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실제 개발과 프로그램 예를 위하여 WiFi Module과 Raspberry Pi, Raspberry Pi Pico, ATmega128 보드, Arduino Mega 보드(ATmega2560)를 사용 합니다.

python-gpio-interrupt

ESP32 GPIO control - MicroPython
ESP8266/ESP32 GPIO Port와 Interrupt - MicroPython

  • ESP8266/ESP32 GPIO Port
    • Pin object(class Pin)

        • Pin 개체는 I/O Pin을 제어하는 데 사용된다. Pin 클래스에는 Pin 모드(IN, OUT 등)를 설정하는 메서드와 디지털 값을 가져오고(Input) 설정(Output)하는 메서드가 있다.

        여기에서는 자주시용하는 항목과 Methods만 요약하여 설명한다. 전체 자료는 아래 참고자료를 참고하기 바람.

      • Pin object 생성자(Constructors): class machine.Pin(id, mode=- 1, pull=- 1, *, value, drive, alt)
        • id: Pin 식별자로 필수 인수(다른 인수는 선택 사항)이다. 가능한 값 유형은 int(핀을 식별하는 정수), str(핀 이름), tuple([port, pin]) 이다.
        • mode: 핀 모드 설정 값으로 Pin.IN, Pin.OUT, Pin.OPEN_DRAIN 등으로 설정할 수 있다.
        • pull: pull up 저항의 시용여부를 설정한다. None, Pin.PULL_UP,Pin.PULL_DOWN 중 하나로 설정한다.
        • value: Pin.OUT 과 Pin.OPEN_DRAIN 모드에서만 유효하다.
        • GPIO2를 Output Pin으로 설정하는 예

          • from machine import Pin

          p2 = Pin(2, Pin.OUT)

      • Methods
        • Pin.init(mode=- 1, pull=- 1, *, value, drive, alt): 주어진 매개 변수를 사용하여 핀을 다시 초기화한다. 지정된 인수 만 설정된다. 나머지 핀 주변 장치 상태는 변경되지 않는다.
        • Pin.value([x]): 핀 값을 설정(Pin.OUT 모드)하거나 갖어(Pin.IN 모드) 오는 경우에 시용한다. 만약 인수가 샹략된 경우 핀의 디지털 값을 갖어 온다.
        • Pin.on(): 핀을 디지털 값 "1"로 설정한다.
        • Pin.off(): 핀을 디지털 값 "0"로 설정한다.
        • Pin.mode([mode]): 핀 모드를 설정하거나 갖어(인수가 없는 경우) 온다.
        • Pin.pull([pull]): 핀 상태를 설정하거나 갖어(인수가 없는 경우) 온다.
        • Pin.irq(handler=None, trigger=Pin.IRQ_FALLING | Pin.IRQ_RISING, *, priority=1, wake=None, hard=False)

            • 핀의 트리거 소스가 활성화 될 때 호출 할 인터럽트 핸들러를 구성한다. 핀 모드가 Pin.IN 이면 트리거 소스는 핀의 외부 값 이다. 핀 모드가 Pin.OUT 이면 트리거 소스는 핀의 출력 버퍼이다.

          • handler: 인터럽트가 트리거 될 때 호출되는 함수(생략될 수도 있음)이다.
          • trigger: 인터럽트가 발생하는 조건을 설정한다. 가능한 값은 Pin.IRQ_FALLING, Pin.IRQ_RISING, Pin.IRQ_LOW_LEVEL, Pin.IRQ_HIGH_LEVEL 이다. 이 값은 OR'ed 되기 때문에 하나 이상의 조건에서 인터럽트가 트리거 되게 설정할 수 있다.
          • priority: 인터럽트의 우선 순위를 설정한다. 취할 수있는 값은 포트 별로 다르지만 더 높은 값이 더 높은 우선 순위를 갖는다.
      • 핀 설정에 서용하는 상수(Constants)
        • 핀 모드를 설정하는 데 사용하는 상수: Pin.IN, Pin.OUT, Pin.OPEN_DRAIN
        • Pull up 저항을 설정하는 데 사용하는 상수: Pin.PULL_UP, Pin.PULL_DOWN, Pin.PULL_HOLD
        • 인터럽트(IRQ) 트리거 타입을 설정하는 데 사용하는 상수: Pin.IRQ_FALLING, Pin.IRQ_RISING, Pin.IRQ_LOW_LEVEL, Pin.IRQ_HIGH_LEVEL

        참고자료: MicroPython libraries(class Pin – control I/O pins)

    • ESP32 개발보드에 내장된 Switch(Push button)와 LED

        • ESP32 개발보드에 내장된 SW(GPIO0)와 LED(GPIO2) 위치

    • 프로그램 예: Switch(Push button)와 LED

        • 이 프로그램은 Pin object를 생성하고 Method를 사용하는 가장 기본이 되는 예 이다.

        Switch의 상태를 LED에 출력하는 프로그램 예: sw_status_led.py

      • 실험을 위한 준비
        • LED: 개발보드에 내장(GPIO2)되어 있기 때문에 별도의 회로를 필요로 하지 않는다.
        • Button switch: 개발보드에 내장(GPIO0)되어 있기 때문에 별도의 회로를 필요로 하지 않는다.
      • 실험 방법
        • Thonny IDE를 실행하고 Thonny IDE의 사용 환경(Thonny 실행에 사용할 장치와 COM Port 선택)이 바르게 되어 있는지 확인한다.

          • 참고자료: "Thonny IDE 개발보드 사용 환경 설정하기"

        • Thonny IDE의 Python shell 창에 prompt( >>> )가 출력되었는 확인한다.
        • 위 프로그램을 복사하여 Thonny IDE의 Script 편집 창에 복사한다.
        • Script 편집 창의 프로그램을 File name "sw_status_led.py"로 저장 한다.
        • 실험
          • "실행 -> 현재 스크립트 실행"을 실행하거나 Toolbar의 "실행" Icon을 클릭하면 스크립트가 개발보드에 전송되고 프로그램이 실행된다.
          • 개발보드의 BOOT 버튼(GPIO0 Pin을 사용함)을 누르면 ESP32 보드인 경우 LED(GPIO2)가 On 되고 누르지 않으면 Off 상태가 된다. ESP8266 보드는 누르면 LED(GPIO2)가 Off 되고 누르지 않으면 On 상태가 된다.

  • 외부 인터럽트(External interrupt)

      • ESP8266/ESP32의 GPIO Pin은 외부 신호를 받아 이 신호에 대응하는 인터럽트(External interrupt)를 발생 시키는 목적으로 사용 할 수 있다.

    • 프로그램 예: Switch Counter(Bouncing 현상 이해)

        • Switch를 누른 회수를 카운트(External interrupt를 이용)하여 콘솔창에 출력하는 프로그램 예 이다.

        프로그램 예: "switch_counter_interrupt.py

      • 실험을 위한 준비
        • LED: 개발보드에 내장(GPIO2)되어 있기 때문에 별도의 회로를 필요로 하지 않는다.
        • Button switch: 개발보드에 내장(GPIO0)되어 있기 때문에 별도의 회로를 필요로 하지 않는다.
      • 실험 방법
        • Thonny IDE를 실행하고 Thonny IDE의 사용 환경(Thonny 실행에 사용할 장치와 COM Port 선택)이 바르게 되어 있는지 확인한다.
        • Thonny IDE의 Python shell 창에 prompt( >>> )가 출력되었는 확인한다.
        • 위 프로그램을 복사하여 Thonny IDE의 Script 편집 창에 복사한다.
        • Script 편집 창의 프로그램을 File name "switch_counter_interrupt.py"로 저장 한다.
        • 실험
          • "실행 -> 현재 스크립트 실행"을 실행하거나 Toolbar의 "실행" Icon을 클릭하면 스크립트가 개발보드에 전송되고 프로그램이 실행된다.
          • 개발보드의 BOOT 버튼(GPIO0 Pin을 사용함)을 누르면 콘솔창에 버튼을 누른 회수가 출력된다. 이 실험에서 버튼을 한번 눌러도 경우에 따라 카운터 값이 1 이상 증가 할 수(Bouncing 현상 때문) 있다.

        주: 스위치의 물리적인 결함 때문에 스위치를 누르거나 뗄 때 Bouncing 현상이 발생할 수 있다.

        참고자료: Switch의 Bouncing 현상과 Debouncing 기술

        참고자료: Timer를 이용한 Debouncing - MicroPython

    • 프로그램 예: External Interrupt(SW)를 이용한 LED 제어

        • Switch를 누르면 LED의 상태가 Toggle(현재 상태가 On 이면 Off 상태로, Off 상태인 경우는 On 상태로 됨)되는 프로그램 예 이다.

        프로그램 예: "switch_toggle_led_interrupt.py

      • 실험을 위한 준비
        • LED: 개발보드에 내장(GPIO2)되어 있기 때문에 별도의 회로를 필요로 하지 않는다.
        • Button switch: 개발보드에 내장(GPIO0)되어 있기 때문에 별도의 회로를 필요로 하지 않는다.
      • 실험 방법
        • Thonny IDE를 실행하고 Thonny IDE의 사용 환경(Thonny 실행에 사용할 장치와 COM Port 선택)이 바르게 되어 있는지 확인한다.
        • Thonny IDE의 Python shell 창에 prompt( >>> )가 출력되었는 확인한다.
        • 위 프로그램을 복사하여 Thonny IDE의 Script 편집 창에 복사한다.
        • Script 편집 창의 프로그램을 File name "switch_toggle_led_interrupt.py"로 저장 한다.
        • 실험
          • "실행 -> 현재 스크립트 실행"을 실행하거나 Toolbar의 "실행" Icon을 클릭하면 스크립트가 개발보드에 전송되고 프로그램이 실행된다.
          • 개발보드의 BOOT 버튼(GPIO0 Pin을 사용함)을 누르면 LED의 상태가 Toggle 된다.

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