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  1. 2008.08.13 Nano Q Plus 2.3.3 설치
  2. 2008.07.29 아날로그-디지털 변환 - ADC12
  3. 2008.07.15 Kmote를 이용한 기본 모듈 완성
  4. 2008.07.14 Nano Q Plus ??

Nano Q Plus 2.3.3 설치

NanoQplus 2008.08.13 11:08 Posted by 몽백작

나노 큐 플러스를 다시 설치할 일이 생겼다. 이참에 글로 한번 남겨보고자 한다.

나노 큐 플러스의 경우 개발 환경이 크게 둘로 나뉜다. 첫째는 리눅스 에뮬레이터인 cygwin을 이용한 방법과 두번째는 Eclipse 기반의 Esto 개발툴을 이용한 방법이다. Esto는 ETRI에서 텍스트 위주의 리눅스에서의 개발이 익숙치 않은 개발자들을 위해 나왔다고는 하지만, 개인적으로 수차례 시도했지만 제대로 성공한 적이 없다. 더군다나 내가 사용하는 mote의 MCU가 MSP430인데, AVR계열의 MCU를 사용하는 mote들만을 위해서 나온듯 싶다. 차라리 cygwin을 사용하는 편을 추천하는 편이다. 리눅스에서 개발 경험이 없다 하더라도 몇가지 명령어만 알면 금방 익숙해 질 수 있고, Source Insight라든지 UltraEdit, Beyond compare 등등 소스 작성에 유리한 툴들과 함께 사용하면 불편함 없이 너무 편하게 사용할 수 있다.

먼저 ETRI 융합소프트웨어 연구본부에서 Nano Q Plus와 Nano Q Plus Tool Package를 다운받아야 한다. 회원 가입후, 소스 자료실에서 다운받을 수 있다.

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Nano Q Plus Tool Package는 Nano Q Plus를 사용하기 위한 cygwin과 컴파일러인 WinAVR 또는 MSP430-gcc, PonyProg 같은 퓨징 프로그램, USB-to-RS232(FTDI) Driver 등이 포함되어 있는 패키지이다.

Tool Package를 루트(C:\)에 압축을 푼다. 필자의 경우 C:\nano_qplus_tool_package-071008 에 압축을 풀었다.

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이제 Cygwin을 설치하자. 툴 패키지의 Cygwin 디렉토리에 있는 setup.exe를 실행시킨다.

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다음과 같은 화면이 나타난다.

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 다음을 클릭한다.

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3번째 Install from Local Directory를 선택한다. 툴 패키지 내에 이미 나노 큐 플러스를 사용하기 위한 패키지가 모두 포함되어 있으므로 Instal from Internet을 선택해서 설치할 패키지를 고민할 필요가 없다.

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Cygwin 에뮬레이터에서 사용할 루트 디렉토리는 디폴트로 하여 다음을 클릭한다.

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Cygwin 패키지가 있는 경로를 선택한다. Install From Local Directory를 선택했으므로 로컬 디렉토리에서 Cygwin 패키지를 선택해야 하는데, 툴 패키지에 포함되어 있으므로, 그대로 다음을 클릭하면 된다.

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패키지를 선택할 수 있는 화면인데, 나노 큐 플러스에 필요한 패키지가 디폴트로 설정되어 있으므로 다음을 클릭하면 된다.

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설치가 진행된다.

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설치가 종료되면 바탕화면에 아이콘을 만들것인지, 시작메뉴에 아이콘을 만들것인지 선택하게 된다. 각자 취향대로 선택하시고 마침을 클릭하면 Cygwin 설치가 종료된다.

이제 컴파일러를 설치해보자. 나노 큐플러스는 수가지의 상용화된 mote들을 지원하는데, 모두 MICAz 기반의 AVR의 Atmega128L 아니면 Telos 기반의 TI의 MSP430f1611이다. 필자는 국내 업체인 아이앤테크라는 곳에서 나온 Kmote를 사용하는데, Telos 기반의 Tmote-Sky와 compatible 하므로, MSP430-gcc를 설치한다. MICAz 계열을 사용하는 분들은 WinAVR과 PonyProg를 설치하면 된다.

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툴 패키지의 Compiler에 보면 2가지 컴파일러가 있는데, 필자는 mspgcc를 설치한다.

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mspgcc의 경우, 설치에 특별한 것이 없으므로 Next만 클릭해주면 된다.
mspgcc를 Cygwin에서 사용하기 위해서는 cygwin의 버전을 맞춰줘야 한다고 한다. 이를 위해 C:\cygwin\bin\cygwin1.dll 파일을 mspgcc가 설치된 C:\mspgcc\bin 에 덮어 써야 한다.

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또 한가지 고려 사항은 환경 변수 설정이다. 바탕화면의 내컴퓨터에 오른쪽 버튼을 클릭하여 속성을 클릭한 후, 고급 탭의 환경 변수를 클릭한다.

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시스템 변수의 Path 를 더블클릭하여 c:\mspgcc\bin이 있는지 살펴보자. 없으면 위와 같이 가장 뒤에 세미콜론을 붙이고 추가한다. 이는 어떤 경로에서든 mspgcc를 실행하기 위함이다.

이제 Cygwin을 실행하여 나노 큐 플러스의 개발 환경을 설정해 보자. 바탕화면의 Cygwin을 더블클릭하여 cygwin을 실행한다.
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실행해 보면 딱딱한 콘솔만 나온다. 리눅스를 접해보지 않은 개발자들을 위해서 몇가지 간단한 리눅스 명령어를 DOS 명령어와 비교해 소개하자면 다음과 같다.

ls : 디렉토리의 파일 목록 출력. dir
cd <경로>: 디렉토리 변경. cd <경로>
md : 디렉토리 생성. mkdir
pwd : 현재 디렉토리 경로 출력. cd
rm <대상파일> : 파일 삭제. del <대상파일>
rmdir <경로> : 디렉토리 삭제. rd <경로>
cp <원본> <대상> : 파일 복사. copy <원본> <대상>
mv <원본> <대상> : 파일 이동. move <원본> <대상>
mv <대상> <변경할 파일명> : 파일명 변경. ren <대상> <변경할 파일명>
cat <대상> : 파일 내용 출력. type <대상>

이정도만 알아둬도 가슴치며 답답한 상황은 나오지 않을 것이다.
이제 본격적으로 환경 설정에 들어가 보자.

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콘솔에서 위와 같이 cd /cygdrive/c/nano_qplus_tool_package-071008 이라고 치면 툴 패키지의 경로로 이동한다. cygwin은 리눅스 에뮬레이터이기 때문에 처음 설치시에 루트 디렉토리를 설정해둔 사실을 기억해보자. cygwin에서는 루트 (/)가 c:\cygwin에 해당한다. 즉, cd / 명령어는 루트로 디렉토리를 이동하라는 명령이고, 루트에 있는 cygdrive는 Windows의 드라이브(a, c, d ....)를 폴더로 인식하도록 해주는 역할을 한다. 정리해보면, cd /cygdrive/c/nano_qplus_tool_package-071008 이라는 명령어는 c:\nano_qplus_tool_package-071008 로 디렉토리를 변경하라는 뜻이다. ls를 쳐보면 디렉토리에 있는 파일들이 출력된다.

이제 sh 1_qplusn.sh 를 쳐보자. 이는 cygwin에서 나노 큐 플러스에 맞도록 경로 등을 설정하는 부분이다. 아래에 맞춰 입력하자.

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주의할 점은 두번째 질문은 나노 큐 플러스가 설치될 곳(c:\cygwin\nos-2.3.3)을 cygwin식 경로로 입력해줘야 한다는 것이다. 또 한가지는 마지막에 nos-2.3.0을 입력한 경로로 복사하겠느냐는 것인데, 2.3.0 버전을 기준으로 되어 있으므로 이 부분은 n을 선택하고 직접 복사해주면 된다.

처음에 다운받았던 나노 큐플러스 2.3.3 버전을 c:\cygwin\nos-2.3.3에 복사하자.
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복사는 예전처럼 탐색기에서 직접 하면 된다.

다시 cygwin으로 돌아와서 sh 2_env.sh 를 입력하자.
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이는 딱딱한 콘솔화면을 그나마 조금 보기 쉽게 만들어 주기 위함이다. 모두 y 를 입력하고 cygwin을 종료하고, 다시 시작하자.

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많이 밝아졌다. ㅋ

이제 nos 라고 입력해보자. 그러면 자동으로 나노 큐플러스가 설치된 디렉토리로 이동할 것이다.

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설치가 최종적으로 잘 되었는지 확인하기 위해 sh Check.sh 를 입력하면 다음과 같이 출력될 것이다.
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여기서 신경써서 봐줄 부분은 바로 컴파일러 부분이다. WinAVR이나 mspgcc를 설치했다면 해당 컴파일러의 경로가 출력되어야 한다. 만약 설치를 했는데 나타나지 않는다면 환경변수 쪽을 의심해봐야할 필요가 있다.

모든 설치가 완료되었다.
이제 제대로 컴파일 및 다운로드가 되는지 확인해보자.

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nos 위치에서 cd test-apps/platform-test/tmote-sky/led/ 를 입력하여 LED 깜빡이기 테스트 프로그램으로 이동해 컴파일 및 다운로드해보자.

먼저 수행할 명령어는 make menuconfig 이다.
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만약 위와 같은 에러메시지가 나타난다면 당황해 하지 말자. (살짝 나도 당황했다는...;;;) 밑에서 세번째 줄을 보면 화면이 너무 작다고 징징대는 것을 알 수 있다. 창 사이즈를 좀 늘리고 (80*19 이상) 실행해보면 다음과 같은 menuconfig 프로그램이 나타난다.

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이는 나노 큐 플러스를 해당 플랫폼에 맞게 설정하는 부분이다. 첫번째는 플랫폼, 두번째는 UART 통신 속도, 세번째는 사용할 기능들, 네번째는 사용할 커널 기능들, 다섯번째는 네트워크 관련 기능들을 설정할 수 있다.

모두 맞게 설정한 후 좌우 화살표를 이용하여 Exit에 커서를 옮기고 엔터를 치면 모두 저장된다.

여기서 설정한 부분들은 kconf.h 파일에 자동으로 입력된다. 따라서 kconf.h는 직접 수정할 필요 없이 make menuconfig 프로그램으로 수정하면 된다.

이제 본격적인 빌드를 위해 콘솔에서 make를 쳐보자.

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뭔가 후다다닥 엄청난 양이 지나가고 나서 'led.rom' has been created 가 출력되었다면 성공한 것이다. 이제 모트를 꽂아보자.
만약 FTDI를 사용한 적이 없다면 새 하드웨어 마법사가 나타날 것이다.

목록 또는 특정 위치에서 설치를 선택한후, 다음과 같이 툴 패키지에 포함된 USB to Serial Driver 경로를 입력하자.

C:\nano_qplus_tool_package-071008\Platform Driver\USBtoSerial

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이렇게 한번 더 마법사가 나타나는데 똑같은 경로로 설치하면 된다. 드라이버 설치가 완료되었으면 다시 콘솔로 가보자.

make motelist를 입력하여 연결된 mote의 시리얼 포트 번호를 알아내자.
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COM3라고 출력됨을 알 수 있다.

굽기 위해서는 make burn port=com3 이런식으로 입력하면 된다.
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다운로드가 완료되었다. 이 순간 모트를 바라보면 led를 번갈아 깜빡이고 있을 것이다.
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아날로그-디지털 변환 - ADC12

NanoQplus 2008.07.29 09:16 Posted by 몽백작

Kmote같은 Telos기반 모트는 MPU로 TI의 MSP430f1611을 사용한다. DSP로 유명한 TI MPU인 만큼 ADC도 12비트 분해능을 가진 ADC12와 10비트 분해능을 가진 ADC10을 사용할 수 있다. Nano Q Plus는 ADC12만 사용이 가능하다.

ADC를 사용하기 위해서는 플랫폼에서 ADC 모듈을 사용 가능하도록 설정해야 한다.
 
/nos/platform/$(플랫폼이름)/platform.c

void nos_platform_init()
{
#ifdef UART_M
        nos_uart_init(STDOUT);
#endif

#ifdef LED_M
        NOS_LED_INIT();
#endif

#ifdef RF_M
        nos_rf_init();
#endif

#ifdef SENSOR_HUM_M
        nos_hum_init();
#endif

#ifdef SENSOR_TEMP_M
        nos_temp_init();
#endif

#ifdef ADC_M
        nos_adc_init();
#endif

}

위의 굵은 빨간색 글씨 부분처럼 adc 모듈을 초기화해줘야 한다.
이렇게 하면 어플리케이션에서 nos_init() 호출시 nos_platform_init()을 호출하게되고, 이때, nos_adc_init()을 호출하게 되는 것이다.

어플리케이션에서 ADC 사용은 간단하다.
UINT16 nos_adc_convert(UINT8 sensor_type)

sensor_type에는 연결된 ADC 채널 번호를 넣어주면 된다. 가령, ADC0면 0을 넣어주면 된다.
이렇게 호출하면 내부적으로 자동으로 아날로그 값을 디지털값으로 변환하여 16비트 short 정수형으로 반환한다.

현재 나노 큐플러스 2.3.3에는 MSP430의 ADC 쪽에 버그가 있다. 다음은 ETRI에서 제공한 수정한 adc.c 파일이다.이 파일을 기존에 adc.c가 있는 디렉토리(/nos/arch/msp430x1611)에 덮어 쓰면 된다.
기존 코드의 문제점은 멀티 채널 사용시 ENC 비트의 유지가 안되는 점이라고 한다. 코드를 보면 기존에는 별다른 설정과정 없이 그냥 사용했지만, 수정된 코드는 pulse sample mode를 사용한다. 그래서 그런지 기존에는 간단한 LM35DZ 온도센서를 사용했음에도 불구하고, 값이 제멋대로 나왔는데, 이제는 잘 된다.
(이 파일의 포스팅을 허락해주신 ETRI 김해용 연구원님께 이자리를 빌어 다시한번 감사를...^^)
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Kmote를 졸업작품으로 쓰려면 mote뿐만 아니라 기타 부가적인 장치들(UART, LED, Photocoupler, DC모터 등등)을 사용해야 하기 때문에 전원은 넉넉하게 12V 어댑터를 사용했습니다.

12V를 3.3V 정전압회로와 5V 정전압회로를 써서 regulating 시키고, 3.3V는 Kmote의 DVCC에 공급하고, 5V는 UART칩인 MAX232CPE에 공급하였습니다.

모트에는 Nano Q Plus를 이용하여, LED를 깜빡거림과 동시에 UART로 어떤 LED가 켜져있는지 전송하는 프로그램을 다운로드했습니다.

여기까지 오기까지도 회로도 그리랴 PCB 만들으랴 정신이 하나도 없었는데, 앞으로 할일 역시 태산이죠ㅋㅋ
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Nano Q Plus ??

NanoQplus 2008.07.14 13:27 Posted by 몽백작

IEEE 802.15.4 LR PAN 표준 (대부분 ZigBee라고 부르는...) 을 구현하기 위해서는 하드웨어(모트)와 소프트웨어(운영체제)가 필요하다.
모트는 여러 종류가 있겠지만 대부분 UC버클리에서 만든 AVR(Atmega128) 기반의 MICAz와 TI(MSP430) 기반의 Telos 계열이 있으며 시중에 나와있는 대부분 모트들이 이들 모트를 기반으로 한다. (물론 아닌 것도 많다.)

운영체제? 그 엄지손가락만한 센서노드에 무슨 운영체제? 라고 생각할 수 있겠지만, 센서네트워크의 특성상 노드의 전력소모를 최소화 하는 것에 노드 프로그램 설계의 초점이 맞춰져 있고, 이를 위해서는 효과적인 전력관리(Power management) 기능이 필수가 되며, 이는 운영체제를 기반으로 손쉽게 구현할 수 있다.

운영체제 역시 UC버클리의 TinyOS가 가장 유명할 듯 싶다.
C와 유사하긴 하지만 어떻게 보면 완전히 다른 언어인 nesC를 사용한다.

국내에서는 ETRI에서 만든 Nano Q Plus라는 센서노드용 운영체제가 있다.
100% C로 구현이 되어 있고, C로 구현할 수 있다.
따라서 쉽고, 금방(?) 배울 수 있다.


하지만 역시 안정화가 문제가 될 수 있는데...
여전히 불안한 감은 없지 않아 있다.
게다가 못마땅한 업데이트 주기... 간혹 답답한 심정을 느끼기도 한다.

그래도 국산인데, 한번씩 써보셨으면 하는 마음이다. ^^
한번 설치해보실 분은 ETRI 융합소프트웨어연구본부 들어가서 다운로드해보시길...
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