Remote Control with WIZnet TCP/IP or WiFi Solution

위즈네트 뮤지엄 2014. 12. 23. 13:38

Remote Control with WIZnet TCP/IP or WiFi Solution

By MidnightCow

위즈네트뮤지엄(WIZnet Museum)에는 2014년 12월 현재 Remote Control 응용에 대한 50여개의 컨텐츠를 참조할 수 있다. Remote Control이라함은 말그대로 원격지에 원하는 장치나 기구 등을 제어할 수 있는 응용으로. 요즘 핫이슈가 되고 있는 Internet Of Things(IoT) 응용의 가장 대표적인 예가 될 것이다.

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그럼 Remote Control을 구현함에 있어 기본적으로 알아야할 몇가지를 알아 보자.

무엇을 제어할 것인가?
보일러, 전등, 도어록, 에어콘, 선풍기 등 현 세상에 존재하는 모든 장치나 기구를 제어할 수 있다
어떻게 제어할 것인가?
장치나 기구를 제어하는 방법은 그 기구가 사용하는 제어방식에 따른다.
일반적으로 GPIO를 통해서 제어되며, Device 간 Local 통신 방식인 UART, SPI, I2C, PWM 등으로 제어된다.
원격지 지원(Internet)을 위해 어떤 솔루션을 사용할 것인가?
ZigBee, X10, BuleTooth 와 같은 Local 통신방신과 이를 원격으로 변환하는 게이트웨이 장치를 이용하는 방법이 있으며, 게이트웨이를 사용하지 않고 Ehternet이나 WiFi를 사용하여 각종 장치나 기구를 직접 제어하는 방식 크게 두가지 정도가 있을 수 있을 것이다.

여기서는 아래와 같이 설명한다.

무엇을 제어할 것인가는 Anything…
어떻게 제아할 것인가는 가장 많이 활용되고 있는 GPIO 포트 제어를 통해
원격지 지원은 WIZnet SolUtion을 사용 (TCP/IP Ethernet / WizFi2X0)

GPIO를 통한 Remote control

일반적으로 GPIO 제어는 단순히 GPIO 값을 High, Low로 변경하는 것만으로 쉽게 이루어진다.
하지만 GPIO를 통해 제어를 하고자 하는 경우 주의사항을 살펴 보자.
먼저 제어하고하는 장치의 GPIO 입력 전압을 고려해야 한다.
대부분 3.3V 동작 전압에 5V IO tolerent를 사용하지만 그렇지 않을 경우 전압을 분리하는 방법을 사용해야 한다.

3.3V with 5V IO tolerent 기반의 MCU를 사용하고 제어하는 장치 역시 같은 전압을 사용할 경우
GPIO를 해당 디바이스와 직접 연결하여 사용할 수 있다. LED 제어를 생각해보자. LED는 LED 보호용 저항을 이용하여 GPIO에 바로 연결하여 On/OFF를 제어할 수 있다. 간단히 구성할 수 있기 때문에 더 이상 설명은 하지 않겠다.
제어하는 장치가 MCU의 동작 전압과 다를 경우

예로 220V 형광등을 제어한다고 생각 해보자. 3.3V GPIO를 연결하는 순간 무슨일이 일어날지 상상할 수 없다.
이 경우는 GPIO를 바로 연결할 경우 MCU가 Electroic Damage를 입을 있으며, MCU의 고장 원인 된다.
그렇다면 어떻게 이런 장치를 제어할 수 있을까? 방법은 두 전압을 분리 시키는 것이다. 두 전압을 분리시키는 방법에 대해서 2가지 정도를 간략히 설명하겠다.

A. Relay를 사용하는 경우

먼저 릴레이의 원리는 간단한다. 어릴때 배운 전자석의 원리를 안다면 쉽게 이해할 수 있다. V_in에 GPIO를 연결하고 High/Low를 인가할 경우 전자석이 작동하여 +/-를 연결하는 스위치를 On/Off한다.

B. Photo-Coupler를 사용하는 경우

Photo-Coupler 역시 Relay와 동일한 방식으로 동작한다. 차이점은 전자석 대신 빛을 이용한다는 것이다.
1번 PIN에 GPIO를 연결, 2번 PIN에 Ground를 연결하고, 3번 4번 PIN에 제어를 원하는 장치를 연결한다.
1번 PIN에 High/Low를 인가할 경우 내부 LED가 On/Off되고, 3번 4번 PIN이 연결/단락된다.

원격지원을 위한 WIZnet Soultion

위즈네트뮤지엄(WIZnet Museum)에는 Arduino Ethernet 뿐만 아니라 다양한 Open source hardware platformd을 기반으로 하는 Ethernet/WiFi 응용 예와 사용법등을 한 눈에 볼 수 있다.

TCP/IP Ethernet solution
WIZnet사는 3100을 시작으로 W5100, W5200, W5300, W5500 과 같은 Fully Hardwired TCP/IP Ethernet Controller 칩을 공급한다. Ethernet 기반 원격지원을 하고자 할 경우 이 Solution을 사용한다.
WiFi Solution
WIZnet사는 WizFi210과 WizFi250을 제공한다. WizFi2x0은 AT command 기반으로 UART나 SPI Interface를 통해 WiFi를 지원한다.