사물인터넷을 위한 자바(위키북스 임베디드 & 모바일 시리즈 31)

★ 이 책에서 다루는 내용 ★



◎ 사물인터넷의 유사 기술 및 시장 동향

◎ 사물인터넷 프로토콜 및 자바 임베디드 솔루션

◎ 자바 8 SE 임베디드 패키징

◎ 넷빈즈를 이용한 임베디드 자바 개발 환경 구축

◎ LED, 가변 저항, 버튼, ADC, DAC 등 전자부품에 대한 설명

◎ OpenJDK의 Device I/O API를 이용한 센서 및 액추에이터 제어

◎ CoAP 프로토콜 소개 및 리소스, 감시, 탐색에 대한 구현 방법

◎ MQTT 프로토콜 및 JMS 연동과 MQTT 웹소켓 구현

▣ 01장: 사물인터넷과의 만남



1-1 사물인터넷 소개

사물인터넷이란?

- 유사 기술

- 사물의 의인화

- 센서

- 통신

- 액추에이터

임베디드 시스템

- 임베디드 시스템이란?

- 임베디드 시스템의 종류

사물인터넷 동향

- 스레드 그룹(Thread Group)

- 올신 얼라이언스

- 오픈 인터커넥트 컨소시엄

- 산업 인터넷 컨소시엄

- 국제 인터넷 표준화 기구

- 블루투스 SIG

사물인터넷 프로토콜 소개

- 6LowPAN

- DTLS

- CoAP

- MQTT

- XMPP

- AMQP

- DDS

- LWM2M

- IEEE 802.15.4

- NFC

- ANT

- ZigBee

- 블루투스

- BLE

1-2 자바 임베디드

자바 ME 임베디드

- GCF

- MEEP 8

- Device I/O API

자바 SE 임베디드

- 자바 가상 머신

- 자바 SE 임베디드 프로파일

자바 임베디드 스위트

그 밖의 자바 임베디드 솔루션

- 임베디드를 위한 이벤트 프로세싱

- 자바 카드

- 안드로이드



▣ 02장: 개발 환경 만들기



2-1 오픈소스 하드웨어 플랫폼

오픈소스 하드웨어 플랫폼

- 아두이노

- 라즈베리 파이

- 비글보드

자바의 라즈베리 파이 지원

2-2 라즈베리 파이에 자바 설치하기

호스트 컴퓨터에 자바 SE 임베디드 설치

- 다운로드

- 압축 풀기

- 디렉터리 구조

- 환경변수 설정

자바 SE 임베디드 패키징

- jrecreate 명령어

- 도움말 옵션(--help, -h)

- 디렉터리 지정 옵션(--dest, -d)

- 자바 가상 머신 옵션(-vm)

- 프로파일 옵션(--profile, -p)

- 확장 옵션(--extension, -x)

- 디버그 옵션(--debug, -g)

- 그 밖의 옵션

자바 실행 환경 만들기

- 예제 설명 및 라이브러리 선택

- 프로파일 선택

- 자바 실행 환경 만들기

네트워크 설정 및 자바 실행 환경 구성

- 라즈베리 파이의 고정 IP 설정

- 라즈베리 파이의 SSH 활성화

- PUTTY 설치

- WinSCP 설치

- 자바 실행 환경 설치

2-3 개발 환경 구축

통합 개발 환경 설치

- 넷빈즈 설치

- 자바 실행 환경 설정

애플리케이션 개발 및 디버깅

- 프로젝트 생성 및 코드 작성

- 실행 및 디버깅



▣ 03장: 사물 만들기



3-1 준비하기

하드웨어 플랫폼

- 자동 제어

- 사물 만들기

- 라즈베리 파이

- ARM

- GPIO

전자 부품

- 전압과 전류

- 저항

- LED(Light Emitting Diode)

- 브레드보드

- 점퍼선

3-2 Device I/O

Device I/O 설치

- 소스코드 다운로드

- 자바 SE 임베디드에 설치

- Device IO를 호스트 PC에 복사

- Device IO 라이브러리를 클래스 경로에 추가

- Device IO 설정 파일 자동 복사 설정

- Hello World(LED 깜박이기)

Device I/O 살펴보기

- Device I/O 아키텍처

- Device I/O API

3-3 GPIO 다루기

7 세그먼트 표시하기

버튼 입력 받기

푸시 버튼의 이벤트 수신

- 이벤트 모델

3-4 아날로그 입출력

SPI 통신

라즈베리 파이의 SPI 활성화

MCP 49X1 소개

MCP 4911을 이용한 LED 밝기 조정

MCP3002 소개

가변 저항 값 읽기

폴링

3-5 UART 통신

UART

라즈베리 파이의 UART 설정 변경

아두이노 통신

- UART 연결

- 아두이노 스케치 개발

- 에코 클라이언트 개발

PC와의 연결

- USB 시리얼 케이블

- 드라이버 설치

- USB 시리얼 케이블 연결

- 에코 서버 개발

- 예제 실행

3-6 단순한 자동 제어 만들기

회로도

관제점 관리자

- 관제점

- DI(Digital Input) 관제점

- DO(Digital Output) 관제점

- AI(Analog Input) 관제점

- AO(Analog Output) 관제점

- 관제점 관리자

- 명령어 처리기

UART CLI 만들기

- UART 콘솔

- 프로그램 실행



▣ 04장: 사물과 대화하기



4-1 CoAP을 이용해 대화하기

CoAP란?

- CoAP 구조

- 사물과 대화하기

- CaAP 메시지

- CoAP 요청과 응답

- CoAP의 URI

- CoAP 메서드

Californium

- Californium 클래스

- 넷빈즈 프로젝트에 Californium 라이브러리 추가

- 클라이언트 프로젝트 생성

Hello CoAP

- CoAP 서버 구현

- HelloWorld CoAP 클라이언트 구현

- HelloWorld CoAP 실행

비동기 호출

리소스 감시

- CoAP 서버 예제에 감시 기능 지원 추가

- 감시 CoAP 클라이언트

- 감시 실행

리소스 탐색

- 리소스 탐색 클라이언트

- 탐색 실행

`자동 제어 CoAP 서버 만들기

- JSONP

- 관제점 리소스

- 관제점 CoAP 서버

- CoAP 서버 실행

- CoAP 테스트를 위한 Copper

- Copper 설치

- 자동제어 CoAP 서버 실행

- Copper를 통한 자동 제어 실행

4-2 MQTT 비동기 메시징 시스템 활용

MQTT란?

- MQTT 네트워크 구조

- 통신을 위한 단계

- 토픽

- 필터링

- QoS 및 보안

ActiveMQ

- ActiveMQ 설치

- MQTT 활성화

- ActiveMQ 실행

Paho

- Paho 클래스

Hello MQTT

- 라이브러리 추가

- 전송 클라이언트(Publisher)

- 수신 클라이언트(Subscriber)

- 실행

토픽 필터링을 이용한 전송자 구분

- 토픽 정의

- 에코 클라이언트

- 전송 클라이언트

- 에코 실행

자동 제어 서버의 MQTT CLI 만들기

- MQTT 명령어 처리기

- MQTT 콘솔

- 빅데이터 처리기

- MQTT CLI 실행

JMS와의 연동

- ActiveMQ의 JMS 활성화

- JMS와 MQTT 간 토픽 및 메시지 매핑

- JMS 콘솔

- 프로그램 실행

HTML5의 웹 소켓을 이용한 연동

- ActiveMQ의 웹 소켓 지원

- Paho 자바스크립트 파일 다운로드

- 웹소켓을 이용한 Paho 자바스크립트 클래스

- 웹 콘솔 사용자 인터페이스

- AngularJS

- 웹 클라이언트 프로젝트 생성

- 뷰(View)

- 컨트롤러(Controller)

- 구글 크롬 설치

- 프로그램 실행

양성일 저자 양성일은 16년간 자바 프로그래머로 기업 솔루션, 홈 네트워크, 전자상거래, 검색엔진, 보안, 스마트폰 앱, 빌딩 자동 제어, 에너지 관리 등 다양한 분야의 소프트웨어를 개발했다. 특히 2001년에 OSGi 프레임워크를 기반으로 홈 네트워크 솔루션 개발에 참여했고 2010년 11월에 ADK, 아두이노 보드를 기반으로 한 오픈소스 하드웨어 플랫폼을 개발했으며 관련 지식과 정보를 여러 사람들과 공유하기 위한 하드로이드(http://www.hardroid.net)를 운영하면서 메이커(Maker)로 활동하고 있다. 현재는 상명대학교 그린에너지 연구소에서 빌딩 자동제어와 에너지 관리에 대해 연구하고 있다.