왼쪽의 Connectivity 항목에서 USART1을 선택하고 Mode를 Asynchronous(비동기)로 선택한다. 

파라미터는 기본적으로 Baudrate는 115200 , word length는 8 bits , Paritiy 는 None , Stop Bits는 1로 설정한다.

그리고 Code Generation을 누르면 환경 설정은 끝이난다. 

그리고 이제 다음 상황을 생각하여 소스를 작성하였다.

a. on이 입력되면 LED가 켜지고 off가 들어오면 LED가 꺼지도록 함

b.  on / off 만 정확히 입력되어야 LED 제어, 그외의 입력은 무시 

 -> ex) onnnnn, offff, onoff 등은 동작 무시

c.  테스트에 minicom을 사용하여 키보드로 엔터를 입력할 시 개행문자로 \r (CR)로 입력받음

 -> 터미널마다, 운영체제마다 엔터를 눌렀을 때, 개행문자가 \r :  (CR), \n : (LF) , \r\n : (CRLF)로 다르게 입력

d.  minicom을 이용한 터미널에서 입력한 글씨를 출력하고 가독성을 위해 \n을 추가하여 Uart Transmit을 사용

1. HAL_UART_Receive 함수를 사용하여 rcv_data라는 변수에 1바이트씩 데이터를 받아 data_arr라는 버퍼에 저장시켰다. 

2. 받은 데이터가 '\r'이면 문자열의 끝을 알려주는 \0을 추가하였다.

3. strcmp를 사용하여 정확히 on , off만 입력되었을 때 기능이 동작하도록 하였다. 

4. 입력받은 데이터에 \n을 붙여 다시 pc로 전송하여 터미널에서 입력한 데이터를 볼 수 있도록 하였다.

5. 문자열 비교가 끝나면 다음 입력을 위해 idx=0으로 하여 버퍼를 재사용할 수 있도록 한다.

위의 소스코드대도 빌드하면 on이 입력되면 LED가 켜지고, off가 입력되면 LED가 꺼진다. 

원하는 대로 동작을 시켰지만 특정상황에서만 (\r로 개행될 때) 동작하는 것이 좀 찜찜할 수 도 있다. 

그 예로, echo on > /dev/ttyACM0 처럼 에코를 이용하여 on 또는 off를 보내면 \n이 마지막에 보내져서 기능이 동작하지 않는다..

그래서 \r이나 \n을 만나면 판단을 하도록 하였다. 

on인지 off인지 비교하는 부분에서 strcmp대신 strncmp를 이용하여 정해진 길이만큼만 비교하여 on인지 off인지 구분하였다. 

strncmp를 사용하여 문자열의 처음부분만 비교를 하다보니 onoff나 ontime 등도 on으로 인식한다는 문제가 있다.

strstr로 문자열을 검색하는 것 보다는 처음부분 비교하는게 좀 더 나을것 같아서 strncmp를 이용하였다. 

on/off를 입력하여 LED도 제어를 해보았다. 

이번 과정에서 가장 큰 문제점은 무엇일까?

메인의 while문에 HAL_UART_Receive를 사용하였기에 데이터가 들어올 때까지 timeout(위에서는 100ms)의 시간동안 대기한다. 

즉, 계속해서 Uart를 체크하는 Polling방식을 사용하였기 때문에 데이터가 들어올때까지 대기하는 시간동안은 버튼을 눌러도 동작하지 않는다.  HAL_UART_Receive의 timeout 시간을 길게하면 확실히 볼 수 있다.

이러한 현상을 막는 방법은 없을까?

당연히 있다. 

바로 인터럽트를 이용하는 방법이다. 

인터럽트를 사용한 방법은 다음 글로...

끝

1초 간격으로 LED를 On/off를 하는 것은 이제 쉽다. 

https://pilimage.tistory.com/15

자동으로 말고 내가 버튼을 눌러서 LED를 제어할 수 없는가?

당연히 가능하다. 

먼저 STM32F746 회로도를 보면 유저가 사용할 수 있는 버튼이 있다. 

B_USER 버튼은 핀 PI11에 연결된 것을 확인할 수 있다. 

Pinout & Configuration 에서 PI11을 검색하여 핀 위치를 찾는다. 

PI11입장에서 버튼의 신호를 받아야 버튼이 눌렸는지 안눌렸는지 알 수 있기에 PI11을 클릭한 뒤, GPIO_Input으로 설정해준다. 

또한 코드 작성의 편의를 위해 PI11을 우클릭하여 Enter User Label을 눌러 BTN1로 이름을 붙인다. 

System Core - GPIO 항목을 눌러 핀 세팅을 확인하고 Code Generation을 한다. 

코드를 작성할 준비는 모두 끝났다

이번에 사용할 HAL 라이브러리의 함수는 2가지이다. 

GPIO를 읽는 Read와 GPIO를 쓰는 Write

즉 ,버튼의 입력을 확인하는 HAL_GPIO_ReadPin 과 LED출력을 조절할 HAL_GPIO_WritePin 이다.

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)

HAL_GPIO_ReadPin은 GPIOx에는 GPIO 구조체의 포인터를, GPIO_Pin에는 해당 핀을 넣어 핀 상태인 GPIO_PinState ( 0 또는 1 )를 리턴한다. 

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)

GPIOx에는 GPIO 구조체의 포인터를, GPIO_Pin에는 해당 핀을, PinState에는 출력을 할려면 1(=GPIO_PIN_SET) 아니면 0(GPIO_PIN_RESET)을 넣으면 된다.

먼저 버튼을 누른 상태에서만 LED가 켜지는 동작을 작성해 보자 

1. 메인 루프에서 BTN1의 상태를 계속 읽는다. 

2. BTN1이 눌려져 있으면, LED1을 On한다. 

3. BTN1이 안눌려져 있으면 LED1을 Off한다.

if문을 쓰기 싫다 코드를 한 줄로 줄이고 싶다면 다음과 같이 작성해도 된다.

1. 메인루프에서 LED1을 BTN1의 상태를 읽어 출력한다. 

HAL_GPIO_ReadPin이 GPIO_PinState를 리턴하므로 이렇게 한 줄로도 줄일 수 있다. 

끝

가장 쉬운 LED ON/OFF를 해보자 .

먼저 프로젝트를 만들고 Clock & Configuration에서 Clock을 설정하자 

HSI  : 내부 클럭 
HSE : 외부 클럭
PLLCLK : 내부 클럭 또는 외부 클럭을 적절히 곱하거나 나누어 원하는 클럭으로 만들어 사용 

클럭은 PLLCLK을 사용하여 32Mhz를 만들었다. 

(내부 16Mhz / 16 * 192 / 6 = 32 Mhz  ,  일단 APB~~등등은 동일하게 설정)

Pinout & Configuration에서 이제 LED Pin을 설정한다. 

먼저 사용할 LED인 LD1과 연결된 Pin을 회로도에서 확인한다. 

또한 회로도에서 LED 다이오드의 방향을 보면 PI1에서 Output을 출력해야 LED가 켜지는 것을 확인할 수 있다.

LD1은 PI1과 연결되어 있으므로 핀맵에서 PI1을 찾는다. 

직접 찾아도 되지만 아래 검색을 이용하면 더 쉽게 찾을 수 있다

PI1을 클릭하고 GPIO_Output으로 선택하면 해당 핀이 초록색으로 변하고 이름이 GPIO_Output으로 변한다.

코드를 작성할 때 편의를 위해서 해당 핀을 다시 우클릭하고 Enter User Label을 눌러 LED1로 이름을 바꿔준다.

핀 선택이 잘되었다 보고 싶으면 System Core의 GPIO 창을 눌러 확인한다. 

확인까지 하였으면 상단 메뉴의 톱니바퀴 모양인 Code Generation을 눌러 코드를 생성해보자

Core - Src - main.c 를 확인해보면 설정한 클럭과 GPIO핀(LED1)들이 main함수 시작에서 초기화 되는 것을 확인할 수 있다. 

이제 설정은 끝났고, HAL 라이브러리를 사용하여 설정한 LED를 조작해보자.

LED1은 GPIO핀으로 출력을 조절하여 LED를 On/Off 할 수 있고 다음 HAL 함수를 통해 GPIO 출력을 조절할 수 있다. 

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)

GPIOx에는 GPIO 구조체의 포인터를, GPIO_Pin에는 해당 핀을, PinState에는 출력을 할려면 1(=GPIO_PIN_SET) 아니면 0(GPIO_PIN_RESET)을 넣으면 된다.

PI1핀의 이름을 LED1로 바꾸었기에 아래와 같이 메인 소스를 작성하면 1초 간격으로 LED가 On/off를 반복하는 것을 볼 수 있다. 

(이름을 바꾸지 않았다면 구조체는 GPIOI~ , 핀은 GPIO_PIN_1 등으로 설정되며 알아보기가 힘들 수도 있다. )

동작은 정말 간단한다. 

LED1에 출력을 High로 주었다가 Low로 주었다가를 반복하면 된다. 

해당 소스를 빌드해서 이제 넣으면 되는데 어떻게 넣을까? 

상단의 Run을 눌러도 되고 Debug를 눌러도 된다. (단 Debug의 경우 빌드를 먼저 해야함)

이 때 Debug Configurations 나 Run Configurations를 눌러 Debugger 설정을 할 수 있다. 

Debugger 설정을 다음과 같이 ST-Link로 해주면 전원을 넣는다고 연결한 USB를 통해서도 프로그램을 올릴 수 있다.  

이제 Run 버튼을 누르면 해당 프로그램이 올라간다. 

실제 보드가 1초 간격으로 On/Off 되는 것을 확인할 수 있다. 

끝

Linux에서 Golang 으로 GPIO를 제어해보았다. 

GPIO란? GPIO(General Purpose Input Output)는 일반적인 용도의 입출력 포트를 의미한다. 

NewGPIO로 구조체를 만들고, Pin(string)으로 제어할 GPIO 핀번호를 정한다. 

Out , In 으로 dir을 정하고 , High, Low로 값을 정하고, PinRead 로 해당 GPIO 값이 0인지 1인지 읽을 수 있다. 

PinUnexport로 사용을 종료할 수도 있다. 

핀을 초기화하고, 방향과 Low,High를 정해 사용할 수 있다. 

예를 들면

g:=NewGPIO()

g.Pin("1")

g.Out().High()

g.In().Low() 등등 

전체코드는 다음과 같다.

// gpio.go
package gpio

import (
	"io/ioutil"
	"log"
	"os"
)

const (
	gpioBasePath     = "/sys/class/gpio"
	gpioExportPath   = "/sys/class/gpio/export"
	gpioUnexportPath = "/sys/class/gpio/unexport"
)

type GPIO struct {
	pin string
}

func NewGPIO() GPIO {
	return GPIO{}
}

func (g GPIO) Pin(pin string) GPIO {
	g.pin = pin
	if _, err := os.Stat(gpioBasePath + "/gpio" + g.pin); os.IsNotExist(err) {
		err := ioutil.WriteFile(gpioExportPath, []byte(g.pin), 0666)
		if err != nil {
			log.Println(err)
		}
	}
	return g
}

func (g GPIO) Out() GPIO {
	err := ioutil.WriteFile(gpioBasePath+"/gpio"+g.pin+"/direction", []byte("out"), 0666)
	if err != nil {
		log.Println(err)
	}
	return g
}

func (g GPIO) In() GPIO {
	err := ioutil.WriteFile(gpioBasePath+"/gpio"+g.pin+"/direction", []byte("in"), 0666)
	if err != nil {
		log.Println(err)
	}
	return g
}

func (g GPIO) High() bool {
	err := ioutil.WriteFile(gpioBasePath+"/gpio"+g.pin+"/value", []byte("1"), 0666)
	if err != nil {
		log.Println(err)
		return false
	}
	return true
}

func (g GPIO) Low() bool {
	err := ioutil.WriteFile(gpioBasePath+"/gpio"+g.pin+"/value", []byte("0"), 0666)
	if err != nil {
		log.Println(err)
		return false
	}
	return true
}

func (g GPIO) PinRead(pin string) byte {
	value, err := ioutil.ReadFile(gpioBasePath + "/gpio" + pin + "/value")
	if err != nil {
		log.Println(err)
	}

	return value[0] - 48
}

func (g GPIO) PinUnexport(pin string) bool {
	err := ioutil.WriteFile(gpioUnexportPath, []byte(pin), 0666)
	if err != nil {
		log.Println(err)
		return false
	}
	return true
}

끝 !