[MCU] 아두이노의 하드웨어 시리얼 버퍼 크기 늘리기
하나를하더라도최선을
2024-07-12 06:35
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본문
아두이노의 하드웨어 시리얼 버퍼 크기 늘리기
강의 목표
이 강의는 아두이노의 하드웨어 시리얼 버퍼 크기를 늘려서 한 번에 더 많은 데이터를 처리하는 방법을 학습하는 것을 목표로 합니다.
1. 시리얼 버퍼란?
시리얼 통신에서 데이터를 임시로 저장하는 버퍼(Buffer)는 매우 중요합니다. 버퍼는 데이터가 전송되고 수신되는 속도가 다를 때 이를 조절하는 역할을 합니다.
2. 기본적인 시리얼 버퍼 크기
아두이노의 경우, 시리얼 버퍼의 크기에 따라 한 번에 수신할 수 있는 데이터의 최대 크기가 제한될 수 있습니다.
일반적으로 아두이노 UNO 또는 비슷한 보드의 경우 기본적으로 64바이트의 시리얼 버퍼를 가지고 있습니다.
이는 HardwareSerial.h 파일에서 "#define SERIAL_TX_BUFFER_SIZE 64", "#define SERIAL_RX_BUFFER_SIZE 64"로 정의되어 있습니다.
따라서 아두이노 보드가 한 번에 처리할 수 있는 최대 데이터 크기는 64바이트입니다.
만약 한 번에 더 많은 데이터를 받으려면 다음과 같은 방법들을 고려할 수 있습니다:
- 분할 송신 및 수신: 데이터를 여러 패킷으로 나누어 전송하고, 아두이노에서도 여러 번에 걸쳐 받아 처리합니다. 이 경우 각 패킷에 시퀀스 번호를 부여하여 데이터의 순서를 유지할 수 있습니다.
- 데이터 처리 지연: 시리얼 버퍼가 한 번에 수용할 수 있는 데이터 크기를 초과하는 경우, 데이터를 받는 속도를 조절하거나, 일시적으로 데이터를 저장하여 다음 수신을 기다릴 수 있는 방법을 고려할 수 있습니다.
- 외부 메모리 사용: 외부 메모리 장치(예: SD 카드 등)를 사용하여 데이터를 저장하고 처리할 수도 있습니다. 이 방법은 대용량 데이터를 다룰 때 유용할 수 있습니다.
- 다른 하드웨어 선택: 대용량 데이터를 더 효율적으로 처리할 수 있는 다른 마이크로컨트롤러나 하드웨어 플랫폼을 선택하는 것도 고려할 수 있습니다.
따라서 아두이노에서 한 번에 처리할 수 있는 데이터 크기는 시리얼 버퍼의 크기에 따라 제한될 수 있지만,
위와 같은 방법들을 사용하여 데이터의 처리를 보다 효율적으로 관리할 수 있습니다.
3. 시리얼 버퍼 크기를 늘리는 방법
아두이노의 하드웨어 시리얼 버퍼 크기를 늘리는 방법은 여러 가지가 있습니다:
- 하드웨어 수정: 일부 아두이노 보드에서는 직접 하드웨어적인 방법으로 버퍼 크기를 늘릴 수 있는 경우가 있습니다. 이는 회로 설계 및 보드의 제조자에 따라 다를 수 있습니다.
- 소프트웨어적 접근: 소프트웨어적으로 버퍼를 관리하고, 데이터의 처리 속도를 조절하는 방법도 있습니다. 예를 들어, 수신 데이터를 버퍼에 일시적으로 저장하고, 처리가 완료될 때까지 대기하는 방법입니다.
- HardwareSerial.h 파일 수정: 아두이노 라이브러리의 HardwareSerial.h 파일을 수정하여 시리얼 버퍼 크기를 늘리는 방법입니다. 이 방법은 특정 보드에서만 가능할 수 있으며, 코드를 컴파일하고 업로드하기 전에 주의 깊게 살펴봐야 합니다.
4. HardwareSerial.h 파일 수정 예시
아래는 HardwareSerial.h 파일에서 시리얼 버퍼 크기를 늘리는 예시입니다.
이 예시는 아두이노 UNO를 기준으로 합니다.
다른 보드의 경우에는 해당 보드에 맞는 HardwareSerial.h 파일을 찾아야 합니다.
Arduino Uno의 경우 HardwareSerial.h 파일에서 다음과 같이 수정할 수 있습니다:
#if !defined(SERIAL_TX_BUFFER_SIZE)
#if ((RAMEND - RAMSTART) < 1023)
#define SERIAL_TX_BUFFER_SIZE 16
#else
#define SERIAL_TX_BUFFER_SIZE 256 // 기존 64에서 256으로 버퍼 크기를 늘림
#endif
#endif
#if !defined(SERIAL_RX_BUFFER_SIZE)
#if ((RAMEND - RAMSTART) < 1023)
#define SERIAL_RX_BUFFER_SIZE 16
#else
#define SERIAL_RX_BUFFER_SIZE 256 // 기존 64에서 256으로 버퍼 크기를 늘림
#endif
#endif
5. 예시 프로젝트: 시리얼 데이터의 대량 수신 및 처리
다음은 128바이트 이상의 데이터를 수신하여 처리하는 예시 프로젝트입니다.
이 프로젝트는 아두이노의 시리얼 버퍼 크기를 확장하기 위한 기본적인 방법론을 다룹니다.
#define LED_COUNT 256
#define LED_DATA_SIZE (LED_COUNT * 3)
uint8_t buffer[LED_DATA_SIZE];
uint16_t bufferLength = 0;
void setup() {
Serial.begin(115200); // RS232 통신 속도 설정 (수신용)
// 기타 초기화 작업
}
void loop() {
// 데이터를 받아서 버퍼에 저장
while (Serial.available() > 0) {
buffer[bufferLength++] = Serial.read();
// LED 데이터 사이즈에 도달하면 LED 데이터 처리
if (bufferLength == LED_DATA_SIZE) {
processData(buffer, bufferLength); // LED 데이터 처리 함수 호출
bufferLength = 0; // 버퍼 초기화
}
}
// 추가적인 조건에 따라 나머지 데이터 처리
if (bufferLength > 0) {
processData(buffer, bufferLength); // 나머지 데이터 처리 함수 호출
bufferLength = 0; // 버퍼 초기화
}
}
void processData(uint8_t *data, uint16_t length) {
// LED 데이터 처리 로직 예시
for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) {
int startIndex = i * 3;
uint8_t r = data[startIndex];
uint8_t g = data[startIndex + 1];
uint8_t b = data[startIndex + 2];
// 여기에 LED 제어 로직 추가 (예: WS2812 등의 LED 제어)
// 예시: analogWrite(pin, value); 또는 digitalWrite(pin, HIGH/LOW); 등
// 이 예제에서는 Serial Monitor를 통해 데이터 출력
Serial.print("LED ");
Serial.print(i);
Serial.print(": R=");
Serial.print(r);
Serial.print(", G=");
Serial.print(g);
Serial.print(", B=");
Serial.println(b);
}
}
6. 성능 향상을 위한 추가 고려 사항
대량 데이터 처리를 위해 소프트웨어적으로 버퍼를 관리하는 방법과 함께, 아두이노 외부 메모리 확장 모듈을 사용하는 방법 등을 소개합니다.
7. 결론
이 강의를 통해 아두이노의 하드웨어 시리얼 버퍼 크기를 늘리는 다양한 방법과 그 기술적 배경을 이해하게 됩니다. 프로젝트의 성능과 안정성을 향상시키는 데 유용한 기술적인 지식을 쌓을 수 있습니다.
위의 내용을 참고하여 학습자들에게 시리얼 통신의 기본적인 개념부터 실제 프로그래밍까지 체계적으로 학습할 수 있습니다.
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