사물인터넷: Internet of Things(라즈베리파이 2로 만들어 보는)

[라즈베리파이2로 만들어 보는 사물 인터넷: Internet of Things]는 최근 성능을 획기적으로 개선한 라즈베리파이2의 하드웨어에서부터 소프트웨어 더 나아가 사물인터넷으로서의 실제적 활용까지 라즈베리파이2의 모든 것을 보여주는 도서이다.



2012년 영국 캠브리지 대학 (University of Cambridge) 연구팀에 의해 처음 개발된 라즈베리파이는 현재 크기와 성능을 개선한 라즈베리파이2로 업그레이드되면서 세계적으로 광풍적인 인기몰이를 하고 있는 신용카드 크기의 아주 저렴한(3만원~5만원) 초소형 원보드 컴퓨터이다. 라즈베리파이 1은 미국에서는 2013년 4월 시판되자마자 6시간만에 매진되는 등 폭발적인 관심을 불러 일으켰다. 원래 컴퓨터 교육용으로 개발되었지만 인터넷 검색, 게임, 앱(APP) 활용 등을 즐길 수 있고 고화질 HD 영상까지 감상할 수 있는 가격대비 뛰어난 성능 때문에 많은 인기를 누리고 있다. 현재 라즈베리파이 스토어(Pi Store)에서는 라즈베리파이 전용 앱 개발들이 활발히 이루어지고 있고, 많은 컴퓨터 전문가들이 라즈베리파이 전용 다양한 소프트웨어들을 계속적으로 개선하고 있어 컴퓨터로서의 활용도는 더 높아질 전망이다.



여기에 최근 IT업계의 주목을 받고 있는 사물인터넷(Internet of Things, IoTs)에 적합한 장치로서 알려지면서 IBM, Microsoft 같은 세계적인 IT 기업에서 출시한 IoT 서비스 프레임워크의 기본 연결장비로 라즈베리파이 2를 사용하고 있을 정도로 라즈베리파이2는 이미 사물인터넷 영역에서 중요한 자리를 잡고 있다. 여기에 공학용 툴로 유명한 MATLAB에서도 라즈베리파이에서 운용이 가능한 다수의 라이브러리를 제공함으로써 그 활용도는 더욱 커질 것으로 기대된다.



저자는 이런 라즈베리파이의 미래 가능성에 확신을 갖고 단순한 라즈베리파이 사용설명서 같은 책이 아닌, 라즈베리파이의 기초부터 실전 응용, 나아가 현재 제공되고 있는 다양한 사물인터넷 서비스와의 직접적인 연결까지를 다룬 완성형 책을 소개하고자 본 도서를 집필하게 되었다.



이를 위해 본 책은 독자에게 가장 친숙한 홈(HOME)을 배경으로, 라즈베리파이를 즐기고 활용하여 하나의 완성형 시스템을 구현해 낼 수 있는 지식과 기술을 전하고자 노력하였다. 구체적으로는, 본 책을 통해 독자들은 라즈베리파이의 하드웨어 구성, 주변 장치와의 연결, 동작 원리에서부터 실제 동작에 필요한 환경설정과 프로그래밍 방법 및 네트워크 연결 등을 학습하게 됨으로써 일상 가정생활에서 유익할 만한 스마트 홈 모니터링 시스템을 라즈베리파이2로 손쉽게 구현할 수 있게 된다.



특히 본 책은 현재 가장 뜨거운 관심을 받고 있는 사물 인터넷(Internet of Things)의 개념과 현재 서비스 되고 있는 다양한 종류의 IoT 프레임워크를 소개하였다. 미래기술로 가장 각광 받고 있는 사물 인터넷 기술을 라즈베리파이2에 접목하면 얼마나 손쉽게(아무런 비용 없이) 내가 원하는 환경 혹은 사물을 언제 어디서나 모니터링 하고 통제할 수 있는지를 보여주었다. 본 책에서는 어떻게 사물 인터넷과 라즈베리파이2를 활용하여 우리 주변의 특정 상황을 집 안에서 뿐만 아니라 집 밖에서도 모바일 디바이스를 통해 손쉽게 모니터링 할 수 있는지가 설명되었다. (예를 들면, 집 밖에서 내 핸드폰으로 내 집의 온도변화 및 가스누출 여부 등을 모니터링 할 수 있다).



이를 바탕으로 독자들은 더 다양한 환경 속에서 자신이 모니터링 하길 원하는 사물 혹은 사물간의 시스템을 본 책에서 다룬 라즈베리파이2와 사물 인터넷 기술을 통해 언제 어디서나 손쉽게 모니터링 하고 통제함으로써 스마트한 공간(SMART SPACE) 혹은 스마트 워크(SMART WORK)를 구현할 수 있는 기초를 다질 수 있을 것이라 확신한다 (예를 들면, 집에서 스마트 폰을 사용하여 차량의 블랙박스를 조작할 수 있다.)

/ PART 1 / 하드웨어



Chapter 01 라즈베리파이 2 구조 및 개발환경 만들기



LESSON 01. 라즈베리파이 2의 구조와 기본적으로 필요한 주변 아이템

LESSON 02. 라즈베리파이에 사용된 중앙처리 장치 (쿼드 코어 ARM 프로세서)

LESSON 03. 라즈베리파이의 운영체제

LESSON 04. 라즈베리파이의 운영체제 설치



Chapter 02 입출력 포트 구조 및 특징



LESSON 01. 라즈베리파이 입출력 포트들 39

LESSON 02. 일반 입출력 포트 [GPIO (General Purpose Input Output)] 44



Chapter 03 센서의 종류와 연결법



LESSON 01. 센서란 무엇인가?

LESSON 02. 센서 출력 값을 읽는 방법

LESSON 03. 센서의 종류

LESSON 04. 기본 전자 회로 지식



/ PART 2 / 소프트웨어



Chapter 01 간단한 리눅스 명령어 및 리눅스 시스템 구성



LESSON 01. 리눅스란 무엇인가

LESSON 02. 커맨드 라인에서 리눅스 알아보기



Chapter 02 파이선 기본



LESSON 01. 파이선 기본 설정 및 Hello World

LESSON 02. 일반 컴퓨터에서 파이선 실행하기

LESSON 03. 파이선 기본 문법

LESSON 04. 파이선의 객체지향 프로그래밍

LESSON 05. 파일 관리

LESSON 06. 인터넷 (Internet) 연결

LESSON 07. GUI (Graphic User Interface)



Chapter 03 라즈베리파이 2와 메트랩 (Matlab)



LESSON 01. 메트랩 (Matlab) 설치

LESSON 02. 메트랩 (Matlab)에 라즈베리파이 패키지 설치

LESSON 03. 메트랩 (Matlab)과 라즈베리파이 사용하기



/ PART 3 / 하드웨어/소프트웨어 통합(Integration)



Chapter 01 입출력 포트 제어 및 직렬 포트 프로그래밍



LESSON 01. GPIO 사용하기

LESSON 02. I2C 사용하기

LESSON 03. 온도 센서 사용하기

LESSON 04. PWM 사용하기

LESSON 05. PWM을 사용하여 서보 모터 제어하기

LESSON 06. 스텝 모터 제어하기

LESSON 07. ADC 모듈 사용하기

LESSON 08. 릴레이 스위치 제어하기

LESSON 09. LCD 문자열 출력하기



Chapter 02 직렬 통신과 사용법



LESSON 01. 직렬 통신이란 무엇인가

LESSON 02. UART와 MAX3232

LESSON 03. 회로 구현

LESSON 04. 간단한 UART 통신하기

LESSON 05. Serial Peripheral Interface(SPI)



/ PART 4 / 사물인터넷(Internet of Things)



Chapter 01 Internet Of Things (IOT-사물인터넷)의 개념



LESSON 01. 사물인터넷이란 무엇인가

LESSON 02. 무선 센서 네트워크 (Wireless Sensor Network)

LESSON 03. 빅데이터

LESSON 04. 데이터 마이닝/ 머신러닝/패턴인식



Chapter 02 사물인터넷 서비스



LESSON 01. 사물인터넷 서비스 플렛폼의 종류

LESSON 02. IBM Bluemix

LESSON 03. EVRYTHNG

LESSON 04. ORACLE

LESSON 05. Konekt

LESSON 06. MODE

LESSON 07. Carriots

LESSON 08. TheThings

LESSON 09. SiteWhere

LESSON 10. Aeris

LESSON 11. ProSyst

LESSON 12. 2lemetry

LESSON 13. temboo

LESSON 14. TempoIQ

LESSON 15. Xively

LESSON 16. SmartLiving

LESSON 17. Amazon Web Servie (AWS) IoT

LESSON 18. Windows 10 IoT



Chapter 03 IBM IOT Bluemix 사용하기



LESSON 01. 라즈베리파이 기본 장비 및 인터넷 연결

LESSON 02. IBM IOT 서비스에 연결

LESSON 03. 라즈베리파이 2와 IBM Bluemix 사용하기

LESSON 04. IOT 장치의 배포



Chapter 04 스마트 리빙(Smart Living) IoT



Chapter 05 Xively



LESSON 01. Xivley 관련 기본 자료

LESSON 02. Xively와 라즈베리파이 연결

LESSON 03. Xively를 이용한 IOT 구현하기

LESSON 04. Xively와 통신하기



Chapter 06 사물인터넷을 사용한 스마트 홈 구현



LESSON 01 라즈베리파이의 각 모듈 프로그램 통합하기

LESSON 02 라즈베리파이의 센서 값을 Xively와 연결하기

LESSON 03 안드로이드 스마트 폰과 Xively 연결



Chapter 07 윈도우즈 10과 사물인터넷



LESSON 01 개발 PC 설정하기

LESSON 02 윈도우즈 10 IoT 코어를 라즈베리파이 2에 설치하기

LESSON 03 윈도우즈 10 IoT 라즈베리파이 2에서 설정하기

LESSON 04 윈도우즈 10 IoT 코어 부팅하기

LESSON 05 PowerShell 프로그램 사용하기

LESSON 06 윈도우즈 10 IoT 코어 명령어

LESSON 07 라즈베리파이 2와 윈도우즈 10을 사용한 LED깜박이기

LESSON 08 웹기반 장치 관리

LESSON 09 3축 가속도 센서 (3-axis Accelerometer)

김정윤 저자 김정윤은 (현) 미시건 대학(University of Michigan, Ann Arbor)의 공과대학(의대와 협업)에 속한 Tilbury Research Group 연구실에서 Research Fellow로서 수면 무호흡증 예측 및 다양한 헬스케어 관련 연구 중에 있으며, 펜실베니아 주립대학교 (The Pennsylvania State University) 정보과학기술 융합 (Information Sciences & Technology) 학과에서 실시간 급성 심장마비 검진에 관한 연구로 박사학위를 받았다. 2011년에 미국 보안국 펀딩으로 센서 기반 스마트 스페이스를 구축하였으며, 2014년에는 싱가폴 보건국 및 국립대학 병원과 함께 IOT기반 노령인구 웰빙 모니터링 프로젝트를 제안하고 수행하였다.