Jim Bennett
2 years ago
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0df5d75df2
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# 마이크로컨트롤러와 싱글 보드 컴퓨터의 비교 및 대조
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## 지침
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이 강의에서 마이크로컨트롤러와 싱글 보드 컴퓨터에 대해 다뤘습니다. 두 가지를 비교하고 대조하는 표를 만들고, 싱글 보드 컴퓨터보다 마이크로컨트롤러를 사용하는 이유와 마이크로컨트롤러보다 싱글 보드 컴퓨터를 사용하는 이유를 각각 최소 2개씩 작성하십시오.
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## 평가 기준
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| 기준 | 모범 답안 | 적절함 | 개선이 필요함 |
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| 마이크로 컨트롤러와 싱글 보드 컴퓨터를 비교하는 표 만들기 | 여러 항목을 올바르게 비교하고 대조하는 목록을 만듦 | 몇 개의 항목만 있는 목록을 생성 | 하나의 항목만 생각해 낼 수 있거나 비교 및 대조할 항목이 없음 |
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| 다른 것보다 하나를 사용하는 이유 | 마이크로컨트롤러에 대해 2개 이상의 이유를 제공하고 싱글 보드 컴퓨터에 대해 2개 이상을 제공할 수 있음 | 마이크로컨트롤러에 대한 이유는 1-2개, 싱글 보드 컴퓨터에 대한 이유는 1-2개만 제공할 수 있음 | 마이크로컨트롤러 또는 싱글 보드 컴퓨터에 대해 하나 이상의 이유를 제공할 수 없음 |
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# 센서 및 액추에이터(actuator)를 통한 물리적 환경과의 상호작용
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> [Nitya Narasimhan](https://github.com/nitya) 의 스케치노트입니다. 이미지를 클릭하여 크게 보세요.
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이 수업은 [Microsoft Reactor](https://developer.microsoft.com/reactor/?WT.mc_id=academic-17441-jabenn) 에서 [Hello IoT series](https://youtube.com/playlist?list=PLmsFUfdnGr3xRts0TIwyaHyQuHaNQcb6-) 시리즈의 일부로 제공되었습니다. . 수업은 2개의 비디오로 진행되었습니다. 1시간의 수업과 1시간의 추가 공부 시간을 통해 수업의 내용을 더 깊이 파고들어 질문에 답하고자 합니다.
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[](https://youtu.be/Lqalu1v6aF4)
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[](https://youtu.be/qR3ekcMlLWA)
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> 🎥 동영상을 보려면 위의 이미지를 클릭하세요
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## 강의 전 퀴즈
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[강의 전 퀴즈](https://black-meadow-040d15503.1.azurestaticapps.net/quiz/5)
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## 소개
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이 수업은 IoT 장치를 위한 두 가지 중요한 개념인 센서와 액추에이터를 소개한다. 당신은 또한 IoT 프로젝트에 광센서를 추가하고, 조도에 의해 제어되는 LED를 추가하여, 효과적으로 야간 조명을 구축할 수 있습니다.
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이 수업에서는 다음을 다룹니다:
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* [센서란 무엇인가](#센서란-무엇인가)
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* [센서를 사용해보자](#센서를-사용해보자)
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* [센서의 종류](#센서의-종류)
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* [액추에이터란 무엇인가](#액추에이터란-무엇인가)
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* [액추에이터를 사용해보자](#액추에이터를-사용해보자)
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* [액추에이터의 종류](#액추에이터의-종류)
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## 센서란 무엇인가
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센서는 물리적 세계를 감지하는 하드웨어 장치입니다. 즉, 센서는 주변의 하나 이상의 속성을 측정하고 정보를 IoT 장치로 보냅니다. 센서는 대기 온도와 같은 자연적 특성부터 움직임과 같은 물리적 상호 작용까지, 측정할 수 있는 것이 매우 많아 방대한 범위의 장치를 포괄합니다.
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일반적인 센서에는 다음이 포함됩니다.
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- 온도 센서 - 공기 온도 또는 물에 담그는 곳의 온도를 감지합니다. 애호가들과 개발자들에게, 이것들은 종종 단일 센서에서 기압과 습도와 결합됩니다.
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- 버튼 - 버튼을 눌렀을 때 신호가 감지됩니다.
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- 광센서 - 광도를 감지하고 특정 색상, 자외선, 적외선 또는 일반적인 가시광선일 수 있습니다.
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- 카메라 - 사진을 찍거나 비디오를 스트리밍함으로써 세계의 시각적 표현을 감지합니다.
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- 가속도계 - 여러 방향으로의 움직임을 감지합니다.
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- 마이크 - 일반적인 소리 수준 또는 방향성 소리를 감지합니다.
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✅ 생각해봅시다. 여러분의 휴대전화에는 어떤 센서가 있나요?
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모든 센서는 감지하는 모든 것을 IoT 장치로 해석할 수 있는 전기 신호로 변환한다는 한 가지 공통점이 있습니다. 이 전기 신호가 어떻게 해석되는지는 IoT 장치와 통신하는 데 사용되는 통신 프로토콜뿐만 아니라 센서에 따라 다릅니다.
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## 센서를 사용해보자
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아래의 관련 안내에 따라 IoT 장치에 센서를 추가하십시오.
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* [아두이노 - Wio Terminal](wio-terminal-sensor.md)
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* [싱글보드 컴퓨터 - Raspberry Pi](pi-sensor.md)
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* [싱글보드 컴퓨터 - 가상기기](virtual-device-sensor.md)
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## 센서의 종류
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센서는 아날로그 센서와 디지털 센서가 있습니다.
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### 아날로그 센서
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가장 기본적인 센서 중 하나는 아날로그 센서입니다. 이러한 센서는 IoT 장치로부터 전압을 공급받고, 센서 컴포넌트가 전압을 조정하며, 센서로부터 반환되는 전압을 측정하여 센서 값을 제공합니다.
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> 🎓전압은 배터리의 +극에서 -극 으로 전기를 이동시키기 위해 한 장소에서 다른 장소로 얼마나 밀리는지를 측정하는 것입니다. 예를 들어, 표준 AA 배터리는 1.5V(V는 볼트 기호)이며, 양극 단자에서 음극 단자로 1.5V의 힘으로 전기를 밀어낼 수 있다. 다른 전기 하드웨어가 작동하려면 다른 전압이 필요합니다. 예를 들어 LED 캔은 2~3V 사이에서 켜지지만 100W 필라멘트 전구는 240V가 필요합니다. 전압에 대한 자세한 내용은 [Wikipedia 에서 Voltage 검색](https://wikipedia.org/wiki/Voltage) 시 확인 가능합니다.
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이것의 한 예는 Potentiometer (포텐셔미터)입니다. 이것은 두 위치 사이에서 회전할 수 있고 센서가 회전을 측정하는 다이얼입니다.
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![중간 지점에 설정된 potentiometer가 5V를 전송하여 3.8V를 반환합니다.]
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(../../../images/potentiometer.png)
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IoT 장치는 포텐셔미터에 5V와 같은 전압으로 전기 신호를 보냅니다. 포텐셔미터가 조정되면 반대쪽에서 나오는 전압이 바뀝니다. 앰프의 볼륨 조정기와 같이 0에서 [11](https://wikipedia.org/wiki/Up_to_eleven)로 이동하는 다이얼로 표시된 포텐셔미터가 있다고 가정해 봅시다. 포텐셔미터가 완전히 꺼진 위치(0)에 있으면 0V(0V)가 나옵니다. 최대 ON 위치(11)에 있으면 5V(5V)가 나옵니다.
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> 🎓 이것은 지나치게 단순화된 것이며, [Wikipedia에서 potentiometer 검색 시](https://wikipedia.org/wiki/Potentiometer) 포텐셔미터 및 가변 저항기에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다..
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센서에서 나오는 전압은 IoT 장치에 의해 읽혀지고, 그 장치는 그것에 반응할 수 있습니다. 센서에 따라 이 전압은 임의 값이거나 표준 장치에 매핑될 수 있습니다. 예를 들어, [서미스터](https://wikipedia.org/wiki/Thermistor) 에 기반한 아날로그 온도 센서는 온도에 따라 저항이 변화합니다. 출력 전압은 코드 계산을 통해 켈빈 단위로, 그에 따라 °C 또는 °F 단위로 변환될 수 있습니다.
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✅ 센서가 전송된 전압보다 높은 전압을 반환할 경우(예: 외부 전원 공급 장치에서 나오는 전압) 어떻게 된다고 생각하십니까?
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⛔️ 호기심에 실험 해 보진 마십시오.
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#### 아날로그에서 디지털로의 변환
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IoT는 디지털 장치입니다. 아날로그 값으로는 작동할 수 없고 0과 1에서만 작동합니다. 즉, 아날로그 센서 값을 처리하기 전에 디지털 신호로 변환해야 합니다. 많은 IoT 장치들은 아날로그 입력을 디지털 값 표현으로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 가지고 있습니다. 센서는 커넥터 보드를 통해 ADC와 함께 작동할 수도 있습니다. 예를 들어, Raspberry Pi가 있는 seeed Grove ecosystem에서 아날로그 센서는 Pi에 있는 'hat'의 특정 포트에 연결됩니다. 이 포트는 Pi의 GPIO 핀에 연결되어 있습니다. 또한 이 “hat”은 전압을 파이의 GPIO 핀에서 보낼 수 있는 디지털 신호로 변환하기 위한 ADC가 있습니다.
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3.3V를 사용하고 1V의 값을 반환하는 IoT 장치에 연결된 아날로그 광 센서가 있다고 가정 해 봅시다. 이 1V는 디지털 세계에서 아무런 의미가 없기 때문에 변환이 필요합니다. 전압은 장치와 센서에 따라 스케일을 사용하여 아날로그 값으로 변환됩니다. 한 가지 예는 0에서 1,023까지의 값을 출력하는 씨드 그로브 광 센서입니다. 3.3V에서 작동하는 이 센서의 경우 1V 출력은 300입니다. IoT 기기는 300을 아날로그 값으로 처리할 수 없기 때문에 300을 Grove hat로 이진법으로 표현한 `0000000100101100`으로 변환됩니다. 그러면 이것은 IoT 장치에 의해 처리될 것 입니다.
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✅ 2진법을 모르면 숫자가 0과 1로 어떻게 표현되는지 알아보기 위해 약간의 공부를 추천합니다. [BBC Bitesize introduction to binary lesson](https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zwsbwmn/revision/1)는 이진법을 공부하기 좋은 곳입니다.
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코딩의 관점에서 볼 때, 이 모든 것은 보통 센서와 함께 제공되는 라이브러리에 의해 처리되므로, 당신은 이 변환에 대해 스스로 걱정할 필요가 없습니다. Grove 광센서의 경우 파이썬 라이브러리를 사용하여 `light (빛)` 속성을 호출하거나 아두이노 라이브러리를 사용하여 `analogRead` 를 호출하여 300의 값을 얻을 수 있습니다.
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### 디지털 센서
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아날로그 센서와 같은 디지털 센서는 전압의 변화를 이용하여 주변 세계를 감지합니다. 차이점은 두 개의 상태만 측정하거나 내장된 ADC를 사용하여 디지털 신호를 출력한다는 것입니다. 디지털 센서는 커넥터 보드 또는 IoT 장치 자체에서 ADC를 사용할 필요성을 피하기 위해 점점 더 보편화되고 있습니다.
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가장 간단한 디지털 센서는 버튼 또는 스위치입니다. 이것은 켜지거나 꺼지는 두 가지 상태의 센서입니다.
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GPIO 핀과 같은 IoT 장치의 핀은 이 신호를 직접 0 또는 1로 측정할 수 있습니다. 전송된 전압이 반환된 전압과 같으면 판독값이 1이고, 그렇지 않으면 판독값이 0입니다. 신호를 변환할 필요가 없습니다. 1 또는 0만 가능합니다.
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> 💁 전압은 절대 정확하지 않습니다. 특히 센서의 구성 요소에는 약간의 저항이 있기 때문에 일반적으로 공차가 있습니다. 예를 들어, 라즈베리 파이 상의 GPIO 핀은 3.3V에서 작동하며 1.8V 이상은 1로, 1.8V는 0으로 읽습니다.
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* 3.3V가 버튼에 들어갑니다. 버튼이 꺼져 있으므로 0V가 나오고 값이 0입니다.
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* 3.3V가 버튼에 들어갑니다. 버튼은 3번으로 되어 있어요.3V가 나오고 값이 1입니다.
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더 발전된 디지털 센서는 아날로그 값을 판독한 다음, 온보드 ADC를 사용하여 디지털 신호로 변환합니다. 예를 들어, 디지털 온도 센서는 아날로그 센서와 동일한 방식으로 열전대를 사용하며, 현재 온도에서 열전대의 저항으로 인한 전압 변화를 계속 측정합니다. 아날로그 값을 반환하고 장치나 커넥터 보드에 의존해 디지털 신호로 변환하는 대신 센서에 내장된 ADC가 값을 변환해 IoT 장치에 0과 1의 직렬로 전송합니다. 이러한 0과 1은 1이 최대 전압이고 0이 0v인 버튼에 대한 디지털 신호와 동일한 방식으로 전송됩니다.
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디지털 데이터를 전송하면 센서가 더욱 복잡해지고 더 자세한 데이터, 심지어 보안 센서를 위해 암호화된 데이터까지 전송할 수 있습니다. 카메라를 생각해봅시다. 카메라는 이미지를 캡처하여 IoT 장치에서 읽을 수 있도록 보통 JPEG와 같은 압축 형식으로 해당 이미지를 전송합니다. 이미지를 캡처하고 전체 이미지 프레임을 프레임별로 전송하거나 압축된 비디오 스트림을 전송하여 비디오를 스트리밍할 수도 있습니다.
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## 액추에이터란 무엇인가
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액추에이터는 센서의 반대입니다. IoT 장치에서 나오는 전기 신호를 빛이나 소리를 방출하거나 모터를 움직이는 것과 같은 물리적 세계와의 상호 작용으로 변환합니다.
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일반적인 액추에이터에는 다음이 포함됩니다 :
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* LED - 켜지면 빛이 방출됩니다.
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* 스피커 - 기본 부저에서 음악을 재생할 수 있는 오디오 스피커로 전송된 신호에 따라 소리를 냅니다.
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* 스테퍼 모터 - 신호를 다이얼 90° 회전과 같이 정의된 회전량으로 변환합니다.
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* 릴레이 - 전기 신호에 의해 켜지거나 끌 수 있는 스위치입니다. 그것들은 IoT 장치의 작은 전압이 큰 전압을 켜도록 합니다.
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* 화면 - 보다 복잡한 액추에이터로 멀티 세그먼트 디스플레이에 정보를 표시합니다. 화면은 단순한 LED 디스플레이부터 고해상도 비디오 모니터까지 다양합니다.
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✅ 생각해봅시다. 당신의 휴대전화에는 어떤 액추에이터가 있습니까?
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## 액추에이터를 사용해보자
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아래의 관련 안내에 따라 센서에 의해 제어되는 IoT 장치에 작동기를 추가하여 IoT 야간 조명을 만드십시오. 광센서로부터 광도를 모으고, 검출된 광도가 너무 낮을 때 발광하기 위해 LED 형태의 액추에이터를 사용합니다.
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* [아두이노 - 위오 터미널](wio-terminal-actuator.md)
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* [싱글 보드 컴퓨터 - 라즈베리 파이](pi-actuator.md)
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* [싱글 보드 컴퓨터 - 가상 ](virtual-device-actuator.md)
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## 액추에이터의 종류
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센서와 마찬가지로 액추에이터도 아날로그 또는 디지털입니다.
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### 아날로그 액추에이터(actuator)
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아날로그 액추에이터는 아날로그 신호를 받아 일종의 상호 작용으로 변환하며, 상호 작용은 공급되는 전압에 따라 변화합니다.
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한 가지 예는 여러분이 집에 가지고 있을 수 있는 것과 같은 희미한 불빛입니다. 조명에 공급되는 전압의 양에 따라 조명의 밝기가 결정됩니다.
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센서와 마찬가지로 실제 IoT 장치는 아날로그가 아닌 디지털 신호에서 작동합니다. 즉, 아날로그 신호를 보내려면 IoT 장치가 직접 IoT 장치 또는 커넥터 보드에 디지털-아날로그 변환기(DAC)가 필요합니다. 그러면 IoT 장치의 0과 1이 액추에이터가 사용할 수 있는 아날로그 전압으로 변환됩니다.
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✅ IoT 장치가 액추에이터가 처리할 수 있는 것보다 높은 전압을 전송하면 어떻게 된다고 생각하십니까?
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⛔️ 실험 해 보진 마십시오.
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### 펄스 폭 변조 (Pulse-Width Modulation)
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IoT 장치에서 아날로그 신호로 디지털 신호를 변환하는 또 다른 옵션은 펄스 폭 변조입니다. 이것은 마치 아날로그 신호인 것처럼 작동하는 많은 짧은 디지털 펄스를 보내는 것을 포함합니다.
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예를 들어 PWM을 사용하여 모터의 속도를 제어할 수 있습니다.
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5V 전원으로 모터를 제어한다고 가정해 보십시오. 모터에 짧은 펄스를 전송하여 전압을 200분의 2초(0.02초) 동안 High(5V)로 전환합니다. 그 시간 동안 당신의 모터는 10분의 1 또는 36° 회전할 수 있습니다. 그런 다음 신호가 200분의 2초(0.02초) 동안 일시 중지되어 낮은 신호(0V)를 전송합니다. 각 ON/OFF 사이클은 0.04초 동안 지속됩니다. 그런 다음 주기가 반복됩니다.
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즉, 1초 동안 모터를 회전시키는 0.02초의 255V 펄스가 있고, 그 후 모터를 회전하지 않는 0.02초의 0.02초의 일시 중지 상태가 있음을 의미합니다. 각 펄스는 모터를 회전의 10분의 1로 회전시킵니다. 즉, 모터가 초당 2.5회전을 완료한다는 의미입니다. 디지털 신호를 사용하여 모터를 초당 2.5회전 또는 [분당 150회](https://wikipedia.org/wiki/Revolutions_per_minute) (비표준 회전 속도 측정)으로 회전했습니다.
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```output
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초당 25펄스 x 펄스당 0.1회전 = 초당 2.5회전
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초당 2.5회전 x 1분에 60초 = 150rpm
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> 🎓 PWM 신호가 절반 동안 켜져 있고 절반 동안 꺼져 있는 경우를 [50% duty cycle](https://wikipedia.org/wiki/Duty_cycle) 이라고 합니다. 듀티 사이클은 신호가 꺼진 상태와 비교하여 켜진 상태에 있는 시간의 백분율로 측정됩니다.
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펄스 크기를 변경하여 모터 속도를 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 동일한 모터를 사용하여 0.04초의 동일한 사이클 시간을 유지할 수 있으며, 온 펄스는 0.01초로 절반으로, 오프 펄스는 0.03초로 증가할 수 있습니다. 초당 펄스 수(25)는 동일하지만 각 펄스의 길이는 절반입니다. 1/2 길이의 펄스는 모터를 20분의 1 회전만 돌리게 하며, 25펄스에서는 초당 1.25회전을 완료하거나 75rpm으로 회전합니다. 디지털 신호의 펄스 속도를 변경함으로써 아날로그 모터 속도를 절반으로 줄였습니다.
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```output
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초당 25펄스 x 펄스당 0.05회전 = 초당 1.25회전
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초당 1.25회 회전 x 1분 동안 60초 = 75rpm
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✅ 특히 저속 주행 시 모터 회전을 원활하게 유지하려면 어떻게 해야 합니까? 긴 일시 중지를 사용하는 긴 펄스 수를 사용할 것입니까, 아니면 매우 짧은 일시 중지를 사용하는 짧은 펄스 수를 사용할 것입니까?
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> 💁 일부 센서는 PWM을 사용하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기도 합니다.
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> 🎓 [Wikipedia에서 펄스 폭 변조 검색](https://wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation) 시 자세한 정보를 얻을 수 있습니다.
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### 디지털 액추에이터(actuator)
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디지털 센서와 같은 디지털 액추에이터는 고전압 또는 저전압에 의해 제어되는 두 가지 상태를 가지고 있거나 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있도록 DAC가 내장되어 있습니다.
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하나의 간단한 디지털 작동기는 LED입니다. 장치가 1의 디지털 신호를 보내면 LED를 켜는 고전압이 전송됩니다. 0의 디지털 신호가 전송되면 전압이 0V로 떨어지고 LED가 꺼집니다.
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✅ 다른 간단한 2-state 액추에이터는 무엇입니까? 한 예로 솔레노이드가 있는데, 이는 도어 볼트를 움직이기 위해 작동하거나 도어를 잠금/잠금 해제하는 등의 작업을 수행할 수 있는 전자석입니다.
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화면과 같은 더 발전된 디지털 작동기는 디지털 데이터가 특정 형식으로 전송되어야 합니다. 그들은 보통 그들을 제어하기 위해 정확한 데이터를 더 쉽게 보낼 수 있는 라이브러리와 함께 제공됩니다.
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## 🚀 도전
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이전 두 강의의 과제는 가정, 학교 또는 직장에 있는 가능한 한 많은 IoT 장치를 나열하고 그것들이 마이크로컨트롤러 또는 단일 보드 컴퓨터 또는 심지어 둘의 혼합으로 구축되었는지 결정하는 것이었습니다.
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생각해 낸 모든 장치들은 어떤 센서와 액추에이터에 연결되어 있습니까? 이러한 장치에 연결된 각 센서와 액추에이터의 용도는 무엇입니까?
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## 복습 퀴즈
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[복습 퀴즈](https://black-meadow-040d15503.1.azurestaticapps.net/quiz/6)
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## 리뷰 & 추가 개별학습
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* 전기 및 회로에 대한 정보를 읽어보세요 [ThingLearn](http://thinglearn.jenlooper.com/curriculum/).
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* 다양한 유형의 온도 센서에 대한 자세한 내용은 [Seeed Studios Temperature Sensors guide](https://www.seeedstudio.com/blog/2019/10/14/temperature-sensors-for-arduino-projects/) 를 참조하세요
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* LED에 관한 내용은 [Wikipedia LED page](https://wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode) 에서 확인하세요
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## 과제
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[센서와 액추에이터에 대하여 알아보자](assignment.md)
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# 센서와 액추에이터에 대하여 알아보자
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## 소개
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이 수업에서는 센서와 액추에이터에 대해 설명했습니다. IoT 개발 키트와 함께 사용할 수 있는 센서 하나와 액추에이터 하나를 알아봅시다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
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* 무슨 일을 하나요?
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* 사용되는 전자 장치/하드웨어는 무엇이 있나요?
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* 아날로그 장치인가요 디지털장치인가요?
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* 입력 또는 측정의 단위 및 범위는 무엇입니까?
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## 평가기준(Rubric)
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| 기준 | 모범 답안 | 적절함 | 개선이 필요함 |
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| 센서 설명 | 위에 나열된 4개 섹션에 대한 세부 정보를 포함하여 센서에 대해 설명합니다. | 센서에 대해 설명했지만 위의 섹션 중 2-3개만 제공할 수 있었습니다. | 센서에 대해 설명했지만 위의 섹션 중 1개만 제공할 수 있었습니다. |
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| 액추에이터 설명 | 위에 나열된 4개 섹션에 대한 세부 정보를 포함하여 액추에이터에 대해 설명합니다. | 액추에이터에 대해 설명했지만 위의 섹션 중 2-3개만 제공할 수 있었습니다. | 액추에이터에 대해 설명했지만 위의 섹션 중 1개만 제공할 수 있었습니다. |
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@ -0,0 +1,116 @@
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# 야간 조명 만들기 - 라즈베리 파이
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라즈베리 파이에 LED를 추가하여 야간 조명을 만들어봅시다.
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## 하드웨어
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이 야간 조명에는 액추에이터가 필요합니다.
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사용되는 액추에이터는 **LED**로, 전류가 흐를 때 빛을 방출하는 [발광 다이오드](https://wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode) 입니다. LED는 on /off 두 가지 상태를 가진 디지털 액추에이터입니다. 1을 값으로 전송하면 LED가 켜지고 0을 전송하면 꺼집니다. LED는 외부 Grove 액추에이터이며 라즈베리 파이의 Grove Base Hat에 연결해야 합니다
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의사 코드에서 야간 조명의 로직은 다음과 같습니다.:
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```output
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탐지되는 빛의 정도(level)를 확인합니다
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빛의 정도가 300 미만일 경우
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LED를 켭니다
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그렇지 않을 경우
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LED를 끕니다
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```
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### LED 연결하기
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Grove LED는 다양한 LED가 포함된 모듈로 제공되므로 색상을 선택할 수 있습니다.
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#### 할 일 - LED 연결
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LED에 연결 해 봅시다.
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1. 좋아하는 LED를 선택하고 LED 모듈의 두 구멍에 다리를 삽입합니다.
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LED는 발광 다이오드이며, 다이오드는 전류를 한 방향으로만 전달할 수 있는 전자 장치입니다. 즉, LED를 올바른 방향으로 연결해야 합니다. 그렇지 않으면 작동하지 않습니다.
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LED 다리 중 하나는 양극 핀이고 다른 하나는 음극 핀입니다. LED는 완벽하게 둥글지 않고 한쪽이 약간 평평합니다. 약간 평평한 면이 음극 핀입니다. LED를 모듈에 연결할 때 둥근 쪽의 핀이 모듈 외부에 +로 표시된 소켓에 연결되고 평평한 쪽이 모듈 중앙에 더 가까운 소켓에 연결되었는지 확인하십시오.
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1. LED 모듈에는 밝기를 제어할 수 있는 회전 버튼이 있습니다. 작은 십자 드라이버를 사용하여 시계 반대 방향으로 끝까지 돌립니다.
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1. Grove 케이블의 한쪽 끝을 LED 모듈의 소켓에 삽입합니다. 이는 한 방향으로만 돌아갈 것 입니다.
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1. Rasberry Pi 전원을 끈 상태에서 Grove 케이블의 다른 쪽 끝을 Pi에 부착된 Grove Base 모자에 D5로 표시된 디지털 소켓에 연결합니다. 이 소켓은 왼쪽에서 두 번째, GPIO 핀 옆에 있는 소켓 줄입니다.
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## 야간 조명을 프로그래밍 해봅시다
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Grove 조명 센서와 Grove LED를 사용하여 야간 조명 프로그래밍을 진행할 수 있습니다.
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### 할 일 - 야간 조명 동작에 대한 프로그래밍을 해 봅시다.
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야간 조명에 대한 프로그래밍을 합니다.
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1. 라즈베리 파이 전원을 켜고 부팅될 때 까지 기다립니다.
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1. 이 할당의 이전 부분에서 만든 VS Code에서 야간 조명 프로젝트를 Pi에서 직접 실행하거나 원격 SSH 확장을 사용하여 연결합니다.
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1. 필요한 라이브러리를 가져오려면 아래 코드를 `app.py` 파일에 추가하십시오. 이는 다른`import` 줄 바로 아래 추가되어야 합니다..
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```python
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from grove.grove_led import GroveLed
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```
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`from grove.grove_led import GroveLed` 문은 Grove Python 라이브러리에서 `GroveLed` 를 import 한다. 이 라이브러리에는 Grove LED와 상호 작용하는 코드가 있습니다.
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1. `light_sensor` 선언 뒤에 다음 코드를 추가하여 LED를 관리하는 클래스의 인스턴스를 만듭니다.
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```python
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led = GroveLed(5)
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```
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`led = GroveLed(5)` 코드는 핀 **D5**(LED가 연결된 디지털 Grove 핀)에 연결하는 `GroveLed` 클래스의 인스턴스를 생성합니다.
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> 💁 모든 소켓에 고유한 핀 번호가 있습니다. 핀 0, 2, 4, 6은 아날로그 핀이고 핀 5, 16, 18, 22, 24 및 26은 디지털 핀입니다.
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1. `while` 루프 내부에 확인용 변수를 추가합니다, `time.sleep` 전에 조명 레벨을 확인하고 LED를 켜거나 끌 수 있습니다.
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```python
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if light < 300:
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led.on()
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else:
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led.off()
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```
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이 코드는 감지되는 `빛` 의값을 확인합니다. 이 값이 300 미만인 경우 `GroveLed` 클래스의 `on` 메서드를 호출하여 LED에 디지털 값 1을 전송하고 LED를 켭니다. 조명 값이 300보다 크거나 같으면 꺼짐 방법을 호출하여 디지털 값 0을 LED로 전송하고 LED를 끕니다.
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> 💁 이 코드는 `print('Light level:', light)` 라인과 동일한 레벨로 들여써야 하며, while 루프 안에 있어야 합니다!
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> 💁 액추에이터로 디지털 값을 전송할 때 0 값은 0V, 1 값은 장치의 최대 전압입니다. Grove 센서 및 액추에이터가 장착된 라즈베리 파이의 경우 1 전압은 3.3V입니다.
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1. VS Code Terminal에서 다음을 실행하여 Python 앱을 실행합니다.:
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```sh
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python3 app.py
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```
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조명 값이 콘솔에 출력됩니다.
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```output
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pi@raspberrypi:~/nightlight $ python3 app.py
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Light level: 634
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Light level: 634
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Light level: 634
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Light level: 230
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Light level: 104
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Light level: 290
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```
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1. 조명 센서를 가려도 봅시다. 조명 레벨이 300 이하인 경우 LED가 어떻게 켜지고, 조명 레벨이 300 이상인 경우 LED가 꺼지는지 확인합니다.
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> 💁 LED가 동작하지 않는다면 제대로 연결 되어있는지 확인하고 스핀 버튼이 완전히 켜져 있는지 확인 해 보세요
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> 💁 [code-actuator/pi](code-actuator/pi) 폴더 안에서 이 코드를 찾을 수 있습니다..
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😀 여러분이 만든 야간 조명 프로젝트는 성공적으로 동작합니다!
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@ -0,0 +1,97 @@
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# 야간 조명 만들기 - 라즈베리 파이
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이 강의에서 여러분의 라즈베리 파이에 광센서를 적용해봅시다
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## 하드웨어
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본 강의용 센서는 [광다이오드](https://wikipedia.org/wiki/Photodiode)를 사용하여 빛을 전기신호로 변환하는 **광센서** 입니다. 이는 [lux](https://wikipedia.org/wiki/Lux) 와 같은 표준 측정단위에 매핑되지 않는 0부터 1000까지의 빛의 상대적인 양을 나타내는 정수값을 보내는 아날로그 센서입니다.
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광센서는 eternal Grove 센서이며 라즈베리 파이의 Grove base hat에 연결해야 합니다.
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### 광센서와 연결해봅시다
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광도를 감지하는데 사용되는 Grove 광센서는 라즈베리 파이에 연결해야 합니다.
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#### 할 일 - 광센서와 연결 해 봅시다.
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광센서와 연결해봅시다.
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1. Grove 케이블의 한쪽 끝을 광센서 모듈의 소켓에 삽입합니다. 그것은 한 방향으로만 돌아갈 것입니다.
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1. Rasberry Pi 전원을 끈 상태에서 Grove 케이블의 다른 쪽 끝을 Pi에 부착된 Grove Base Hat의 **A0** 라고 표시된 아날로그 소켓에 연결합니다. 이 소켓은 오른쪽에서 두 번째, GPIO 핀 옆에 있는 소켓 열입니다.
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## 광센서를 프로그래밍 해 봅시다.
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이제 Grove light 센서를 사용하여 장치를 프로그래밍할 수 있습니다.
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### 할 일 - 광센서를 프로그래밍한다.
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구현 해 봅시다.
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1. 라즈베리 파이의 전원은 켜고 부팅 될 때까지 기다립니다.
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1. 이 과제의 이전 부분에서 생성한 VS Code에서 야간 조명 프로젝트를 Pi에서 직접 실행하거나 원격 SSH 확장을 사용하여 연결합니다.
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1. `app.py` 파일을 열고 이 파일의 모든 코드를 지웁니다.
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1. 몇가지 라이브러리 파일을 요청하기 위해 `app.py` 파일에 아래 있는 코드를 추가합니다:
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```python
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import time
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from grove.grove_light_sensor_v1_2 import GroveLightSensor
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```
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`import time` 은 이 과제 이후에 사용될 `time` 모듈을 import 합니다.
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`from grove.grove_light_sensor_v1_2 import GroveLightSensor` 는 Grove Python 라이브러리로부터 `GroveLightSensor` 를 import 합니다. 이 라이브러리는 Grove 광센서와 상호작용 할 수 있는 코드를 가지고 있으며 라즈베리 파이 설정 중에 전역으로 설치되었습니다.
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1. 아래 코드를 위에서 작성한 코드 뒤에 추가하여 광센서를 관리하는 클래스의 인스턴스를 만듭니다.
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```python
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light_sensor = GroveLightSensor(0)
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```
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`light_sensor = GroveLightSensor(0)`는 핀 **A0**(광센서와 연결되어있는 아날로그 Grove 핀)와 연결되어있는 `GroveLightSensor` class의 인스턴스를 생성합니다.
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1. 위에서 작성한 코드 뒤에 무한 루프를 추가하여 광 센서 값을 측정하고 콘솔에 출력합니다 :
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```python
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while True:
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light = light_sensor.light
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print('Light level:', light)
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```
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이는 `GroveLightSensor` 클래스의 `light` 속성을 사용하여 0-1,023의 척도로 현재 빛의 밝기를 판독합니다. 이 속성은 핀에서 아날로그 값을 읽습니다. 이후 이 값이 콘솔에 출력됩니다.
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1. 계속 밝기를 확인할 필요가 없으므로 `루프` 끝에 1초의 짧은 절전 시간을 추가한다. 절전 모드는 장치의 전력 소비를 줄여줍니다.
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```python
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time.sleep(1)
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```
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1. VS Code의 터미널에서 아래 코드로 Python 앱을 실행 해 봅시다..
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```sh
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python3 app.py
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```
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밝기 값이 콘솔에 출력될 것이다. 광센서를 손으로 가려도 보면서 값이 어떻게 변하는지 확인 해 봅시다 :
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```output
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pi@raspberrypi:~/nightlight $ python3 app.py
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Light level: 634
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Light level: 634
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Light level: 634
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Light level: 230
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Light level: 104
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Light level: 290
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```
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> 💁 [code-sensor/pi](code-sensor/pi) 폴더에서 이 코드를 찾을 수 있습니다.
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😀 여러분의 야간 조명 프로그렘에 성공적으로 센서를 적용했습니다!
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@ -0,0 +1,472 @@
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# 인터넷에 장치 연결하기
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> Nitya Narasimhan의 스케치 노트. 더 큰 버전을 보려면 이미지를 클릭하세요.
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이 수업은 [Microsoft Reactor](https://developer.microsoft.com/reactor/?WT.mc_id=academic-17441-jabenn)의 [Hello IoT series](https://youtube.com/playlist?list=PLmsFUfdnGr3xRts0TIwyaHyQuHaNQcb6-) 의 일부로 진행되었습니다. 이 수업은 2개의 비디오 - 1 시간의 수업, 1시간의 강의에 대한 집중 탐구 및 질의 응답으로 구성되어 있습니다.
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> 🎥 상단의 이미지를 클릭하여 비디오를 시청할 수 있습니다.
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## 강의 전 퀴즈
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[강의 전 퀴즈](https://black-meadow-040d15503.1.azurestaticapps.net/quiz/7)
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## 개요
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IoT에서 **I**는 **인터넷**을 의미합니다. - 장치에 연결된 센서에서 측정값 수집, 액추에이터 제어를 위한 메세지 전송과 같은 IoT의 많은 기능을 가능하게 하는 클라우드 연결 및 서비스를 의미합니다. IoT 장치는 일반적으로 표준 통신 프로토콜을 사용하여 단일 클라우드 IoT 서비스에 연결되며 해당 서비스는 데이터에 대한 현명한 결정을 내리는 AI 서비스에 제어 또는 보고를 위한 웹 앱에 이르기까지 나머지 IoT 어플리케이션에 연결됩니다.
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> 🎓 센서에서 수집되어 클라우드로 전송되는 데이터를 telemetry라고 합니다.
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IoT 장치는 클라우드에서 메시지를 수신할 수 있습니다. 종종 메시지에는 다음 명령들이 포함되어 있습니다. - 내부적으로 작업 수행하기(예: 재부팅 또는 펌웨어 업데이트) 또는 엑추에이터 사용하기(예: 조명 켜기).
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이 강의에서는 IoT 장치가 클라우드에 연결하는데 사용할 수 있는 몇가지 통신 프로토콜과 송수신할 수 있는 데이터 유형을 소개합니다. 또한 야간 조명에 인터넷 제어를 추가하고, LED 제어 논리를 로컬에서 실행되는 ‘서버’ 코드로 이동하는 실습을 하게 됩니다.
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이 강의에서 다룰 내용은 다음과 같습니다:
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- [통신 프로토콜](#communication-protocols)
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- [메시지 큐 원격 분석 전송(MQTT)](##message-queueing-telemetry-transport-mqtt)
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- [텔레메트리(원격 측정)](#telemetry)
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- [명령](#commands)
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## 통신 프로토콜
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IoT 장치가 인터넷과 통신하는 데 널리 사용하는 통신 프로토콜이 많이 있습니다. 가장 인기있는 것은 일종의 브로커 형태의 발행/구독 메시징을 기반으로 합니다. IoT 장치는 브로커에 연결하고 원격 측정을 게시하고 명령을 구독합니다. 또한 클라우드 서비스는 브로커에 연결하고 모든 원격 측정 메시지를 구독하고 특정 장치, 장치 그룹에 명령을 게시합니다.
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MQTT는 IoT 장치에 가장 널리 사용되는 통신 프로토콜이며 이 강의에서 다룹니다. 다른 프로토콜에는 AMQP와 HTTP/HTTPS가 있습니다.
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## 메시지 큐 원격 분석 전송 (MQTT)
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[MQTT](http://mqtt.org/) 는 장치 간에 메시지를 보낼 수 있는 가벼운 개방형 표준 메시징 프로토콜 입니다. 1999년에 송유관을 모니터링하도록 설계되었으며 15년 후 IBM에서 공개 표준으로 발표했습니다.
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MQTT 에는 단일 브로커와 여러 클라이언트가 있습니다. 모든 클라이언트는 브로커에 연결되고, 브로커는 메시지를 관련 클라이언트에게 라우팅합니다. 메시지는 개별 클라이언트에게 직접 전송되지 않고 명명된 주제를 사용하여 라우팅됩니다. 클라이언트는 주제를 게시할 수 있으며 해당 주제를 구독하는 모든 클라이언트는 메시지를 받습니다.
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✅ 조사를 해보십시오. IoT 장치가 많은 경우, MQTT 브로커가 모든 메시지를 처리하려면 어떻게 해야 합니까?
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### IoT장치를 MQTT에 연결하기
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야간 조명에 인터넷 제어를 추가하는 첫 번째 단계는 이를 MQTT 브로커에 연결하는 것입니다.
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### 작업
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장치를 MQTT 브로커에 연결합니다.
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이 수업에서는 IoT 야간 조명을 인터넷에 연결하여 원격으로 제어할 수 있도록 합니다. 수업의 뒷부분에서, IoT 장치는 MQTT를 통해 가벼운 수준의 공용 MQTT 브로커로 원격 분석 메시지를 보내고, 당신이 작성할 서버 코드에 의해 선택될 것입니다.
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이러한 설정의 실제 사용 사례는 경기장과 같이 조명이 많은 위치에서 조명 키는 것을 결정하기 전에 여러 광 센서에서 데이터를 수집하는 것이 있습니다. 이렇게 하면 구름이나 새가 한 센서를 가려도, 다른 센서에서 충분한 빛을 감지한 경우 조명이 켜지지 않을 수 있습니다.
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✅ 명령을 보내기 전에 여러 센서의 데이터를 평가해야 하는 다른 상황은 무엇입니까?
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이 과제의 일부로 MQTT 브로커를 설정하는 복잡성을 처리하는 대신 오픈 소스 MQTT 브로커인 [Eclipse Mosquitto](https://www.mosquitto.org/) 를 실행하는 공개 테스트 서버를 사용할 수 있습니다. 이 테스트 브로커는 [test.mosquitto.org](https://test.mosquitto.org/)에서 공개적으로 사용할 수 있으며, 계정을 설정할 필요가 없으므로 MQTT 클라이언트와 서버를 테스트에 훌륭한 도구 입니다.
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> 💁 이 테스트 브로커는 공개되어 있으며 안전하지 않습니다. 누구나 귀하가 게시한 내용을 들을 수 있으므로, 비공개로 유지해야 하는 데이터와 함께 사용해서는 안됩니다.
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아래 단계에 따라 장치를 MQTT 브로커에 연결하십시오:
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- [Arduino - Wio Terminal](notion://www.notion.so/wio-terminal-mqtt.md) 아두이노 - Wio 터미널
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- [Single-board computer - Raspberry Pi/Virtual IoT device](notion://www.notion.so/single-board-computer-mqtt.md) 싱글-보드 컴퓨터 - Raspberry Pi/가상 IoT 장치
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### MQTT 자세히 알아보기
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주제에는 계층이 있을 수 있으며, 클라이언트는 와일드카드를 사용하여 다른 수준의 계층에 가입할 수 있습니다. 예를 들어, `/telemetry/temperature` 주제에 온도 원격 측정 메시지를 보내고 , `/telemetry/humidity` 주제에 습도 메시지를 보낸 뒤, 클라우드 앱에서 `/telemetry/*` 주제를 구독하여 온도 와 습도 원격 측정 메시지를 모두 수신할 수 있습니다.
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메시지는 수신되는 메시지의 보장을 결정하는 서비스의 품질(QoS)과 함께 보낼 수 있습니다.
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- 최대 한 번 - 메세지는 한 번만 전송되고 클라이언트와 브로커는 전송을 확인하기 위해 추가 단계를 수행하지 않습니다(실행 후 잊어버림).
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- 최소 한 번 - 확인 메시지가 수신될 때까지 보낸 사람이 여러번 다시 시도합니다.(전송 보장).
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- 정확히 한 번 - 보낸 사람과 받는 사람이 2 단계의 핸드셰이크에 참여하여 메시지 사본을 하나만 수신하도록 합니다(전달 보장).
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✅ 어떤 상황에서 실행 후 잊어버림 메시지보다 전달 보장 메시지가 필요할 수 있습니까?
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이름은 메시지 큐잉(MQTT의 이니셜)이지만, 실제로는 메시지 큐를 지원하지 않습니다. 클라이언트가 연결을 끊었다가, 다시 연결하면 QoS 프로세스를 사용하여 이미 처리를 시작한 메시지를 제외하고 연결이 끊긴 동안 보낸 메시지를 받지 않는다는 의미입니다. 메시지에는 보유 플래그가 설정되어 있을 수 있습니다. 이것이 설정되면 MQTT 브로커는 이 플래그를 사용하여 주제에 대해 보낸 마지막 메시지를 저장하고 나중에 주제를 구독하는 모든 클라이언트에게 이를 보냅니다. 이런 식으로 클라이언트는 항상 최신 메시지를 받습니다.
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또한 MQTT는 메시지 간의 긴 간격 동안 연결이 여젼히 활성 상태인지 확인하는 연결 유지 기능을 지원합니다.
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> 🦟 [Mosquitto from the Eclipse Foundation](https://mosquitto.org/) 에는 [test.mosquitto.org](https://test.mosquitto.org/)에서 호스팅되는 코드 테스트에 사용할 수 있는 공개 MQTT 브로커와 함께 MQTT를 실험하기 위해 직접 실행할 수 있는 무료 MQTT 브로커가 있습니다.
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MQTT 연결은 공개되고 공개되거나 사용자의 이름과 암호 또는 인증서를 사용하여 암호화되고 보호될 수 있습니다.
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> 💁 MQTT 는 HTTP와 동일한 기본 네트워크 프로토콜 이지만 다른 포트에서 TCP/IP를 통해 통신합니다. 또한 웹소켓을 통한 MQTT 를 사용하여 브라우저에서 실행되는 웹 앱과 통신하거나, 방화벽이나 기타 네트워크 규칙이 표준 MQTT 연결을 차단하는 상황에서도 사용할 수 있습니다.
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## 텔레메트리(원격 측정)
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텔레메트리(Telemetry)는 원격 측정이라는 그리스어에서 파생되었습니다. 원격 측정은 센서에서 데이터를 수집하여 클라우드로 보내는 행위입니다..
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> 💁 최초의 원격 측정 장치 중 하나는 1874년 프랑스에서 발명되었으며 실시간으로 날씨와 눈 깊이를 몽블랑에서 파리로 보냈습니다. 당시에는 무선 기술을 사용할 수 없었기 때문에 물리적 와이어를 사용했습니다.
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수업 1의 예시 스마트 온도 조절기를 다시 살펴보겠습니다.
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온도 조절 장치에는 원격 측정을 수집하는 온도 센서가 있습니다. 하나의 온도 센서가 내장되어 있을 가능성이 높으며 BLE([Bluetooth Low Energy](https://wikipedia.org/wiki/Bluetooth_Low_Energy))와 같은 무선 프로토콜을 통해 여러 외부 온도 센서에 연결할 수 있습니다.
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전송할 원격 측정 데이터의 예는 다음과 같습니다:
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| Name | Value | Description |
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| ------------------------ | ----- | ---------------------------------------------------------------------- |
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| `thermostat_temperature` | 18°C | 온도 조절 장치에 내장된 온도 센서로 측정된 온도 |
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| `livingroom_temperature` | 19°C | `livingroom` 이라고 명명된 방에 있는 원격 온도 센서에 의해 측정된 온도 |
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| `bedroom_temperature` | 21°C | `bedroom`이라고 명명된 방에 있는 원격 온도 센서에 의해 측정된 온도 |
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클라우드 서비스는 이 원격 측정 데이터를 사용하여 난방을 제어하기 위해 보낼 명령을 결정할 수 있습니다.
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### IoT 장치에서 원격 분석 보내기
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야간 조명에 인터넷 제어를 추가하는 다음 과정은 조명 수준 원격 분석을 MQTT 브로커의 텔레메트리 주제를 보내는 것입니다.
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### 작업 - IoT 장치에서 원격 분석 보내기
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MQTT 브로커에게 가벼운 수준의 원격 분석을 보냅니다.
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데이터는 키/값 쌍을 사용해 텍스트로 데이터를 인코딩하는 표준인 JSON(JavaScriopt Object Notation의 약자)으로 인코딩되어 전송됩니다.
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✅ 이전에 JSON을 접한 적이 없다면, [JSON.org documentation](https://www.json.org/)에서 더 자세히 알아볼 수 있습니다.
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장치에서 MQTT 브로커로 원격 분석을 보내려면 아래 단계를 따르십시오:
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- [아두이노 - Wio 터미널](wio-terminal-telemetry.md)
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- [싱글 보드 컴퓨터 - Raspberry Pi/가상 IoT 장치](single-board-computer-telemetry.md)
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### MQTT 브로커로부터 텔레메트리 수신
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다른 쪽 끝에 수신할 것이 없으면 원격 분석을 보낼 의미가 없습니다. 광도 원격 측정은 데이터를 처리하기 위해 이를 수신하는 무언가가 필요합니다. 이 '서버' 코드는 더 큰 IoT 애플리케이션의 일부로 클라우드 서비스에 배포할 코드 유형이지만, 여기에서는 이 코드를 컴퓨터에서 로컬로(또는 직접 코딩하는 경우 Pi에서 실행할 것입니다). 서버 코드는 가벼운 수준의 MQTT를 통해 원격 분석 메시지를 수신하는 Python 앱으로 구성됩니다. 이 수업의 뒷부분에서 LED를 켜거나 끄도록 지시하는 명령 메시지로 응답하게 할 것입니다.
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✅ 조사해보기: 리스너가 없으면 MQTT 메시지는 어떻게 됩니까?
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### Python 과 VS Code 설치
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Python 및 VS Code를 로컬에 설치하지 않은 경우 서버를 코딩하려면 둘 다 설치해야 합니다. 가상 IoT 장치를 사용 중이거나 Raspberry Pi에서 작업하는 경우 이미 설치 및 구성되어 있어야 하므로 이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
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### 작업 - Python 과 VS Code 설치
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Python 과 VS Code 를 설치합니다.
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1. Python을 설치합니다. 최신 버전의 Python 설치에 대한 지침은 [Python downloads page](https://www.python.org/downloads/) 를 참조하십시오.
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2. Visual Studio Code (VS Code)를 설치합니다. 이것은 Python으로 가상 장치 코드를 작성하는데 사용할 편집기입니다. VS Code 설치에 대한 지침은 [VS Code documentation](https://code.visualstudio.com/?WT.mc_id=academic-17441-jabenn) 를 참조하십시오.
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> 💁 선호하는 편집기가 있는 경우 이 수업에 IDE 또는 편집기를 자유롭게 사용할 수 있지만, 수업에서는 VS Code 사용을 기반으로 지침을 제공합니다.
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3. VS Code Pylance 확장을 설치합니다. 이것은 Python 언어 지원을 제공하는 VS Code 의 확장입니다. VS Code에서 이 확장을 설치하는 방법은 [Pylance extension documentation](https://marketplace.visualstudio.com/items?WT.mc_id=academic-17441-jabenn&itemName=ms-python.vscode-pylance) 를 참조하십시오.
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### Python 가상 환경 구성
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Python의 강력한 기능 중 하나는 [pip packages](https://pypi.org/)를 설치하는 것입니다. - 이는 다른 사람이 작성하여 인터넷에 게시한 코드 패키지입니다. 하나의 명령으로 컴퓨터에 pip 패키지를 설치한 다음, 코드에서 해당 패키지를 사용할 수 있습니다. pip를 사용하여 MQTT를 통해 통신하는 패키지를 설치합니다.
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기본적으로 패키지를 설치하면 컴퓨터의 모든 곳에서 사용할 수 있으며, 이것은 패키지 버전에 문제를 발생시킬 수 있습니다 - 예를 들어, 패키지의 한 버전에 따라 하나의 응용 프로그램이 다른 응용 프로그램의 새 버전을 설치할 때 중단되는 경우. 이 문제를 해결하기 위해, [Python 가상 환경](https://docs.python.org/3/library/venv.html)을 사용할 수 있습니다, 기본적으로 전용 폴더에 있는 폴더에 있는 Python의 복사본이며 pip 패키지를 설치하면 해당 폴더에만 설치됩니다.
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### 작업 - Python 가상 환경 구성
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Python 가상 환경을 구성하고 MQTT pip 패키지를 설치합니다.
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1. 터미널 또는 명령줄에서 원하는 위치에서 다음을 실행하여 새 디렉터리를 만들고 탐색합니다:
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```
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mkdir nightlight-server
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cd nightlight-server
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```
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2. 이제 다음을 실행하여 `.venv` 폴더에 가상 환경을 만듭니다.
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```
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python3 -m venv .venv
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```
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> 💁 Python 3 (최신 버전) 외에 Python2가 설치된 경우에만 가상 환경을 생성하기 위해 명시적으로 호출해야 합니다. Python2 가 설치된 경우 python 호출 시 Python 3 대신 Python 2 가 사용됩니다.
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3. 가상 환경 활성화:
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- On Windows:
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- 명령 프롬프트 또는 Windows 터미널을 통한 명령 프롬프트를 사용하는 경우 다음을 실행합니다:
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```
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.venv\\Scripts\\activate.bat
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```
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- PowerShell을 사용하는 경우 다음을 실행합니다:
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```
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.\\.venv\\Scripts\\Activate.ps1
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```
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- macOS 또는 Linux에서 다음을 실행합니다:
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```
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source ./.venv/bin/activate
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```
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> 💁 이러한 명령은 가상 환경을 만들기 위해 명령을 실행한 동일한 위치에서 실행해야 합니다. .venv 폴더를 탐색할 필요가 없으며, 항상 activate 명령과 아무 명령을 실행하여 패키지를 설치하거나 가상 환경을 만들 때 있떤 폴더에서 코드를 실행해야 합니다.
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4. 가상 환경이 활성화 되면, 기본 `python` 명령은 가상 환경을 만드는 데 사용된 Python 버전을 실행합니다. 다음을 실행하여 버전을 가져옵니다:
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```
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python --version
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```
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출력은 다음과 유사합니다:
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```
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(.venv) ➜ nightlight-server python --version
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Python 3.9.1
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```
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> 💁 Python 버전은 다를 수 있습니다 - 버전 3.6 이상이면 좋습니다. 그렇지 않은 경우, 이 폴더를 삭제하고, 최신 버전의 Python을 설치한 후 다시 시도하십시오.
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5. 다음 영령을 실행하여 널리 사용되는 MQTT 라이브러리인 [Paho-MQTT](https://pypi.org/project/paho-mqtt/)용 pip 패키지를 설치하십시오.
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```
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pip install paho-mqtt
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```
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이 pip 패키지는 가상 환경에만 설치되며 외부에서는 사용할 수 없습니다.
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### 서버 코드 작성
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이제 서버 코드를 Python으로 작성할 수 있습니다.
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### 작업 - 서버 코드 작성
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서버 코드를 작성합니다.
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1. 터미널 또는 명령줄에서, 가상 환경 내에서 다음을 실행하여 `app.py`라는 Python 파일을 만듭니다:
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- Windows에서 다음을 실행합니다:
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```
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type nul > app.py
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```
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- macOS 또는 Linux에서 다음을 실행합니다:
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```
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touch app.py
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```
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2. VS Code에서 현재 폴더를 엽니다:
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```
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code .
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```
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3. VS Code가 시작되면 Python 가상 환경이 활성화됩니다. 이것은 하단 상태 표시줄에 보고됩니다.:
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4. VS Code가 시작될 때 VS Code 터미널이 이미 실행 중이면 가상 환경이 활성화되지 않습니다. 가장 쉬운 방법은 **활성 터미널 인스턴스 종료** 버튼을 사용하여 터미널을 종료하는 것입니다.:
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5. \*Terminal -> New Terminal을 선택하거나, `` CTRL+` ``를 눌러 새 VS Code 터미널을 시작합니다. 새 터미널은 가상 환경을 로드하고 이를 활성화하라는 호출이 터미널에 표시됩니다. 가상 환경의 이름(`.venv`)도 프롬프트에 표시됩니다:
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```
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➜ nightlight-server source .venv/bin/activate
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(.venv) ➜ nightlight
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```
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6. VS Code 탐색기에서 `app.py`파일을 열고 다음 코드를 추가합니다:
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```
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import json
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import time
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import paho.mqtt.client as mqtt
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id = '<ID>'
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client_telemetry_topic = id + '/telemetry'
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client_name = id + 'nightlight_server'
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mqtt_client = mqtt.Client(client_name)
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mqtt_client.connect('test.mosquitto.org')
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mqtt_client.loop_start()
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def handle_telemetry(client, userdata, message):
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payload = json.loads(message.payload.decode())
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print("Message received:", payload)
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mqtt_client.subscribe(client_telemetry_topic)
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mqtt_client.on_message = handle_telemetry
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while True:
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time.sleep(2)
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```
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6행에서 `<ID>`를 기기 코드를 생성할 때 사용한 고유 ID로 바꿉니다.
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⚠️ 이것은 **반드시** 장치에서 사용한 것과 동일한 ID 여야 합니다, 그렇지 않으면 서버 코드가 올바른 주제를 구독하거나 게시하지 않습니다.
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이 코드는 고유한 이름으로 MQTT 클라이언트를 생성하고 _[test.mosquitto.org](http://test.mosquitto.org/)_ 브로커에 연결합니다. 그런 다음 구독된 주제에 대한 메시지를 수신하는 백그라운드 스레드에서 실행되는 처리 루프를 시작합니다.
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그런 다음 클라이언트는 원격 분석 주제에 대한 메시지를 구독하고, 메시지가 수신될 때 호출되는 함수를 정의합니다. 원격 측정 메시지가 수신되면, `handle_telemetry` 함수가 호출되어, 수신된 메시지를 콘솔에 인쇄합니다.
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마지막으로 무한 루프는 응용 프로그램이 계속 실행되도록 합니다. MQTT 클라이언트는 백그라운드 스레드에서 메시지를 수신하고 있으며 기본 애플리케이션이 실행 중인 동안 항상 실행됩니다.
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7. VS Code 터미널에서, 다음을 실행하여 Python 앱을 실행합니다:
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```
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python app.py
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```
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앱이 IoT 장치의 메시지 수신을 시작합니다.
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8. 장치가 실행 중이고 원격 분석 메시지를 보내고 있는지 확인하십시오. 물리적 또는 가상 장치에서 감지한 조명 수준을 조정합니다. 수신 중인 메시지가 터미널에 인쇄됩니다.
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```
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(.venv) ➜ nightlight-server python app.py
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Message received: {'light': 0}
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Message received: {'light': 400}
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```
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nightlight-server 가상 환경의 app.py 파일이 전송되는 메시지를 수신하려면 nightlight 가상 환경의 app.py 파일이 실행 중이어야 합니다.
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> 💁 이 코드는 [code-server/server](code-server/server) 폴더에서 찾을 수 있습니다.
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### 얼마나 자주 원격 분석을 보내야 합니까?
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원격 분석에서 중요한 고려 사항 중 하나는 얼마나 자주 데이터를 측정하고 보내는가? 입니다. 대답은 - 상황에 따라 다르다 입니다. 자주 측정하면 측정 변화에 더 빠르게 대응할 수 있지만, 더 많은 전력, 더 많은 대역폭을 사용하고 더 많은 데이터를 생성하고 처리할 더 많은 클라우드 리소스가 필요합니다. 충분히 자주 측정해야 하지만 너무 자주 측정해서는 안 됩니다.
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온도 조절기의 경우, 온도가 자주 변하지 않기 때문에 몇 분마다 측정하는 것으로 충분합니다. If you only measure once a day then you could end up heating your house for nighttime temperatures in the middle of a sunny day, whereas if you measure every second you will have thousands of unnecessarily duplicated temperature measurements that will eat into the users' Internet speed and bandwidth (a problem for people with limited bandwidth plans), use more power which can be a problem for battery powered devices like remote sensors, and increase the cost of the providers cloud computing resources processing and storing them.
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공장에서 기계가 고장나면 치명적인 피해를 입히고 수백만 달러의 수익 손실을 초래할 수 있는 기계 주변의 데이터를 모니터링하는 경우, 초당 여러 번 측정해야 할 수 있습니다. 기계가 고장나기 전에 중지하고 수정해야 함을 나타내는 원격 측정을 놓치는 것보다 대역폭을 낭비하는 것이 좋습니다.
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> 💁 이 상황에서는, 인터넷에 대한 의존도를 줄이기 위해 원격 분석을 먼저 처리하는 에지 장치를 고려할 수 있습니다.
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### 연결 끊김
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인터넷 연결은 불안정할 수 있으며 일반적으로 중단됩니다. 이러한 상황에서 IoT 장치는 무엇을 해야 합니까 - 데이터가 손실되어야 합니까, 아니면 연결이 복원될 때까지 저장해야 합니까? 다시 말하지만, 대답은 상황에 따라 다릅니다.
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온도 조절기의 경우 새 온도 측정이 수행되자마자 데이터가 손실될 수 있습니다. 난방 시스템은 20분 전에 온도가 19°C인 경우 20.5°C였던 것을 신경 쓰지 않습니다. 난방을 켜야 하는지 여부를 결정하는 것은 지금 온도입니다.
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기계류의 경우 특히 추세를 찾는 데 사용되는 경우 데이터를 유지해야 할 수 있습니다. 정의된 기간(예들 들어, 지난 1시간)의 데이터를 살펴보고 비정상적인 데이터를 찾아냄으로써 데이터 스트림의 이상을 감지할 수 있는 기계 학습 모델이 있습니다. 이것은 종종 예측 유지보수에 사용되며, 곧 고장날 수 있다는 표시를 찾아 그 전에 수리하거나 교체할 수 있습니다. 시스템에 대한 모든 원격 분석을 전송하여 이상 감지를 위해 처리할 수 있기를 원할 수 있으므로, IoT 장치가 다시 연결되면 인터넷 중단 중에 생성된 모든 원격 분석이 전송됩니다.
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IoT 장치 설계자는 인터넷 중단 또는 위치로 인한 신호 손실 중에 IoT 장치를 사용할 수 있는지도 고려해야 합니다. 스마트 온도 조절기는 정전으로 인해 클라우드에 원격 측정을 보낼 수 없는 경우 난방을 제어하기 위해 몇 가지 제한된 결정을 내릴 수 있어야 합니다.
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MQTT가 연결 손실을 처리하려면, 장치 및 서버 코드가 필요한 경우 메시지 전달을 보장해야 합니다. 예를 들어 전송된 모든 메시지가 응답 주제에 대한 추가 메시지로 응답되도록 요구하고, 그렇지 않은 경우 나중에 재생할 수 있도록 수동으로 대기열에 추가됩니다.
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## 명령
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명령은 클라우드에서 장치로 보내는 메시지로, 작업을 수행하도록 지시합니다. 대부분의 경우 이것은 액츄에이터를 통해 일종의 출력을 제공하는 것과 관련이 있지만, 재부팅하거나 추가 원격 측정을 수집하여 명령에 대한 응답으로 반환하는 것과 같은 장치 자체에 대한 명령일 수 있습니다.
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온도 조절기는 클라우드에서 난방을 켜라는 명령을 받을 수 있습니다. 모든 센서의 원격 측정 데이터를 기반으로 클라우드 서비스가 난방을 켜야 한다고 결정한 경우 관련 명령을 보냅니다.
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### MQTT 브로커에 명령 보내기
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인터넷 제어 야간 조명의 다음 단계는 서버 코드가 감지하는 조명 수준에 따라 조명을 제어하기 위해 IoT 장치에 명령을 다시 보내는 것입니다
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1. VS Code에서 서버 코드 열기
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2. `client_telemetry_topic` 명령을 보낼 주제를 정의하는 선언 뒤에 다음 줄을 추가힙니다:
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```
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server_command_topic = id + '/commands'
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```
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3. `handle_telemetry` 함수 끝에 다음 코드를 추가합니다:
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```
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command = { 'led_on' : payload['light'] < 300 }
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print("Sending message:", command)
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client.publish(server_command_topic, json.dumps(command))
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```
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이것은 명령 주제에 조명이 300 미만인지 여부에 따라 `led_on` 값이 ture나 false로 설정되도록 JSON 메시지를 보냅니다. 조명이 300보다 작으면, LED를 켜도록 장치에 지시하기 위해 true 가 전송됩니다.
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4. 이전과 같이 코드를 실행
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5. 물리적 또는 가상 장치에서 감지한 조명 수준을 조정합니다. 수신 중인 메시지와 전송 중인 명령이 터미널에 기록됩니다.:
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```
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(.venv) ➜ nightlight-server python app.py
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Message received: {'light': 0}
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Sending message: {'led_on': True}
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Message received: {'light': 400}
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Sending message: {'led_on': False}
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```
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> 💁 원격 측정과 명령은 각각 단일 주제에 대해 전송됩니다. 여러 장치의 원격 분석은 동일한 원격 분석 항목에 표시되고 여러 장치에 대한 명령은 동일한 명령 항목에 나타남을 의미합니다. 특정 장치에 명령을 보내려면, `/commands/device1`, `/commands/device2`와 같은 고유한 장치 id같은 여러 주제를 사용할 수 있습니다. 그런 식으로 장치는 해당 장치에 대한 메시지를 수신할 수 있습니다.
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> 💁 이 코드는 [code-commands/server](code-commands/server) 폴더에서 찾을 수 있습니다.
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### IoT 장치에서 명령 처리
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이제 서버에서 명령이 전송되므로, IoT 장치에 코드를 추가하여 명령을 처리하고 LED를 제어할 수 있습니다.
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MQTT 브로커의 명령을 수신하려면 아래 단계를 따르십시오:
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- [아두이노 - Wio 터미널](notion://www.notion.so/wio-terminal-commands.md)
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- [싱글 보드 컴퓨터 - Raspberry Pi/가상 IoT 장치](notion://www.notion.so/single-board-computer-commands.md)
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이 코드가 작성되고 실행되면 조명 수준을 변경하는 실험을 하십시오. 서버 및 장치의 출력을 관찰하고 조명 수준을 변경할 때 LED를 관찰합니다.
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### 연결 끊김
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오프라인인 IoT 장치에 명령을 보내야 하는 경우 클라우드 서비스는 어떻게 해야 합니까? 다시 말하지만, 대답은 상황에 따라 다릅니다.
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최신 명령이 이전 명령보다 우선하면 이전 명령은 무시할 수 있습니다. 클라우드 서비스가 난방을 켜라는 명령을 보낸 다음, 난방을 끄라는 명령을 보내면, 온 명령을 무시하고 재전송하지 않을 수 있습니다.
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만약 명령을 순서대로 처리해야 하는 경우, 예를 들어 로봇 팔을 위로 이동한 다음 그래버를 닫는 경우, 연결이 복원되면 순서대로 전송해야 합니다.
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✅ 장치 또는 서버 코드가 필요한 경우 MQTT를 통해 명령이 항상 순서대로 전송되고 처리되도록 하려면 어떻게 해야 합니까?
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## 🚀 도전
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지난 세 수업의 과제는 집, 학교 또는 직장에 있는 IoT 장치를 최대한 많이 나열하고 마이크로컨트롤러 또는 단일 보드 컴퓨터 또는 이 둘을 혼합하여 구축되었는지 여부를 결정하고 어떤 센서와 액추에이터를 사용하고 있는지 생각해 보는 것이었습니다.
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이러한 장치의 경우, 어떤 메시지를 보내거나 받을 수 있는지 생각해 보십시오. 어떤 원격 측정을 보내나요? 어떤 메시지나 명령을 받을 수 있습니까? 이것이 안전하다고 생각합니까?
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## 강의 후 퀴즈
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[강의 후 퀴즈](https://black-meadow-040d15503.1.azurestaticapps.net/quiz/8)
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## 복습 & 독학
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[MQTT Wikipedia page](https://wikipedia.org/wiki/MQTT)에서 MQTT에 대해 자세히 알아보세요.
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[Mosquitto](https://www.mosquitto.org/) 를 사용하여 MQTT 브로커를 직접 실행하고 IoT 장치와 서버 코드를 연결해보세요.
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> 💁 팁 - 기본적으로 Mosquitto는 익명 연결(즉, 사용자 이름과 암호 없이 연결)을 허용하지 않으며, 실행중인 컴퓨터 외부에서 연결을 허용하지 않습니다.
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> [`mosquitto.conf` 구성 파일](https://www.mosquitto.org/man/mosquitto-conf-5.html)로 이 문제를 해결할 수 있습니다:
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>
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> ```
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> listener 1883 0.0.0.0
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> allow_anonymous true
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>
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> ```
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## 과제
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[MQTT를 다른 통신 프로토콜과 비교 및 대조](assignment.ko.md)
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@ -0,0 +1,14 @@
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# MQTT를 다른 통신 프로토콜과 비교, 대조하기
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## 지침
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이 강의에서는 MQTT 통신 프로토콜을 다루었습니다. 다른 프로토콜에는 AMQP 와 HTTP/HTTPS 가 있습니다.
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이 두가지를 모두 조사하고 MQTT와 비교/대조하십시오. 연결이 끊긴 경우 전력 사용량, 보안, 메시지 지속성애 대해 생각해보세요.
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## 평가 기준
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| 기준 | 모범 답안 | 적절함 | 개선이 필요함 |
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| AMQP 와 MQTT 비교 | AMQP와 MQTT를 비교 및 대조할 수 있으며 전원, 보안, 메시지 지속성을 다룹니다. | AMQP와 MQTT를 부분적으로 비교하고 대조할 수 있으며 전력, 보안, 메시지 지속성 중 두가지를 다룹니다. | AMQP와 MQTT를 부분적으로 비교 및 대조할 수 있으며 전원, 보안, 메시지 지속성 중 하나를 다룹니다. |
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| HTTP/HTTPS 와 MQTT 비교 | HTTP/HTTPS와 MQTT를 비교 및 대조할 수 있으며 전원, 보안, 메시지 지속성을 다룹니다. | HTTP/HTTPS와 MQTT를 부분적으로 비교하고 대조할 수 있으며 기능, 보안, 메시지 지속성 중 두가지를 다룹니다. | HTTP/HTTPS를 MQTT와 부분적으로 비교 및 대조할 수 있으며 전원, 보안, 메시지 지속성 중 하나를 다룹니다. |
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@ -0,0 +1,53 @@
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# 인터넷을 통해 야간 조명 제어하기 - 가상 IoT 하드웨어 및 Raspberry Pi
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강의에서 MQTT 브로커에서 Raspberry Pi 또는 가상 IoT 장치로 전송된 명령을 실행하게 됩니다.
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## 명령 실행하기
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다음 단계는 MQTT 브로커에서 보낸 명령을 실행하고 이에 응답하는 것입니다.
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### 작업
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명령을 실행합니다.
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1. VS Code에서 야간 조명 프로젝트를 엽니다.
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2. 가상 IoT 장치를 사용하는 경우, 터미널이 가상 환경을 실행 중인지 확인하십시오. Raspberry Pi 를 사용하는 경우 가상 환경을 사용하지 않습니다.
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3. `client_telemetry_topic`의 정위 뒤에 다음 코드를 추가합니다.:
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```python
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server_command_topic = id + '/commands'
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```
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`server_command_topic` 는 장치가 LED 명령을 수신하기 위해 실행될 MQTT 주제입니다.
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4. main loop 바로 위의 `mqtt_client.loop_start()` 라인 뒤에 다음 코드를 추가합니다:
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```python
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def handle_command(client, userdata, message):
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payload = json.loads(message.payload.decode())
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print("Message received:", payload)
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if payload['led_on']:
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led.on()
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else:
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led.off()
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mqtt_client.subscribe(server_command_topic)
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mqtt_client.on_message = handle_command
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```
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이 코드는 `handle_command` 함수를 정의합니다, 이는 메시지를 JSON 문서로 읽고 `led_on` 속성 값을 찾는 함수입니다. `True` 로 설정되면 LED가 켜지고, 그렇지 않다면 LED는 꺼집니다.
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MQTT 클라이언트는 서버가 메시지를 보낼 주제를 실행하고 메시지가 수신될 때 `handle_command` 함수가 호출되도록 설정합니다.
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> 💁 `on_message` 핸들러는 실행된 모든 주제에 대해 호출됩니다. 나중에 여러 주제를 수신하는 코드를 작성하면, 핸들러 함수를 거쳐 보내진 `message` 객체의 주제를 얻을 수 있습니다.
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5. 과제의 이전 부분과 동일한 방식으로 코드를 실행합니다. 가상 IoT 장치를 사용하는 경우, CounterFit 앱이 실행중이고 LED가 올바른 핀에 생성되었는지 확인하십시오.
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6. 물리적 또는 가상 장치에서 감지한 조명 수준을 조정합니다. 수신 중인 메시지와 전송 중인 명령이 터미널에 기록됩니다. LED도 조명 수준에 따라 켜지고 꺼질 것입니다.
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> 💁 이 코드는 [code-commands/virtual-device](../code-commands/virtual-device) 폴더 또는 [code-commands/pi](../code-commands/pi) 폴더에서 찾을 수 있습니다.
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😀 장치가 MQTT 브로커의 명령에 응답하도록 성공적으로 코딩했습니다.
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@ -0,0 +1,60 @@
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# 인터넷을 통해 야간 조명 제어하기 - 가상 IoT 하드웨어 및 Raspberry Pi
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이 단원에서는 Rasberry Pi나 가상 IoT 장치로 부터 MQTT 브로커로 조명 레벨을 포함한 telemetry를 전송합니다.
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## telemetry 게시
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다음 단계는 telemetry를 포함한 JSON 문서를 생성하고 MQTT 브로커에게 전송하는 것입니다.
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### 작업
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MQTT 브로커에게 telemetry를 게시합니다.
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1. VS Code에서 야간 조명 프로젝트를 엽니다.
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1. 가상 IoT 기기를 사용한다면 터미널이 가상 환경에서 돌아가는지 확인합니다. Raspberry Pi를 사용한다면 가상 환경을 사용하지 않습니다.
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1. `app.py` 파일의 상단에 다음을 추가합니다:
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```python
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import json
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```
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`json` 라이브러리는 telemetry를 JSON 문서로 인코딩 하는데 사용됩니다.
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1. `client_name`의 선언 뒷부분에 다음을 추가합니다:
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```python
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client_telemetry_topic = id + '/telemetry'
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```
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`client_telemetry_topic`은 장치가 조명 레벨을 게시할 MQTT 항목입니다.
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1. 파일 끝에 있는 `while True:` loop의 내용을 다음으로 바꿉니다:
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```python
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while True:
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light = light_sensor.light
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telemetry = json.dumps({'light' : light})
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print("Sending telemetry ", telemetry)
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mqtt_client.publish(client_telemetry_topic, telemetry)
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time.sleep(5)
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```
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이 코드는 조명 레벨을 JSON 문서로 패키지하고 MQTT 브로커에 게시합니다. 그런 다음 메시지를 보내는 빈도를 줄이기 위해 sleep 합니다.
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1. 과제의 이전 부분에서 돌렸던 것과 동일한 방법으로 코드를 실행합니다. 가상 IoT 장치를 사용한다면 CounterFit 앱이 실행 중이고 올바른 핀에 광 센서와 LED가 생성되었는지 확인하십시오.
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```output
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(.venv) ➜ nightlight python app.py
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MQTT connected!
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Sending telemetry {"light": 0}
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Sending telemetry {"light": 0}
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```
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> 💁 해당 코드는 [code-telemetry/virtual-device](../code-telemetry/virtual-device) 폴더 또는 [code-telemetry/pi](../code-telemetry/pi) 폴더에서 찾으실 수 있습니다.
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😀 장치에서 성공적으로 telemetry를 전송했습니다.
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@ -0,0 +1,79 @@
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# 인터넷을 통해 야간 조명을 제어 해봅시다. - 가상 IoT와 Raspberry Pi
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IoT 장치는 MQTT를 사용하여 *test.mosquitto.org*와 통신하도록 코딩됩니다. 이는 광센서 판독값과 함께 원격 측정값을 전송하고 LED를 제어하는 명령을 수신하기 위함입니다.
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이 강의에서는 여러분의 Raspberry Pi나 가상 IoT 장치에 MQTT broker를 연결하고자 합니다.
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## MQTT 사용자 패키지를 설치합니다.
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MQTT broker와 통신하기 위해서, 여러분은 MQTT 라이브러리 pip 패키지를 Pi 혹은 사용하시는 가상환경에 설치합니다.
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### 작업
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pip 패키지를 설치합니다.
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1. 야간조명 프로젝트를 VS code에서 열어줍니다.
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1. 만약 여러분이 가상 IoT device를 사용하고 있다면 가상환경 터미널이 실행중인지 확인해주세요. 여러분이 Raspberry Pi를 사용하고 있다면 가상환경은 사용하지 않습니다.
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1. 아래 코드를 실행하여 MQTT pip 패키지를 설치 해 주세요:
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```sh
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pip3 install paho-mqtt
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```
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## 코딩을 진행합니다.
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이제 코딩을 진행할 준비가 되었습니다.
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### 작업
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코드를 작성 해 주세요
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1. 아래 코드를 `app.py` 맨 위에 import합니다:
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```python
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import paho.mqtt.client as mqtt
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```
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`paho.mqtt.client` 라이브를 사용하여 MQTT와 통신할 수 있습니다.
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1. 광센서 및 LED 정의 뒤에 아래 코드를 추가합니다.
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```python
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id = '<ID>'
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client_name = id + 'nightlight_client'
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```
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`<ID>`를 고유 ID로 교체합니다. 이는 장치 사용자의 이름으로 사용 될 것이며 이후에 이 장치가 publish하고 subscribe하는 항목에 사용됩니다. *test.mosquitto.org*는 public 이며 이 과제를 수행하는 다른 학생들을 포함한 많은 사람들에게 사용됨니다. 고유한 MQTT 사용자 이름과 주제를 사용하면 다른 사용자와 충돌하지 않습니다. 이 ID는 이번 과제 이후에 서버 코드를 생성할 때 또한 필요합니다.
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> 💁 고유한ID를 생성하기 위해 [GUIDGen](https://www.guidgen.com) 사이트를 이용할 수 있습니다..
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`client_name` 는 broker에서의 MQTT 사용자의 고유한 이름입니다.
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1. 아래 코드를 이 새로운 코드 아래에 추가하여 MQTT 사용자 객체를 생성하고 MQTT broker에 연결합니다.:
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```python
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mqtt_client = mqtt.Client(client_name)
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mqtt_client.connect('test.mosquitto.org')
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mqtt_client.loop_start()
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print("MQTT connected!")
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```
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이 코드는 사용자 객체를 생성하고, public MQTT broker에 연결하며, subscribe된 topic에 대한 메세지를 수신하는 백그라운드 스레드에서 처리 루프를 실행합니다.
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1. 이전 과제에서 실행한 것 과 동일한 방법으로 코드를 실행합니다. 가상 IoT 장치를 사용하는 경우 CouterFit 앱이 실행중인지, 관센서와 LED가 올바른 핀에 생성되었는지 확인해주세요.
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```output
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(.venv) ➜ nightlight python app.py
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MQTT connected!
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Light level: 0
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Light level: 0
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```
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> 💁 [code-mqtt/virtual-device](code-mqtt/virtual-device) 폴더나 [code-mqtt/pi](code-mqtt/pi) 폴더에서 코드를 찾을 수 있습니다.
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😀 여러분은 여러분의 장치와 MQTT broker를 성공적으로 연결하였습니다.
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