아두이노 스마트 미러 만들기 #4

진짜를 만들어보자 - 4. RTC 모듈 연결과 LCD 출력

지난 시간에는 ESP8266 (ESP-01) 모듈과 ITEAD STUDIO의 4.3인치 LCD를 이용하여 인터넷으로부터
날씨 정보를 가져와 출력하는 작업을 해보았다. 비록 LCD 연결이 어렵기는 했지만 전체적으로 동작하는 데는
큰 문제가 없었다. 다만 하고자 했던 내용 중에 제대로 진행하지 못한 것이 인터넷을 이용하여 BMP 이미지를
불러온 후 LCD에 출력하는 부분인데 Wi-Fi 센서에서 이미지를 가져오는 방법을 잘 모르겠다…ㅠ.ㅠ

그리고 불만스러운 것이 openweathermap API가 보내주는 날씨 정보가 영 형편이 없다. 어느 순간부터
최고 기온과 최저 기온이 계속 동일하게 받아진다…-.-

아무튼 이번에는 날씨 정보 아래 큰 여백에 시계를 표시할 계획이었으나 별도의 아두이노와 LCD를 이용하여
시계를 따로 구현하기로 했다. 어차피 LCD 크기가 작기 때문에 2개의 LCD를 이용할 계획이었고 지난 번에
밝힌 목표에서 아두이노간의 통신을 통해 정보를 넘기는 작업도 진행을 해야 하기에 그냥 따로 구현하는 쪽이
좋을 것 같다고 판단했다.

시작 하자마자 난관…ㅠ.ㅠ

지난 번 4.3인치와 3.2인치 LCD를 같은 ITEAD STUDIO것으로 구매를 했다. 그리고 Wi-Fi 연결을 통해
날씨 정보를 보여주는 작업에 4.3인치를 사용했다. 같은 회사 제품이 핀 배열도 동일하기 때문에 이번 작업은
누워서 떡먹기라고 지레 짐작을 했건만…이상하게 지난 번과 동일하게 아두이노 메가와 LCD를 직접 연결을
했는데도 불구하고 백라이트의 하얀 불빛만 보이고 예제 코드들이 하나도 동작을 하지 않았다. 우선 확인한
것은 4.3인치와 3.2인치가 사용하는 컨트롤러 칩이 다르다는 것. UTFT 라이브러리는 LCD 초기화 시 컨트
롤러 모델을 지정한 상수를 첫 번째 파라미터로 받기 때문에 이 값을 수정해가면서 열심히 시도를 해보았으나
아무리 해도 도대체가 반응이 없었다. 판매처에 문의를 해보고 가이드 해주는 대로 따라했는데도 역시 증상은
동일하였다. 일단 제품 불량으로 잠정 결론 짓고 더 이전에 구매한 waveshare제의 2.8인치 LCD를 사용
하기로 했다.

2.8" 쉴드 형태다.

2.8" 화면 출력

3.2" 아무래도 불량...ㅠ.ㅠ

지난 글에서 말했듯이 waveshare의 2.8인치 LCD는 쉴드 형태로 아두이노를 덮어버리면 다른 핀들을
사용하기가 상당히 답답해진다. 그래서 일단 바로 아두이노에 결합하지 않고 점퍼 케이블을 이용하여 연결
하기로 했다. 이 쉴드는 아두이노 우노에 맞춰져 있기에 아두이노도 우노를 사용하기로 했다. 이전의 ITEAD
제품보다 사용하는 핀 수가 적기는 하지만 아두이노 우노를 사용하니 사실상 남는 핀이 거의 없었다. 다행이
사용할 RTC 모듈은 A4(SDA)와 A5(SCL)에 연결하면 되기에 문제될 것이 없었다.

어찌되었건 이렇게 연결하고 나니 지난 번과 다름없이 심란한 모습이 되었다…-.-

RTC 모듈 사용하기

이번에 사용한 RTC 모듈은 PCF8563이라는 모듈로 앞서 말한대로 SDA와 SCL로 통신하고 전원은 3.3V를
사용하는 녀석이다. 사용하는 핀이라고는 4개밖에 없어 달리 연결도는 올리지 않는다. 아두이노 메가라면
같은 이름끼리 (SDA -> SDA, SCL -> SCL, GND -> GND, VCC -> 3.3V)로 연결하면 되고 우노인 경우
SDA -> A4, SCL -> A5로 연결하면 된다. 이 모듈은 배터리가 포함된 모듈이며 아래 이미지의 모듈 하단에
보이는 점퍼를 그림상의 왼쪽에 꽂으면 아두이노의 전원만을, 오른쪽에 꽂으면 전원이 안들어올 시 포함된
배터리를 이용하여 계속 작동하게 된다.

라이브러리는 아래 링크에서 다운로드 받았다.

https://bitbucket.org/orbitalair/arduino_rtc_pcf8563/downloads

사용법을 알기 위해 검색을 해봤더니 이 모듈을 사용한 케이스가 전무하다시피 했다. 나중에 알고보니 이녀석
다른 모듈에 비해 가격이 비쌌다. 난 왜 하필 이 비싼 걸 산걸까…ㅠ.ㅠ 그러고보니 이 모듈도 이번에 사용한
LCD와 같이 waveshare 로고가 찍혀 있다.

아무튼 라이브러리는 잘 작동을 하였고 직관적인 API로 사용하기도 어렵지 않았다. 다만 완성된 시계에 문제가
좀 있는데 이 문제가 모듈 탓인지 다른 문제인지 모르겠다.

그리고 또 난관…ㅠ.ㅠ

사실 지금까지 개발일을 해오면서 시계도 꽤 많이 만들어봤다. 웹용으로도 만들어보고 아이폰용으로도 만들어
보고…하지만 그 때는 시간만 받아와서 변수에 넣고 출력만 하면 되었다. 물론 지금도 그 과정에는 크게 다름이
없다. 다만 지금은 LCD까지도 처리를 해주어야 한다는 것을 간과했다. 예전에 했던 방식으로 그냥 했더니…
아래 사진과 같이 앞서 출력된 내용 위에 다음에 출력된 내용이 겹쳐지면서 알아볼 수 없는 형체가 표시되었다.

그랬다…일단 데이터를 출력한 후 같은 자리에 다음 데이터를 출력하기 위해서는 앞서 출력된 내용을 지운 후
출력을 해줘야 했던 것이다. 기존의 개발은 화면에서 어떻게 처리해줄 것인가는 전혀 신경을 안써도 되었지만
아두이노는 그렇지 않았던 것이다. (아무래도 이 부분은 추가 확인이 필요할 것 같다. 지난 번 날씨 표시 구현 시에는

별다른 추가 작업 없이 그냥 화면에 출력만 해주어도 문제가 없었는데...아마도 라이브러리 차이가 아닐런지...)

방법은 알았으나 이 방법을 어떻게 구현해야 할지가 또 난관이었다. 일단 기본적으로 이 LCD 라이브러리에는
lcd_clear_screen라는 화면을 특정 색깔로 채우는 함수가 있다. 일단 이 함수를 사용해보기로 하였으나
문제가 있었는데…1초마다 화면 전체가 껌뻑거리는 것이었다. 아무리 대충만드는 시계이지만 이건 아니다 싶다.

결국 이 함수와 동일한 기능을 하지만 특정 범위만 처리하는 lcd_clear_partscreen라는 함수를 별도로
만들었고 다행히 잘 작동하였다. 아무래도 waveshare와 나는 궁합이 별로 안맞는 것 같다…-.-

lcd_clear_partscreen 소스 코드

void lcd_clear_partscreen(uint16_t hwColor, uint32_t l, uint32_t t, uint32_t w, uint32_t h)  
	{
		uint32_t i, wCount = w;
		wCount *= h;
		
		lcd_set_cursor(l, t);
		lcd_write_byte(0x22, LCD_CMD);
		
		__LCD_DC_SET();
		__LCD_CS_CLR();
		for (i = 0; i < wCount; i ++) {
			__LCD_WRITE_BYTE(hwColor >> 8);
			__LCD_WRITE_BYTE(hwColor & 0xFF);
		}
		__LCD_CS_SET();
	}

사실 전체적인 소스가 뭔 내용인지는 잘 모르겠지만 직관적으로(좋은 말로 직관이고 그냥 대충 찍어서…) LCD
의 가로 해상도가 들어가는 wCount와 전체 해상도에 해당하는 wCount \*= h에 각각 필요한 폭과 넓이를
파라미터로 전달 받고 최초 위치를 지정하는 lcd_set_cursor(l, t);에도 역시 값을 파라미터로 전달 받도록
수정하여 각 영역(시간, 분, 초, 년도, 월, 일)이 갱신될 때 그 영역만 지웠다가 다시 출력하도록 구현하였다.

그래서 일단 아래 동영상과 같이 디지털 시계가 하나 완성되었다.

끝나지 않은 난관

그런데 위의 동영상을 보면 알겠지만 간혹가다가 2초가 튀어버린다. 처음에는 1초 체크를 delay(1000)으로
했었는데 이 때는 거의 10초에 한 번은 2초를 건너 뛰었다. 즉, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 0 이런 식으로… 그래서
이번에는 millis() 함수를 이용하여 1초를 측정하여 처리했는데 이렇게 하니 좀 나아지긴 했지만 그래도 1분에
한 번꼴로 2초를 건너 뛴다. 모듈의 문제인지 로직의 문제인지 아직 해결을 못하고 있다.

그리고 시간과 날짜의 출력 라인 제일 앞에 불필요한 점이 찍히는 문제도 해결이 필요하다.

다음 진행 계획

지난 글에서 언급 했듯이 이제 날씨 표시와 시간 표시를 각각의 아두이노와 LCD를 이용하여 만들었으니 다음에는
지난 시간에 만든 Wi-Fi를 통해 날씨를 가져오는 아두이노 쪽에서 시계를 표시하는 아두이노쪽으로 정보를 보내서
날씨와 시간이 한 화면에 출력되도록 구현을 해봐야겠다.

또 어떤 난관이 기다리고 있을지 자못 기대되는 바이다…-.-

아두이노 디지털 시계 최종 소스

https://github.com/mazdah/ArduinoSamples/tree/master/smart_mirror_code3