아두이노 소프트웨어 시리얼(SoftwareSerial) 통신

아두이노를 어느정도 사용할 줄 아는 사람이면

무엇인가를 만들고 싶은 욕구가 당연히 생길 것이다.

그럴 때 많이 사용하는 아두이노 보드들은

아두이노 우노, 아두이노 미니와 같은 크기가 작은 보드들이다.

하지만 기본적으로 블루투스 통신만 사용하더라도

위에서 언급한 보드들에서는 사용하기가 어렵다.

 

그 이유로는 위에서 언급한 아두이노 보드들에는

단 하나의 시리얼 포트만이 존재하기 때문이다.

 

우리가 아두이노 보드를 보면

디지털 0번, 1번 핀에 RX TX라고 적혀있는 것을 본 적이 있을 것이다.

 

이곳이 바로 시리얼 포트다.

하지만 우리가 알기에는 Serial 통신은 1대 1통신으로 하나의 통신만이 가능하다.

 

​그럼 이 점을 유념하여 보면

디지털 0번과 1번은 아두이노와 컴퓨터를 연결해주는 통신 통로로 이미 사용되고 있다.

​

​그것은 이미 컴퓨터와 연결이 되어 1대 1 통신을 하고 있다는 뜻이다.​

​또한 우리가 다른 곳에 사용하지 못한다는 것을 뜻하기도 한다.​

물론 코드를 업로드 한 뒤에 연결하여 사용한다면 문제가 없다.

 

여기서 사용하지 못 한다는 것은 디지털 0번, 1번을 다른 용도로 사용하고 있을시에는

아두이노 스케치에서 업로드를 하지 못 하는 경우가 있기 때문이다.

그렇기 때문에 대부분 아두이노를 사용할 때 0번 1번은 잘 사용하지 않는다.

 

이것은 거의 모든 아두이노 보드에서 마찬가지일 것이다.​

​그럼 다른 기기와의 Serial 통신은 포기해야 하는 것인가.​

​그렇지 않다.

​

​아두이노에서는 이렇게 Serial 포트가 모자랄 때를 대비하여

기본 라이브러리를 하나 마련해 두고 있다.

​

​그 라이브러리가 바로 'SoftwareSerial'이다.

​

SoftwareSerial은

일반 입출력 데이터 핀을 RX, TX핀으로 동작할 수 있게 해주는 라이브러리로 이를 통해

RX, TX로 작동하게 된 핀을 소프트웨어 시리얼이라고 부른다.

​

그와 반대로 일반적으로 지정되어 있는 예를 들어 앞에서 설명한 

아두이노 우노의 데이터 핀 0번, 1번과 같은 본래 RX, TX 핀을

하드웨어 시리얼이라고 부른다.

​

​그럼 모든 입출력 데이터 핀을 소프트웨어 시리얼로 동작 시킬 수 있느냐 하면 그것은 또 아니다.​

​소프트웨어 시리얼은 두 개의 핀을 RX와 TX 역할로 지정하여 사용하는데

이때 RX 핀은 보드의 종류에 따라 사용 할 수 있는 핀이 정해져 있다.

 

ATmega328을 사용하는 아두이노 우노의 경우에는 모든 핀이 가능하고

ATmega2560을 사용하는 아두이노 메가의 경우 10~15번, 50~53번, 62~69번 핀을

ATmega32u4를 사용하는 아두이노 레오나르도에서는 8~11번, 14~16번 핀만을

소프트웨어 시리얼의 'RX'로 사용할 수 있다.

 

이처럼 모두 사용가능한 핀이 다르므로 이 이외의 칩을 사용한다면 꼭 확인하고 사용하자.

​

이는 SoftwareSerial이 데이터 수신 감지를 위해 인터럽트를 사용하지만

모든 입출력 핀이 인터럽트를 지원하지 않기 때문에 생기는 현상이다.

​

​이렇게 SoftwareSerial을 통해 여러 개의 UART 통신을 사용할 수 있게 되었지만

임의로 늘리는 것이니만큼 한 번에 하나의 UART 시리얼 통신만을 사용할 수 있다는 것을 유의하자.

​

SoftwareSerial 클래스 또한 많은 맴버 함수들이 정의되어 있다.

​

​하지만 대부분이 Serial 클래스의 맴버 함수와 이름과 기능이 유사하니 앞서

아두이노 기초 포스트(또는 아두이노 I.키트 시리얼 통신 포스트)의 Serial통신을 참고하면 이해하기 쉬울 것이다.

( http://blog.naver.com/darknisia/220789153470 )

 

 

 

​먼저 우리가 살펴 볼 함수는 SoftwareSerial name 함수다.

 

SoftwareSerial name(RX, TX, Inverse_logic)

 

SoftwareSerial 클래스의 생성자로 RX, TX 핀을 지정한다.​

Inverse_logic은 0V를 논리 1로, 5V를 논리 0으로 반전시켜 주는 것으로

반전 로직을 사용하는 주변 장치와의 통신을 위해 사용할 수 있는 것이다.

​기본 값은 false다.

 

또한 SoftwareSerial을 여러 개를 사용할 때를 위해

각 SoftwareSerial의 이름을 정할 수도 있다.

name의 위치에 사용하고 싶은 이름을 사용하면 그 이름의 객체가 생성되며

앞으로 그 이름으로 함수들을 사용할 수 있다.

 

name.begin(speed) 

시리얼 통신을 초기화하고 전송속도를 설정하는 함수다.​

속도는 Serial.begin 함수와 마찬가지지만

데이터 비트수, 페러티 비트, 정지 비트 등을 지정 할 수 없다.

그렇기 때문에 이 값들은 Serial.begin의 기본 값이 적용된다.

 

name.end() 

시리얼 통신을 종료하는 함수다.

 

name.listen() 

소프트웨어 시리얼 통신의 RX 핀으로 데이터 수신이 올 때까지 대기한다.

​여러 소프트웨어 시리얼을 사용하는 경우 앞서 말했듯이

한 번에 하나의 통신만이 가능하므로 반드시 원하는 포트를 수신 대기 생태로 지정해 주어야 한다.

​​그리고 데이터 수신이 오게 되면 이 함수는 true를 반환하고 대기상태라면 false를 반환한다.

 

name.isListening() 

소프트웨어 시리얼이 수신 대기상태인지 아닌지를 반환하는 함수다.

 

name.overflow() 

소프트웨어 시리얼의 데이터 수신 버퍼에 오버플로가 발생하는지를 확인하는 함수로

만약 발생하면 true를 아니면 false를 반환한다.​

이 함수가 호출되면 오버플로는 false로 설정되며

이후 새롭게 오버플로가 발생하기 전까지는 오버플로가 발생하지 않은 상태로 설정된다.

 

name.peek() 

데이터 수신 버퍼의 첫 번째 바이트 데이터를 반환한다.

​해당 소프트웨어 시리얼 포트가 수신 대기 상태에 있지 않거나 버퍼가 비어 있는 경우 –1을 반환한다.

​그렇다고 수신 버퍼에서 데이터를 제거하지는 않는다.

 

name.read() 

데이터 수신 버퍼의 첫 번째 문자를 반환하는 함수로 앞의 peek 함수랑 같은 기능을 가진다.

​하지만 name.read() 함수는 수신 버퍼에서 반환한 데이터를 제거한다.

 

name.readBytes(buffer, length) 

이 함수는 지정한 개수만큼 읽어와 버퍼에 저장하는 함수다.​

​길이가 길거나 정해진 데이터를 수신할 때 유용하다.​

만약 지정한 개수만큼 데이터가 수신되지 않을 경우

수신된 개수만큼만 저장하고 그 개수를 반환한다.

Serial.readBytes와 같은 역할을 한다.

 

name.write(character) 

바이트 단위의 데이터를 전송한다.​

​하지만 Serial 클래스와 달리 바이트 배열을 한 번에 전송하는 기능은 없어

한 번에 하나의 데이터만을 전송할 수 있다.

그렇기 때문에 반환되는 값이 전송한 바이트 수인데 0과 1만이 반환된다.

 

name.available() 

수신 버퍼에 저장되어 있는 데이터의 바이트 수를 반환한다.​

​만약 소프트웨어 시리얼이 수신 대기 상태에 있지 않거나 버퍼가 비어 있는 경우 0을 반환한다. ​

일반적으로 데이터를 받기를 기다릴 때 if문을 이용하여 많이 사용된다.

 

name.flush() 

수신 데이터 버퍼를 비운다.

 

name.print(value, format)

value를 시리얼 포트로 출력한다.​

format은 정수의 경우 출력 형식인 진법을 선택할 수 있게 해주며

실수인 경우에는 소수점 이하 자릿수를 지정할 수 있게 해준다.​

​만약 format을 지정하지 않고 실수를 사용한다면

소수점 둘째자리까지 출력되게 설정되어 있다. ​

여기서 value는 여러 형식의 값을 출력할 수 있다.​

char, char 배열, Stirng, 정수, 실수 등의 값이 대표적이다.​

Serial 클래스의 print 함수와 동일한 기능을 한다.

 

name.println(value, format) 

name.print 함수와 동일하며 다른 점은 문자열 출력 후 한 칸 밑으로 내려간다는 것이다.​

​쉽게 말하면 글자를 쓰고 엔터키를 누른 것과 같은 기능이고

좀 더 전문적으로 말하면 문자열 출력이후 개행 문자를 추가로 출력했다고 할 수 있다.​

Serial 클래스의 println 함수와 동일한 기능을 한다.

 

여기까지가 SofrwareSerial 라이브러리에 포함되어 있는 함수들이고 자주 사용되는 함수들이다.​

물론 이중에서도 진짜 자주 사용되는 것은 몇 종류 없다.

 

그럼 이 SoftwareSerial을 가지고 예제 코드를 돌려보자.

참고로 예제코드는 SoftwareSerial을 이용하여 블루투스 통신을 하는 것이다.

이 코드를 참고하여 사용법을 익히자.

 

#include <SoftwareSerial.h>  

// SoftwareSerial(RX, TX) 형식으로 블루투스 모듈과 교차하여 연결
SoftwareSerial BlueToothSerial(A1, A0);

void setup() {
  Serial.begin(9600);          // Serial 통신 초기화
  BlueToothSerial.begin(9600); // 블루투스 통신 초기화(SoftwareSerial 통신 초기화)
}

void loop() {
  // 블루투스 모듈 ➜ 아두이노 ➜ 시리얼 모니터
  if (BlueToothSerial.available()) {           // 데이터 수신 대기
    char receivechar = BlueToothSerial.read(); // 수신 데이터 읽기
    Serial.write(receivechar);                 // 수신 데이터 시리얼모니터로 출력
  }

  // 시리얼 모니터 ➜ 아두이노 ➜ 블루투스 모듈
  if (Serial.available()) {                    // 시리얼 모니터 확인
    char transmitchar = Serial.read();         // 시리얼 모니터 데이터 읽기
    BlueToothSerial.write(transmitchar);       // 블루투스로 데이터 전송
  }
}

[출처] [아두이노 중급] 13. 소프트웨어 시리얼(SoftwareSerial)|작성자 폴나