언제나 제자리걸음..

Long Range 의 약자인 LoRa.

저전력 장거리 통신이 가능한 프로토콜로, 국내에선 SK가 LoRaWAN 망을 구축하여 서비스 중이다.

LoRaWAN 은 LoRA PHY, 즉 물리적 통신 프로토콜을 기반으로 암호화, 노드 관리 등을 가능케하는 프로토콜이다.

SK의 LoRaWAN 는 비용도 들고 이래저래 번거로운 점이 많았고, 일단 LoRa 모듈 자체를 사용해보고 싶었다.

(SK LoRa 모듈도 가지고 있기 때문에 언젠가 기회가 있다면 테스트를...)

aliexpress 에서 구매한 sx1276 모듈. 내가 구매한 링크는 여기.

한국에서는 915MHz 를 사용하면 된다.

구매하면 구매자가 친절히 이런저런 데이터시트 등을 메일로 보내주는데.. 딱히 필요없었다.

내가 구매한 17년도 12월엔 $16.48/2개 였는데, 글 작성 시점에는 $13.11/2개 정도.

송수신이 가능하므로 2개 이상이 있으면 된다.

LG01-S 등 LoRa Gateway 같은 것도 판매는 하는데, 얘들은 그냥 LoRa 모듈과 인터넷 연결을 편하게 해뒀을 뿐 꼭 필요한건 아니니 당장은 필요없음.

핀간격이 빵판용이 아니라 납땜이 좀 많이 귀찮다.

SPI 통신을 사용하며, 전원과 수신용 인터럽트 핀(DIO0)까지 총 8개가 필요하다.

인터럽트 핀을 생략한다면 7개 핀으로 가능.

동봉된 안테나까지 납땜을 하면 완성!

나는 두개의 아두이노 UNO 와 연결을 하였고,

LoRa 모듈의 작동 전압은 3.3v 이지만, 그동안 경험상 전원만 3.3v 에 물려주면 별 문제가 없었으니 그냥 진행했다.

검색해보니 5v circuit 출력 3.3v circuit 입력의 경우에만 전압 조정을 해주면 된다고 하던데 난 저항 등을 달았을 경우 오히려 작동이 안되어서 전부 바로 연결하였음.

아두이노 라이브러리는 Sandeep Mistry의 LoRa 를 사용하였다. Arduino 라이브러리 매니저에 있지만,

링크는 https://github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa

코드야 예제코드가 잘 만들어져이으니 참고하면 됨.

나의 경우 송신/수신 나눠서 테스트를 하였고, 송신부가 두번째 LoRa.endPacket() 이 무한 blocking 되는 문제가 있었다.

그냥 모듈 두개를 서로 바꿔주니 해결이 되었음.. 아마 납땜과정에서 모듈 하나가 송신이 안되는 불구가 된 듯하다ㅠㅠㅠ

거리 테스트..

송신기를 건물 안에 두니 밖으로 나가면 바로 안되어서, 야외에 두고(71m 거리 태그가 있는 곳) 움직여보았다.

안테나가 별로인건지, 내가 잘못 납땜한건지 여튼 저 정도 거리까지만 수신이 되었음...ㅠ

송신기를 좀 높은 곳에 두고 안테나를 잘 세팅한다면.... 더 잘되지 않을까 기대를 해본다.

일단 통신이 되긴 했으니 만족!

자판기를 만들고 싶어서, 일단 지폐인식기를 구해보았다.

일반적으로 아두이노 관련 제품을 파는 쇼핑몰에서는 구할 수 없고, 오락기나 자판기 부품을 판매하는 업체 등에서 구할 수 있는데

중고나라에 자주 올라오니 중고나라에서 구매하는 것도 좋은 방법.

나는 마침 중고나라에 올라온 GBK-PS500 이라는 제품을 구매하였는데, 기억은 안나지만 개당 2만원 정도에 구매했던 것 같다.

이렇게 생긴 친구이며, 좌측에 MOLEX 53015 10P 커넥터가 달려있고, 우측에 있는 DIP 스위치로 신호 출력방식, 지폐 권종 등을 조절할 수 있다.

문제는 중고로 샀더니 정말 제품만 덜렁왔고... 커넥터에 맞는 케이블을 구하기가 어려웠다.

그러다 모 쇼핑몰에서 동일 제품을 판매하는걸 발견했고, 옵션 상품에 케이블을 판매하길래 전화로 별도 구매 성공!

링크는 여기 http://smartpon4989.com/item.php?ct_id=18&id=F154916030

다만 전원과 VEND1 출력만 연결된 3선 케이블이라고 한다.

3개만으로도 작동을 하니까 파는거겠지.. 하면서 일단 받았다.

전원 연결을 하면 지폐인식이 매우 잘 되는건 확인.

이제 신호를 받아야하니 이전에 사뒀던 DSO138 에 물려서 확인해보았다.

(내가 쓸줄 몰라서 그러는건지.. 뭔가 이쁘게 딱 보이진 않았지만...)

사진에 보이다시피 펄스가 주기적으로 계속 나오다가, 지폐가 입력되면 100 ms 동안 LOW 신호가 1000원 단위로 출력되는 구조였다.

앞에서 얘기했듯이 DIP 스위치로 1000원 당 펄스 횟수(1~10,11,12,15,20)를 조절할 수 있고, 펄스길이(100ms / 50ms)도 조정가능함.

지폐가 인식이 안되어서 반환이 되었는지, 현재 지폐 인식 중인지 등의 정보도 받을 수 있는 것 같지만 선이 연결 안되어있으니 일단 패쓰.

아날로그 신호다 보니 노이즈가 들어오면 돈이 잘못 인식될 수도 있을.. 것 같지만 3선밖에 없어서 검증루틴 같은걸 추가하기도 곤란하다. 그냥 배선을 잘 해두는 수밖에.

여튼 아두이노 코드로는 간략히 아래와 같이 작성하였다.

(이제보니 purseIn 이라는 내장 함수가 있네... 다음에 깔끔하게 고쳐보는걸루...)

100ms 의 경우 만원권 등을 넣었을때 그만큼 인식에 시간이 걸리기 때문에, 50ms 로 줄여도 된다. 그 경우엔 조건문을 조금 수정해야할 듯.

여튼 일단 잘 됨!

추가로, LCD 같은 부품을 사용해서 아두이노가 loop 한번 돌때 걸리는 시간이 길어진다면, 펄스 신호를 제대로 체크할 수 없기 때문에 제대로 작동하지 않을 수도 있다. 알..아서 잘 해결해보자ㅎㅎ

+ INHIBIT 포트를 LOW 로 주면 지폐를 받지 않는다.

ESCROW 는 모르겠음

[목차]

1탄 - 아두이노 세팅 및 코딩

2탄 - 벽 스위치에 교체 설치

3탄 - HomeKit 연동

미루고 미루다가 더 늦기전에 써본다.

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자, 이제 홈킷서버를 구성하고, 전등스위치와 통신해야한다.

보통 라즈베리파이로 많이 하지만, 나의 경우엔 블투내장인 PI3 이상이 없기도 했고,

서버로 쓰고 있는 맥북이 있었으니 이걸 사용.

결과적으론

전등 스위치 <-- Bluetooth --> 맥북 <-- HomeKit --> iOS

이런 느낌이 된다.

1. 블루투스 통신 프로그램 제작

https://github.com/iolate/BLEHomeKit

Swift 를 써보고 싶어서 Swift 로 간단한 커맨드라인 툴을 작성하였다.

Swift 를 배우는 삼아 작성한거기도 하고, 대충 짰으며, 

SwiftSocket 이라는 오픈소스를 사용하였는데, 이 글을 올릴려고 보니 CocoaPods, git submodule 등의 설정이 전혀 안되어 있어서

그냥 주석으로 퉁쳤다. 알아서 참고만 하자.

사실 이름도 BLEHomeKit 이면 안될 것 같지만 이 역시 바꾸기 귀찮으니 패쓰.

실행이 되면 전등 스위치의 HM-10 과 연결하고, tcp 소켓을 열어서 대기한다.

daemonize 는 귀찮아서 그냥 screen 으로 실행해주는 방식을 취했다.

2. node, npm 설치 (Mac)

Homebrew 가 없다면 먼저 설치해주자.

$ ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"

그 후 node 와 npm 을 설치해준다. brew 의 npm 은 버전이 낮아서(?) 아래와 같이 따로 설치해줬던 것으로 기억.

$ brew install node --without-npm

$ curl -L https://www.npmjs.com/install.sh | sh

node 가 설치된 경로를 환경변수에 넣어준다.

나의 경우 경로는 /usr/local/Cellar/node/7.6.0/bin/ 였으며, ~/.bash_profile 에 넣어주었다.

$ vi ~/.bash_profile

export PATH="/usr/local/Cellar/node/7.6.0/bin:$PATH"

이후 source 를 하든 쉘을 다시 로그인하든 알아서 하자.

3. 의존성 및 HAP-NodeJS 설치

나의 경우 아래와 같이 진행했는데 원래 node 를 안써서 뭔가 이상한 부분이 있을 수 있음.

$ npm install -g node-gyp

$ npm install node-persist debug mdns fast-srp-hap ed25519 buffer-shims curve25519-n ip

HAP-NodeJS 패키지도 npm 에 있는 듯 하지만, 나는 설치가 안되었음.그래서 git 에서 받아서 진행했다.

아마 npm 에서 바로 받으면 위 의존성들도 설치를 해주겠지?

$ git clone https://github.com/KhaosT/HAP-NodeJS.git

$ cd HAP-NodeJS/

$ npm rebuild

4. 액세서리 파일 편집

예시 파일들을 보고 적당히 수정해주면 된다.

나는 아래 접어둔 것과 같이 구성하였다.

이것저것 테스트해보면서 대충 짠거라 코드가 좀 부끄러웠던 것 같지만,

다시 보기도, 수정하기도 귀찮으니 일단 패쓰. 잘 작동하면 됐지...

위 BLEHomeKit 으로 tcp 커넥션이 필요하며 이게 비동기로만 가능한 node 의 조건상, feedback 이 제대로 안 올 수도 있는데,

뭐... 대충 잘 작동한다. ㅋ...

5. HAP-NodeJS 실행

$ cd /path/to/HAP-NodeJS

$ node Core.js

이렇게 실행해주면 끝!

마찬가지로 daemonize 는 귀찮아서 screen 으로 실행해주면 된다.

6. HomeKit 에 등록 및 사용

스크린샷에 보이는 에어컨은 아두이노로 에어컨 제어하기 (IR, HomeKit) 1탄  이 글에서... 다루다 말았다. ㅋ

여튼 끝. 개선할 점이 군데군데 많지만 수개월째 매우 만족스럽게 잘 사용하고 있다.

방에 에어컨을 달았는데, 마찬가지로 HomeKit 으로 제어해보고 싶었다.

리모컨이 있으니 전등에 비해 꼭 필요한건 아니였지만...

시리로 켜고 끈다거나,, 온도에 따라 자동 제어 같은걸 해보고 싶어서...

가장 먼저 에어컨 리모컨 신호를 받아서, 아두이노로 다시 보내서 테스트해보는걸 먼저 해보았다.

이번에 방에 설치한 에어컨.

LG WHISEN SUC066BC 모델...

이모가 쓰시던걸 받아왔다.

IR 은 예전에 적외선 송수신 킷을 구매했던걸 활용하였다.

구매처는 아트로봇, 링크

무려 13년도에 샀던건데, 구매내역에 잘 보관되어 있었다..

어떻게 연결하는지 등은 Hook-up Guide 글을 보자.

연결 후에는 아두이노에서 IRremote 라이브러리를 내려받고 사용하면 된다.

라이브러리를 받은 후에

libraries/IRremote/examples/ 폴더로 가면

IRsendRawDemo, IRrecvDumpV2 예제가 있으니, 이 스케치로 원래 리모컨의 신호를 읽고, 날려보면 된다.

예시 폴더에 LGACSendDemo.. 가 있는 것은 이 글을 보면서 발견했는데,,

https://github.com/chaeplin/lgwhisen 이런 오픈소스도 있지만 결과적으로 나는 제대로 작동하지 않아서, 다시 코드를 짰다.

여튼 돌아와서, IRrecvDumpV2 스케치를 업로드한 후에 리모컨으로 눌러보면

이런식으로 신호가 나오게된다.

rawData 를 복사해서 IRSendRawDemo 의 예시처럼,

irsend.sendRaw(rawData, sizeof(rawData) / sizeof(rawData[0]), khz)

이렇게 보내주면 그대로 복사하는거라고 하는데....

실제로 해보면 안된다. ㅡㅡ;

또한 에어컨 리모컨은 특성상, 각 신호가 온도, 바람세기 등의 정보를 가지고 있는데 저걸 어떻게 분석해야하나.. 난감했는데,

위의 LG 에어컨 코드들이 제대로 작동은 안할지언정 기본 베이스가 같아서 도움이 되었다.

위 코드와 IRremote 라이브러리의 ir_LG.cpp 등의 코드를 보면,

업다운 신호가 한 세트로, +500, -500 이면 0, +500, -1500 이면 1 이 되어서 28 bit 의 신호를 만들게 된다.

위 사진의 경우 1000 1000 1100 0000 0000 0101 0001 이 되겠지.

이제 IRrecvDumpV2 스케치에서 loop 함수를 이렇게(접어둠) 바꿔두고 리모컨을 눌러보며 신호를 분석해보면 된다.

git 에 https://github.com/chaeplin/lgwhisen/blob/master/decoding.md 이것도 참고 사항이 되긴 하지만...

리모컨 몇번 눌러보면 금방 파악이 되긴 한다.

나의 버전으로 다시 정리를 해보자면 28bit 가

1000 1000 (1) (2) (3) (4) CRC

이렇게 생겨먹었고, CRC 는 ( (1)+(2)+(3)+(4) ) & 0xFF

모드별로 보면

                    (2)

    냉방:          0  =>    0000 x000 xxxx xxxx

    제습:           1  =>     0000 x001 1001 xxxx

    송풍:          2  =>     0000 x010 0011 xxxx

    인공지능:    3  =>     0000 x011 0010 0101

                                               ㄴ 0: 전원을 켤때, 1: 이미 켠 후 조작시

대충 이렇게 생겼다.

(3) 은 주로 온도. 온도에서 15를 뺀 값

 (4) 는 바람 세기.

    low:      0

    mid:      2

    hight:    4

    auto:     5

이렇게였는데, 이건 위의 예제들의 분석과 동일하다.

여튼 이제 원하는 28bit 를 만들 수 있으니 이 신호를 보내면 된다.

아두이노를 두개 준비해서 보낸 신호를 확인해봐도 좋다.

먼저 적외선 LED 를 아두이노에 연결는데, 타이머를 사용해서 핀이 정해져있다.

Uno, Nano 등의 보드의 경우 PIN 3 을 사용하면 된다.

연결 후 스케치를 업로드 해보면 sendRaw 함수로는 여전히 작동을 안하는데..

28bit 를 long 으로 만들어서 irsend.sendLG 함수를 이용하면 된다.

다만 내가 쓴 위 적외선 송수신 킷의 경우, 신호가 많이 약해서 상당히 가까이,

약 30cm 거리에서 작동해서 처음에 안되는 줄 알았다..

앞으로 코드가 많이 수정되겠지만, 이 단계까지의 나의 코드는 아래와 같다.

[목차]

1탄 - 아두이노 세팅 및 코딩

2탄 - 벽 스위치에 교체 설치

3탄 - HomeKit 연동

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IoT 전등 스위치를 직접 만들어보기 (아두이노, BLE, HomeKit) 1탄 글에 이어서...

설치는 별거 없으니 대충 작성.

배터리를 쓰기 싫고, 중립선이 없으며, 그래도 어떻게 형광등과 전원을 같이 쓸 수 있는 것 같지만 잘 모르겠기에,

아두이노의 전원은 외부에서 끌어오기로 했다.

그래서 먼저 한게 전원선 설치. 역시 이번에도 랜선님이 수고해주셨다.ㅋㅋ

조금이라도 깔끔하게 보이기 위해, 벽에 붙은 스위치를 뜯어내고, 벽지 뒤로 전선을 넘겼다.

이후 전선은 문틀을 따라 밑으로 쭉 내려가서 바로 밑에 있는 콘센트에 휴대폰 충전기로 연결될 예정.

매우 별로지만... 당장 어떻게 해야할지도 모르겠고 더 손보긴 귀찮아서 이정도로 타협을 봤다.

형광등 배선만으로도 가능한 것 같긴 한데... 흠....

그 다음 릴레이만 먼저 넣어서 기존 전선을 연결해준다.

회로에 별다른 안전장치가 전혀 없고, 릴레이 모듈도 제대로 절연이 안되어 있기 때문에

(기판 아래쪽에 핀이 그대로 노출... 감점될 뻔, 아니 잠깐 감전됐다. 꼭 차단기를 내리고 하자...ㅠㅠ)

무서워서 릴레이를 검정테이프로 돌돌 감아버렸다.

그 다음 원래 스위치 부분에 아까 내놓은 두가닥의 전선을 대신 끼워놓고,(사진 없음)

커넥터 점퍼선으로 탈부착이 쉬운 릴레이와 연결 후 빈 공간에 쑤셔넣으면 끝.

릴레이 모듈에 LED 가 달려있어서 빛이 번쩍번쩍한다. 스위치까지 덮어버리면 티가 안나서 무시.

설치는 끝.

이제 HomeKit 연동만 해주면 된다.

[목차]

1탄 - 아두이노 세팅 및 코딩

2탄 - 벽 스위치에 교체 설치

3탄 - HomeKit 연동

============================

올해 2월달에 했던건데, 미루고 미루다 더 잊기 전에 써본다.

따라서 기억이 안나는 부분, 사진이 없는 부분 등등이 많을 예정....ㅠ

어쩌다 형과 방을 같이 쓰게되면서 방에 2층 침대를 놓게 되었는데, 2층 침대에서 불을 끄기 위해 내려가는게 매우 귀찮았다.

2층 침대가 아니더라도 침대와 전등 스위치가 끝과 끝이라서 귀찮기도 하고....

요즘에 휴대폰으로 전등 스위치를 제어하는 제품들이 많이 있지만, 직접 만들어보기로 했다.

나의 조건은 3가지 정도였고,,

1. 기존 전등 스위치 외관을 그대로 가지고 있으며, 그 스위치 사용도 가능할 것

2. 휴대폰으로 손쉽게 제어가능할 것 - iOS HomeKit 을 사용하였다.

3. 차라리 배선이 조금 지저분해지더라도 배터리를 사용하지 않을 것

필요한 부품들을 사야했다면 안했겠지만, 모든 부품을 다 가지고 있었다... 걍 생각만 하고 사모으기만한 부품들이 많아서..ㅎㅎ

먼저 주요 부품은,

1. 아두이노

2. 형광등 전원을 on/off 해줄 릴레이

3. 어떤 방식이든 통신할 수 있는 모듈

일테고, 난 각각 이렇게 사용했다.

1. 아두이노 나노 호환보드

저렴하며, 코드 업로드가 편하고 나에게 남아돌았음.

2. 제어 5V, 220AVC 1채널 릴레이 모듈

모듈이 아닌건 기판을 만들지 않는 이상 사용하기 매우 까다롭다.

3. HM-10 BLE 모듈

가지고 있는 무선통신 모듈들 중에 가장 만만했음

3-2. 3.3-5V 2CH 로직 레벨 컨버터

HM-10 은 3.3v 로 구동되어서 레벨 컨버터가 필요하다. 컨버터가 이미 붙어있는 모듈은 몇개 없었기 때문에 남아도는 레벨컨버터를 사용하기로 함.

사진은 번호 순서대로... 개별 부품 가격은 마지막에 따로 다 정리할 예정.

1. 릴레이/BLE 모듈 작동 테스트 및 기본 코드 작성

간단하게 버튼으로 릴레이를 토글시키는 스케치를 업로드해서, 작동테스트를 해본다. 잘됨.

HM-10 의 경우 테스트할때는 브레드보드에 장착이 쉬우며 로직레벨컨버터가 달려있는 모듈버전으로 코드를 작성했다.

HM10 의 경우 AT 커맨드로 간단한 세팅을 해줬던 것 같은데.. 기억이 나지 않는다ㅠㅠ

AT 커맨드를 위한 스케치는 아래와 같다. pin 번호는 알아서 세팅해주자.

2. 아두이노 스케치 작성

아두이노에서 해줘야하는 것은 원래 있던 물리적인 스위치와 블루투스로 제어되는 신호를 적당히 처리해서 릴레이를 on/off 해줘야한다.

또한 현재 on/off 상태를 블루투스를 통해 전달해주는 기능정도 까지.

대충 작성한 다음에 업로드하고, 테스트해보자. 릴레이 모듈은 친절하게 LED 가 달려있어서 결과를 확인하기도 용이하다.

3. 회로 구성... 및 납땜

회로를 제대로 그렸다고 할 순 없고, 종이에 대충 그린 후 제작하였다. 다만,, 수개월의 시간이 지나면서 어디갔는지 모르겠음ㅠㅠ

스위치 뒤의 빈공간에 우겨넣어야 했기 때문에, 그리고 귀찮았기 때문에 납땜 자체도 상당히 대충했다.

사진을 올리기 부끄럽지만 결과물은 아래와 같다.

위로 뻗은 두개의 가닥은 원래 전등 스위치와 연결할 선이고, 저항은 아두이노 안에 풀업저항이 있는지 모르고 물리 스위치 풀업 저항용으로 달아둔 것.

만능보드를 적당히 잘라낸 후, 점퍼선을 남발하여 회로를 구성하였다. 랜선도 잘라서 종종 쓰는데 쓸만하다..ㅋㅋ

pcb 기판을 만들지 않고 만능보드를 사용하면서도, 가로세로 크기가 작아야했기 때문에 반쯤은 어쩔 수 없는 선택이였으나.. 납땜할때 매우 짜증났다.

설치 및 HomeKit 연동은 다음 글에...

부록(?). 부품 가격

제작에 사용된 각 부품가격을 대충 계산해보면

개당 가격으로 따지면 저렇지만 다른 부품이든 저항/전선이든 딱 필요한 만큼만 살 수 없으며,

땜납이나 인두 등등을 고려하고, 소요 시간을 고려하면 절대 저렴하진 않다.

인생에 한번쯤 만들어볼만한걸로...

다만 pcb 기판을 만들어서 예쁘게 제작을 해볼 기회가 생긴다면, 해보고 싶은 생각은 계속 든다.

이미 시중에 나온 제품들도 있지만.. 아무래도 그런건 내 맘대로 가지고 놀기가 어려워서.. 대표적으로 HomeKit 이라던가....

Ebay 등에서 저렴한 아두이노를 사면 문제가 하나 있는데, 바로 드라이버 인식이 바로 안된다...

본래 사용되는 FT232RL 등의 USB 칩은 인증이 되어있거나 이미 탑재된 경우가 대다수인데,

자체 정책으로 $3 이하로는 못판다나 뭐라나..

여튼 그래서 중국에서 CH340, CH340G or CH341 등의 칩셋을 대신 사용하는데, 이 경우 Windows 건 Mac 이건 따로 커널 드라이버를 설치해줘야함은 물론 signing 도 받지 않아 여러 경고문..을 볼 수가 있다.

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수정.

https://tzapu.com/ch340-ch341-serial-adapters-macos-sierra/

이 주소에서 드라이버를 받으면 rootless 를 끄지 않고도 인식 및 사용가능!

sierra 이후는 아래 방법으로 진행하면 연결시 커널패닉.. 이 일어난다.

그냥 윗 링크에서 받아서 사용하자.

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Mac 의 경우 rootless 기능이 생기면서 좀 곤란해졌는데, 쉽게 말해 rootless 를 끄지 않으면 사용할 수 없다..

커널 익스텐션 체크만 끌 수 있다는게 다행이면 다행이려나..

여튼,

1. 재부팅하면서 Cmd+R 을 눌러 복구모드로 진입한다

2. 터미널을 실행한다

3. csrutil enable --without kext

4. 재부팅

참고:

http://tzapu.com/making-ch340-ch341-serial-adapters-work-under-el-capitan-os-x/

드라이버 (for MAC):

http://www.wch.cn/download/CH341SER_MAC_ZIP.html