ENC28J60 이더넷 모듈을 이용하여 아두이노를 웹 서버로 활용하기::인터넷 건반 만들어 소리 재생하기

  이번 포스팅에서는 ENC28J60 를 이용하여 아두이노를 웹서버로 만들어 보겠다. 

  아두이노 모델중에 가장 많이 사용되는 UNO 에 탑재된 ATmega328의 2kbyte 라는 개미 코딱지 같은 메모리를 활용하여 그럴싸한 html 문서를 보여주는 웹 서버를 만드는 것은 쉽지 않은 일이다. 응용 소프트웨어 서버로 사용하기에는 조악한 성능을 갖고 있다. 그 때문에,  아두이노를 웹 서버로 사용하게 된다면 센서를 통하여 데이터를 수집하고 REST로 값을 전달해 주는 기능이나 물리적 장치 제어를 위한 컨트롤러 이상으로 확장하기는 어려울 것이다 . 하지만 이번 포스팅에서는 아두이노를 웹서버로 만들어 재미있는 것들을 만들어보고자 한다.  (조만간 안 귀찮을 때 WIFI 사용도 같이 다뤄보고자 한다. )


1. 이더넷 모듈 구하기.


  아두이노 UNO R3 기준으로 설명하겠다. 첫 번째로 점프 케이블을 구하고 두 번째로 가장 중요한 ENC28J60이 탑재된 이더넷 모듈을 구해야 한다. 사실 아두이노 공식 이더넷 쉴드는 W5100 라는 칩을 사용하지만 ENC28J60 에 비하여 가격이 비싸다. 당장 국내 온라인 쇼핑몰만 찾아봐도 ENC28J60 이더넷 모듈은 1만 3천원 안쪽으로 구입할 수 있지만 W5100 이더넷 모듈은 이 것보다 배 이상 비싸다. 성능 차이는 있을지 모르겠지만, 초 극 저사양 마이크로 컨트롤러 에서는 ENC28J60만 되어도 충분하지 않을까…;;;

  


    알리익스프레스에서 enc28j60 으로 검색하면 정말로 저 가격에 살 수 있다. 참고로 본인은 할인 행사 덕분에 2달러에 구입했다. ㅡ , ㅡd  대신 도착하는데  보름 이상 걸린다.  국내 유명 전자 부품 쇼핑몰 엘xx츠 에서도 1만 3천원 안쪽으로 구입할 수 있으며 재고도 있는듯.

2. 연결하기


  SPI 통신을 사용하기 때문에 점퍼 케이블을 이용하여 다음과 같이 연결해야 한다.

      









이더넷 모듈 핀

아두이노 핀

 전원

5v or 3.3v (모듈에 따라서) 

 GND

GND 

SCK

13 

SO

12 

SI

11 

CS

8 

     

 (CS 핀은 아무곳에나 연결해도 상관 없다. 코드상으로 이더넷을 초기화 하는 과정에서 CS 핀을 변경할 수 있기 때문이다.)

3. 라이브러리 구하기, 예제 돌려보기


    이 곳 (https://github.com/jcw/ethercard) 에 접속하여  라이브러리를 다운로드 받고 압축을 풀어 아두이노 프로젝트 폴더 내의 라이브러리 폴더에 폴더채로 이동시킨다. 폴더명은 적절하게 수정하자. 또는 아두이노 IDE 의 스케치 -> 라이브러리 가져오기 메뉴를 활용하는 방법도 있다.  (시간이 흘러 이 포스팅에서 언급하는 이더넷 라이브러리 버전과 최신 버전의 API 가 일치하지 않을 수 있으므로 포스팅 작성 시점에서 fork 하였다. fork된 git 프로젝트의 링크 : https://github.com/ice3x2/ethercard)

   아두이노 IDE 를 실행하면 ethercard 라이브러리가 추가된 것을 확인할 수 있다. 이 라이브러리에 포함된 예제를 살펴보면 재미있고 유용한 예제들이 많다. 그 중에 rbbb_server 라는 예제를 살펴보겠다. 

   

 rbbb_server 를 선택하면 아주 짧고 간단한 코드가 등장하는데, 사용하기 편하도록 몇 가지만 수정해보겠다.

 setup() 함수를 살펴보면 아래와 같이 구현이 되어있다.

void setup () {
  if (ether.begin(sizeof Ethernet::buffer, mymac) == 0)
       Serial.println(F("Failed to access Ethernet controller"));
       ether.staticSetup(myip);
}


간단히 설명하자면, 이더넷을 버퍼와 mac 어드레스를 이용하여 초기화하고, 고정된 아이피 주소를 할당하도록 하는 코드이다. 하지만 이 코드는 불편하다. 이유는, 공유기의 설정에 들어가서 mac 주소 찾아서 할당해줘야 하기 때문이다. 요즘은 대부분 누구나 이더넷 케이블 연결하기만 하면 동적으로 주소 할당해주는 DHCP 기능이 지원되는 공유기를 갖고 있다.  그러므로 DHCP 기능을 사용하여 ip 주소를 자동으로 받아 오도록 하는 것이 편할 것이다.


 DHCP를 이용하기 위하여 아래와 같이 수정해준다.

 

#define CS_PIN 8
#define HOST_NAME "arduino"
// ... 중략
void setup () {
    Serial.begin(57600);
    if (ether.begin(sizeof Ethernet::buffer, mymac,CS_PIN) == 0)
    Serial.println(F("Failed to access Ethernet controller"));
    while(!ether.dhcpSetup(HOST_NAME, true));
    Serial.println("Connected");
    ether.printIp("IP: ", ether.myip);
    ether.printIp("Netmask: ", ether.netmask);
    ether.printIp("Gateway IP: ", ether.gwip);
    ether.printIp("DNS IP: ", ether.dnsip);
}

  변경된 코드에서는 CS_PIN 번호를 추가하였다. ethercard  라이브러리 내에서 CS PIN 은 기본으로 8번으로 되어있지만, ether.begin 함수의 마지막 인자값으로 임의의 CS pin 번호를 넣어줄 수 있다.

  두 번째로 정적으로 ip 를 할당하는 staticSetup 함수를 지우고 dhcp 를 통하여 ip 를 할당받을 수 있는 dhcpSetup 함수를 넣었는데, 제대로 설정될 때 까지 무한 반복되도록 하였다. 

  이제 코드를 아두이노에 업데이트 하고 인터넷 케이블을 연결한 다음에 도구->시리얼 모니터를 열어서 baud rate 를 57600 으로 설정하면 다음과 같은 메세지를 확인할 수 있다. 

   

 ip 주소가 192.168.0.49 로 자동 할당되었다.  

  

 공유기 설정 화면에서도 지정한 host name 으로 하여 ip 주소가 자동을 할당된 것을 확인할 수 있다.

이 주소로 접속하면 위 스샷 이미지와 같이 아두이노의 구동 시간을 보여주며 연속으로 refresh 하는 것을 볼 수 있다.

3. 인터넷 웹 브라우저로 연주하는 건반


   이 예제를 이용하여 좀 더 재미있는 것을 만들어 보겠다.

   원래는 브라우저로 LED 밝기를 조절하는 것을 만들어 보려고 했지만, 너무 식상해서간단한 건반으로 바꾸었다.

   아래는 동작 영상이다. (동영상의 볼륨을 올려주세요.)