HBE-Robocar User%5C%27s Guide V11-081222

8/18/2019 HBE-Robocar User%5C%27s Guide V11-081222

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대전광역시 유성구 궁동 487-1

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User’s Manual and Lab Guide

HBE RoboCAR





Revision History

Date Version Description Revised by

2007-10-25 1st Edition(A) Released initially 기술연구소

2008-05-08 2nd

Edition(A) Revision 기술연구소

2008-12-22 3rd Edition(A) Revision 기술연구소





i

CONTENTS

1. 개요 ...................................................... ................................................................ ..... 1

1.1 제품 특징 ............................................................................................................................... 1

1.2 제품 구성 ............................................................................................................................... 3

1.3 HBE-R OBOCAR 사양 .............................................................................................................. 4

1.4 보드 구성 및 각 부분 명칭 .................................................................................................. 6

2. 제품 사용하기 ....................................................................................................... 12

2.1 초기 연결 ............................................................................................................................. 12

2.2 클럭 ....................................................................................................................................... 15

2.3 모터 제어 블록 .................................................................................................................... 15

2.4 가속도 센서 ......................................................................................................................... 18

2.5 초음파 센서 ......................................................................................................................... 20

2.6 PSD 센서 ............................................................................................................................... 22

2.7 적외선 센서 ......................................................................................................................... 23

2.8 LED ........................................................................................................................................ 27

2.9 BUZZER ................................................................................................................................... 27

2.10 ZIGBEE-X용 확장 커넥터 ................................................................................................... 28

2.11 컨트롤 모듈용 확장 커넥터 ............................................................................................. 29

3. 개발 환경 ....................................................... ........................................................ 35

3.1 개발 환경 다운로드 ............................................................................................................ 36

3.2 개발 환경 설치 .................................................................................................................... 43

3.3 AVR STUDIO 처음 실행 ........................................................................................................ 51

4. 부록 ...................................................... ................................................................ ... 56

4.1 BLUETOOTH MODULE 연결 .................................................................................................... 56

4.2 사양 ....................................................................................................................................... 56

4.3 제품 사진 ............................................................................................................................. 57

4.4 동작 구성 ............................................................................................................................. 57

4.5 BLUETOOTH 설정 방법 .......................................................................................................... 57

4.6 BLUETOOTH 모듈 통신 속도 변경 ....................................................................................... 65

4.7 장치 이름 변경 .................................................................................................................... 67



ii

그림 목차

[그림 1-1] HBE-RoboCAR 구성도 .....................................................................................................3

[그림 1-2] HBE-RoboCAR 외형 .........................................................................................................6

[그림 1-3] HBE-RoboCAR Top ........................................................................................................... 7

[그림 1-4] HBE-RoboCAR Front ........................................................................................................ 8

[그림 1-5] HBE-RoboCAR Back ......................................................................................................... 9

[그림 1-6] HBE-RoboCAR LEFT ......................................................................................................10

[그림 2-1] FT232R Drivers Download ..............................................................................................12

[그림 2-2] USB-ISP 장착 모습 ........................................................................................................13

[그림 2-3] Power On......................................................................................................................... 14

[그림 2-4] DC Motors ....................................................................................................................... 15

[그림 2-5] Motor Installation ............................................................................................................. 16

[그림 2-6] Motor 구동 ......................................................................................................................17

[그림 2-7] 기울기 센서 ....................................................................................................................18

[그림 2-8] 기울기 센서 측정(듀티비) ..............................................................................................18

[그림 2-9] 가속도 센서 측정(아날로그 출력) .................................................................................19

[그림 2-10] Ultrasonic Transducers quality ......................................................................................20

[그림 2-11] 초음파 센서 ..................................................................................................................21

[그림 2-12] PSD sensor ................................................................................................................... 23

[그림 2-13] 적외선 센서(ST-8L, EL-8L) ..........................................................................................24

[그림 2-14] Serial DAC Deigital input code ......................................................................................24

[그림 2-15] Serial DAC DATA timing ................................................................................................25

[그림 2-16] 적외선 센서 동작 .........................................................................................................26

[그림 2-17] Ubi-Charp & ZigbeX 모트 .............................................................................................28

[그림 2-18] Embedded Process 모듈 장착 .....................................................................................30

[그림 2-19] HBE-COMBO II 모듈(Xilinx, Altera) .............................................................................. 30

[그림 2-20] MCU 모듈 장착 ............................................................................................................31

[그림 3-1] AVR Studio.......................................................................................................................36

[그림 3-2] AVR Studio 4 다운로드 Step1` .......................................................................................37

[그림 3-3] AVR Studio 4 다운로드 Step2 ........................................................................................38

[그림 3-4] AVR Stduio 4 다운로드 Step 3 .......................................................................................39

[그림 3-5] WinAVR 다운로드 Step 1 ...............................................................................................40



[그림 3-8] AVR Studio install Step 1 ................................................................................................. 43

[그림 3-9] AVR Studio install Step 2 ................................................................................................. 44

[그림 3-10] AVR Studio install Step 3 ............................................................................................... 45

[그림 3-11] AVR Studio install Step 4 ............................................................................................... 46

[그림 3-12] WinAVR install Step 1 .................................................................................................... 47




iii



[그림 3-16] AVR Studio 실행 ............................................................................................................51

[그림 3-17] AVR Studio 프로젝트 생성 ...........................................................................................52

[그림 3-18] Example source ............................................................................................................. 53

[그림 3-19] AVR Programmer Connect 1 .........................................................................................53

[그림 3-20] AVR Programmer Connect 2 .........................................................................................54

[그림 3-21] Program Download ........................................................................................................ 54

[그림 3-22] AVR Device Fuses ......................................................................................................... 55





1

개요

HBE ROBOC R User’s Manual and Lab Guide

01 개요

HBE-ROBOCAR

User’s Manual

&

Lab Guide

1. 개요

HBE-RoboCAR는 마이크로프로세서를 이용한 구동체 장비입니다. 기존의 고정된 환경

에서 실습하는 범위를 벗어나 모터의 구동을 통해 장비를 이동하면서 실험이 가능하

도록 지원하고 있습니다. 따라서 장비에서는 컨트롤 디바이스를 통해 현재 상태를 파

악한 후에 동작을 실험 할 수 있는 장비입니다.

내부에 컨트롤 디바이스를 ATmaga128L을 사용하여 장비를 제어하고 있습니다. 이 디

바이스가 장비에 장착된 센서를 통해 현재 상태를 파악하게 되고, 이것을 통해 DC 모

터를 제어하여 장비를 구동하도록 구성되어 있습니다.

1.1 제품 특징

본체의 ATmega128L을 통한 단독 구동 실험

장비 내부에서는 ATmage128L을 사용하고 있습니다. 따라서 이 디바이스를 통해 장비

의 장착된 센서 값을 읽어 현재 상태를 파악하게 되고, 이 정보를 통해 모터를 구동하

여 장비의 동작을 제어하게 됩니다. 따라서 별도의 컨트롤 보드가 필요 없이 단독 동

작이 가능하게 구성되어 있습니다.

다양한 Interface 모듈을 통한 실험 실습

HBE-RoboCAR 장비는 위에서 말한 것과 같이 단독 구동 실험이 가능하고, 다양한 컨

트롤 모듈을 장착한 실습이 가능하도록 구성하고 있습니다. 현재 장비에 있는 확장 커

넥터를 통해 Embedded Processor, FPGA, MCU 모듈을 장착하여 본 장비를 제어할 수

있도록 구성하고 있습니다. 또한 Wireless Network 장비 또한 장착이 가능하여, 센서네

트워크 장비를 통한 실험 실습도 지원해 주고 있습니다.



2

다양한 센서를 통한 실험 실습 가능

본 장비에서는 구동에 상태를 파악하기 위해 다양한 센서를 장착하여 활용하고 있습

니다. 먼저 장비가 앞 또는 뒤쪽으로 이동 시 이동 구간에 장애물이 없는지 파악하기

위해서 초음파 센서를 앞·뒤로 장착이 되어 있습니다. 따라서 장비가 이동 시 먼 거리

의 장애물을 쉽게 파악할 수 있도록 되어 있습니다. 그리고 앞쪽에 적외선 센서를 두

어 앞으로 이동 시 초음파 센서 이외에도 PSD 거리 센서를 두어 적외선을 통한 전방

의 정밀한 측정이 가능하도록 구성하였습니다. 또한 장비의 밑으로 포터 인터럽트를

두어 장비 바닥에 라인을 감지한 동작 실험이 가능하도록 되어 있습니다. 마지막으로

보드 내부에 가속도 센서가 부착되어 있어 장비의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을

순시적으로 감지할 수 있습니다. 이렇게 다양한 센서를 통해 장비의 현재 동작 상태를

쉽게 파악할 수 있도록 구성하고 있습니다.

구동부 동작 실험 실습 가능

HBE-RoboCAR에서는 구동을 위해 DC Geared 모터를 사용하고 있습니다. 4개의 바퀴

에 모터가 하나씩 장착되어 있어 장비의 이동에 제한없이 동작이 가능합니다. 또한 오

른 쪽 2개의 모터가 하나의 신호로 제어되어 동시에 구동이 되고, 왼쪽 또한 마찬가지

고 동시에 동작이 되고 있습니다. 장비에서 사용하고 있는 DC Geared 모터의 뒤쪽 두

개는 엔코더가 내장된 모터를 사용하고 있어 모터의 동작 상태 또한 감지가 가능하여

현재 모터의 회전 방향 및 회전 각도도 계산이 가능하도록 구성되어 있습니다.

USN을 통한 인터페이스 환경 제공

앞서 3가지의 컨트롤 보드의 인터페이스 환경이 제공된다고 언급하였습니다. 그리고

이 외에도 USN을 장착하여 활용할 수 있는 커넥터도 제공이 된다. 이 모듈을 통해 다

른 USN 장비와 통신을 통해 장비의 제어 및 센서 값을 확인할 수 있습니다. 따라서

USN의 다양한 응용 모듈을 장착하여 동작 실험에 적용할 수 있습니다.

대용량의 배터리를 통한 장시간 동작 실험

장비에서는 11.1V, 4400mA의 대용량 배터리를 사용하고 있어 장비를 장 시간 동작 실험을 지원해 주고 있습니다. 또한 배터리의 전압을 표시해 주는 장치가 장비에 장착되

어 있어 장비의 구동시에 배터리를 상태를 쉽게 확인할 수 있습니다. 또한 장비에 포

함된 아답터 & 충전기를 통해 배터리가 소모되었을 때 장비에 장착한 상태에서 배터

리를 충전하고, 아답터를 통해 전원을 외부에서 공급받아 사용할 수 있도록 지원해 주

고 있습니다.



3

개요


1.2 제품 구성

[그림 1-1] HBE-RoboCAR 구성도



4

1.3 HBE-RoboCAR 사양

ATmega128L :

고성능 저전력 AVR 8bit Micro controller

- 향상된 RICS 아키텍쳐(16MIPS @ 16MHz)

- 133종 명령세트(in 1cycle)

- 32 x 8bit 범용 레지스터 + 주변 컨트롤 레지스터/Multiplier(in 2 cycle)

- 16MHz에서 16MIPS progress

비 휘발성 프로그램과 데이터 메모리

- 128K Byte 내부 프로그램 가능한 ISP Flash memory

- 4K Byte EEPROM(10만번) for Data

- 4K Byte internal SRAM

- ISP를 위한 SPI 인터페이스

JTAG 인터페이스

- 내장 메모리의 Programming과 On-Chip Debug를 위한 JTAG (IEEE

Standard 1149.1) 지원

주변 장치 특징

- 분리된 오실레이터에 의한 Real Time Count

- 8채널, 10bit ADC - 두 개의 시리얼 UART

- Master/Slave SPI 시리얼 인터페이스

- 아날로그 비교기

마이크로컨트롤의 특징

- Power-on Reset, 안정된 전원공급을 위한 Programmable Brown-out

Detection

- 내부 RC 오실레이터

- 외부와 내부의 인터럽트 소스

- 6개의 sleep 모드

- 소프트웨어적 선택 가능한 클럭 주파수

- 전체 풀업 Disable

2.7 ~ 5.5V Operating Voltages(ATmega128L)

0 ~ 8 MHz Speed Grades



5

개요


MOTOR Block

1) MOTOR driver(L298P)

Dual Full Bridge Driver

Operating Supplu voltage up to 46V

Total DC Current up to 4A

2) MOTOR(RB-35GM series)

Rated torque 2.0Kg/cm

Rated speed 102 rpm

Rated Voltage 12V

Rated current 470mA

Sensor Block

1) Ultrasonic Sensor(AW-10 series)

Center frequency : 40.0KHz ± 1.0KHz

SPL : 110dB(0dB re 0.0002u bar)

Driving voltage : 30Vrms

Bandwidth : 2KHz

Beam Angle : 60°Typical

2) Distance Measuring Sensors(GP2Y0A21YK)

Distance measuring range : 10 to 80cm

Output terminal voltage : 0.4 ~ 2.3V

Average Dissipation current : 30mA

3) Acceleration sensor(ADXL202E)

2-Axis acceleration sensor on a single IC chip

Low power < 0.6mA

3V to 5.25V single supply operation

Duty cycle Output

4) Infrared sensor(ST-8L, EL-8L)

Collector Current : 20mA

Half angle : ± 15 deg



6

1.4 보드 구성 및 각 부분 명칭

[그림 1-2] HBE-RoboCAR 외형

HBE-RoboCAR는 메인 보드 및 센서 보드는 body 내부에 장착되어 있습니다. 따라서

외부에서는 보드가 보이지 않고 센서부 및 확장 커넥터만 외부에서 확인할 수 있습니

다. 여기에서는 장비의 명칭을 각 부분에 따라 하나씩 확인해 보도록 하겠습니다.



7

개요


1) HBE-RoboCAR TOP면

[그림 1-3] HBE-RoboCAR Top

①

Power Switch

장비에서의 전원 관리를 하는 부분입니다. 따라서 장비의 전원을 연결하고 끊어주는

역할을 하게 됩니다. 이 스위치는 장비 내부에 장착된 배터리의 전원과 아답터의 전원

을 동시에 제어가 가능합니다. 아답터로 이용한 배터리 충전 시 이 스위치에 의한 전

원을 켜지지가 않습니다. 따라서 파워 스위치에 의한 동작은 충전시에만 동작하지 않

습니다.

② Power Switch 및 Reset Switch

장비의 전원을 켜게 되면 이 부분에 장착된 LED를 통해 불이 켜지게 됩니다. 따라서

장비의 전원 공급의 이상 유무를 판단할 수 있습니다. 또한 Reset 스위치를 통해

ATmega128L의 초기화를 시켜주는데 이용하고 있습니다.

③

Program Port

본 장비의 메인 디바이스인 ATmaga128L에 대한 프로그램용 ISP 포트입니다. 따라서

장비의 구동을 제어하는 ATmega128L을 프로그램 하여 장비 동작 실험을 할 수 있도

록 지원해 주는 포트입니다.



8

④ 컨트롤 모듈용 확장 커넥터

본 장비에서는 내부의 ATmega128L을 통한 단독 제어 동작이 가능하도록 구성되어 있

습니다. 하지만 이외의 Embedded Processor, FPGA, MCU 모듈을 장착하여 사용할 수

있도록 하기 위한 확장 커넥터입니다. 이 모듈에서는 HBE-RoboCAR의 AVR 디바이스

와 시리얼 통신을 통해 정보를 주고 받습니다. 따라서 이를 통해 HBE-RoboCAR의 각

종 센서 정보를 확장 모듈로 전달하고, 이 정보를 통해 확장 모듈이 AVR 디바이스로

명령을 주어 장비를 구동하는 형태로 장비를 제어하고 있습니다.

⑤

USN용 확장 커넥터

장비에서의 USN 장비와 연결할 수 있는 확장 커넥터 입니다. 따라서 (주)한백전자의

센서네트워크 장비의 여러 모듈과 연동하여 실험이 가능하도록 구성하고 있습니다.

⑥ Voltmeter

장비에서는 기본으로 배터리를 사용하여 전원을 공급하고 있습니다. 그래서 이러한 전

원의 전압이 얼마가 되었는지 알려주는 볼트 미터를 장비에 구성해 놓았습니다. 따라

서 여기에서 표시되는 전압을 통해 배터리의 충전 시점을 쉽게 알 수 있도록 해줍니

다.

2) 전면부

[그림 1-4] HBE-RoboCAR Front

① PSD 센서

보드의 앞면에 PSD 센서를 두어 장비의 이동 시 앞면에 장애물이 없는지 파악하게

됩니다. 이 센서는 앞면 부분에서만 장착되어 있습니다. 따라서 정면으로 이동 시 이

센서를 통해 앞면의 장애물을 감지하게 됩니다. 이 센서는 적외선 양방향 센서로 10 ~



9

개요


80cm의 거리를 측정할 수 있습니다.

② Ultra-Sonic 센서(송신부)

이 장치는 초음파 센서의 송신부로 장애물을 감지하기 위해 초음파를 내보내는 역할

을 하고 있습니다. 양쪽에 배치되어 있으며 좌, 우측의 장애물을 감지할 수 있는 구조

입니다.

③

Ultra-Sonic 센서(수신부)

이 장치는 초음파 센서의 수신 장치로써 전방의 양 측면에 배치되어 있습니다. 따라서

송신부를 통해 나오는 초음파가 장애물에 반사되어 돌아오는 값을 측정하는 장치입니다.

④ 고휘도 LED

장비에서는 전·후방에 지름 10mm인 고휘도 LED를 장착해 놓았습니다. 따라서 전진

및 후진 시 장비의 동작 상태를 확인할 수 있도록 지원해 주고 있습니다. 고휘도 LED

는 앞쪽에 흰색, 뒤쪽에 빨간색을 장착해 놓았습니다.

⑤

적외선 센서

장비에서는 적외선 센서를 두어 바닥 라인을 감지할 수 있는 기능을 지원하고 있습니다. 따라서 라인트레이서와 같이 바닥 라인을 감지한 구동을 가능합니다. 이 센서는

수광 발광 센서를 같이 두어 8조로 구성하고 있습니다.

3) 후면부

[그림 1-5] HBE-RoboCAR Back

※ HBE-RoboCAR 후면부는 전면부에서 PSD 센서와 적외선 센서를 제외한 나머지 부분은 같으므로

설명을 생략하도록 하겠습니다.



10

4) 왼쪽 측면

[그림 1-6] HBE-RoboCAR LEFT

① 모터 및 바퀴

장비에서는 DC Geared 모터를 사용하여 구동하고 있습니다. 이 모터는 각 바퀴마다 1

개씩 장착되어 있고, 같은 면(왼쪽, 오른쪽)에 있는 바퀴가 동시 구동하는 형태로 되어

있습니다. 따라서 왼쪽 2개의 바퀴가 동시 구동이 되고 오른쪽도 마찬가지로 동시 구

동이 됩니다.

② Adapter In Port

장비에서는 기본으로 배터리에서 전원을 공급받아 사용하고 있습니다. 하지만 이러한

배터리는 시간이 지남에 따라 방전이 되게 됩니다. 이때 장비를 구동하기 위해 아답터

를 연결하는 커넥터입니다. 이 포트에 아답터를 연결하면 장비의 전원을 아답터를 통

해 공급을 받게 되면 배터리의 전원을 끊어지게 됩니다.

③

Charge In Port

장비의 배터리를 충전하기 위한 Port입니다. 따라서 충전기를 통해 배터리에 충전이

완료될 때 까지 장착해 두시면 됩니다. 이 포트에 충전기 장착 시 배터리의 전원이 장

비랑 단락이 되기 때문에 Adapter In Port에 아답터가 장착되어 있지 않으면 파워 스위

치에 의한 동작은 되지 않습니다.

④ Power In Port

장비에 장착된 배터리와 연결하는 부분입니다. 이 부분은 다른 배터리와 교환 시 이

포트를 통해 교환을 해 주시면 됩니다. 충전시는 장착된 상태로 Charge In Port에 충전

기를 Charge In Port에 장착하여 충전해 주시면 됩니다.

⑤ 배터리

장비의 전원을 공급하기 위해 기본으로 배터리를 사용하고 있습니다. 배터리의 사양은

11.1V의 4400mA의 용량을 가진 배터리입니다. 그리고 완전 충전 시 12.6V의 전원을

나타나게 됩니다. 이러한 배터리를 장비에 장착되어 있는 상태로 전원 스위치의 조작



11

개요


으로 장비의 전원을 관리할 수 있습니다.



12

02 제품 사용하기

HBE-ROBOCAR

User’s Manual

&

Lab Guide

2. 제품 사용하기

2.1 초기 연결

장비를 사용하기 위해서는 내부의 ATmega128L을 프로그램하여 장비를 구동시켜야 합

니다. 따라서 이 디바이스를 프로그램하기 위해서는 USB-ISP라는 케이블을 이용하여

프로그램이 가능합니다. 이 케이블의 디바이스는 FT232R의 디바이스를 사용하여 USB

Port를 지원해 주고 있습니다. 따라서 사전에 이 디바이스에 대한 하드웨어 드라이버

를 먼저 설치해 주셔야 합니다.

드라이버는 FTDI 홈페이지(http://www.ftdichip.com/FTDrivers.htm)에서 무료로 다운 받

아 사용할 수 있습니다. 여기에서 컴퓨터의 시스템 환경 별로 드라이버를 다운받아 사

용하시면 됩니다. 아래 그림에 드라이버의 다운로드 창을 확인해 보시기 바랍니다.

\

[그림 2-1] FT232R Drivers Download



13BE ROBOC R User’s Manual and Lab Guide

제품 사용하기

위에서 설명한 것과 같이 드라이버의 설치 작업이 끝나면, ATmega128L을 프로그램하

기 위한 케이블인 USB-ISP를 장착하여 사용할 수 있는 환경이 만들어진 것입니다. 이

렇게 드라이버를 설치하고 케이블을 컴퓨터와 연결을 하면 하드웨어의 장치관리자에

서 케이블을 인식하게 됩니다. 따라서 케이블을 PC와 장비에 연결하고 디바이스를 프

로그램하면 됩니다. 다음 그림은 케이블을 컴퓨터에서 인식한 모습과 HBE-RoboCAR

에 케이블을 연결한 모습을 보여주고 있습니다.

[그림 2-2] USB-ISP 장착 모습

장비의 Program 바로 밑에 USB-ISP를 장착할 수 있는 6핀 커넥터가 있습니다. 여기

에 케이블을 장착하면 위의 그림과 같이 장착이 됩니다. 이렇게 장착된 상태에서 장비

의 전원을 켜고 디바이스를 프로그램 하면 됩니다.

지금까지 케이블의 드라이버를 설치하는 방법과 케이블을 장비에 연결하는 방법을 보

여주었습니다. 이는 장비의 제어를 위한 프로그램 케이블을 설치하는 방법으로 반드시

수행하여야 디바이스를 프로그램하여 장비를 제어할 수 있는 환경이 됩니다.



14

장비의 전원을 켜게 되면 Power LED에 불이 켜지게 되고, Voltage에 현재 배터리의 전

압이 표시되게 됩니다. 다음 그림에서 이러한 사항을 확인할 수 있습니다.

[그림 2-3] Power On

장비의 전원을 켜게 되면 위의 그림과 같이 동시에 배터리의 전압이 표시가 되게 됩

니다. 따라서 현재 장비에 장착되어 있는 배터리의 전압을 통해 배터리의 충전 시점을

알 수 있습니다. 배터리의 충전을 위해서는 ‘Charge In’ 소켓을 통해 할 수 있습니다.

이곳에 충전기를 장착하여 배터리를 충전할 수 있으며, 충전 시 충전기의 불이 빨간색

으로 변하게 됩니다. 충전이 완료되면 녹색 불이 켜지게 됩니다. 또한 충전시에는 파

워 스위치의 의한 장비의 전원을 켜지지 않습니다. 파워 스위치에 의한 동작은

‘Charge In’에 아무것도 장착되어 있지 않는 상태일 때, 배터리가 장착되어 있거나

‘Adapter In’에 아답터가 장착되어 있을 때 장비의 전원이 켜지게 됩니다.

또한 배터리의 전압이 낮은 상황에서 충전을 하기 위해 충전기를 장착하였을때, 충전

기에서 불이 빨간색으로 바뀌지 않으면 A/S를 보내 주시기 바랍니다. 이 상황은 동작

중에 배터리의 보호회로가 손상을 입었거나 충전기에서 작동이 제대로 되지 않을 때

일어나는 상황입니다.




제품 사용하기

2.2 클럭

1) 구성

장비에 사용하고 있는 ATmega128L 디바이스는 2개의 크리스탈을 통해 클럭을 입력

받아 사용하고 있습니다. 이는 각각 7.3728MHz와 32.768KHz의 클럭을 받아 사용하는

데, 7.3728MHz의 클럭을 기본 클럭으로 사용하고 있습니다. 따라서 클럭 전용핀에

7.3728MHz의 클럭이 입력 받아 사용하고 PD3, PD4번핀에 별도의 크리스탈인

32.768KHz가 연결되어 두종류의 클럭을 통해 입력을 받아 사용할 수 있습니다.

2.3 모터 제어 블록

1) 구성

장비에 사용하고 있는 모터는 DC Geared 모터를 사용하고 있습니다. 따라서

ATmega128L에서 나오는 제어 신호는 DC 모터 드라이버를 통해 모터를 제어하도록

구성되어 있습니다. 모터는 앞서 설명한 것과 같이 왼쪽 2개와 오른쪽 2개가 동시에

제어 되도록 구성되어 있습니다. 이 같은 제어를 통해 장비를 전진, 후진, 우회전, 좌

회전의 구동을 할 수 있습니다. 또한 뒤쪽의 2개의 모터는 엔코더가 내장된 모터를 장

착하고 있어, 모터의 구동에서 어떤 방향으로 얼마나 이동하였는지 검증할 수 있습니

다.

[그림 2-4] DC Motors

위의 그림과 같이 장비에서 사용하고 있는 모터는 두 종류의 모터를 사용하고 있습니다. 두 모터의 회전 속도 및 토크는 같지만 오른쪽 모터에 엔코더가 장착되어 있는 것

이 다른점 입니다. 다음의 자료를 참고하여 모터의 사양을 확인해 보시기 바랍니다.

정격 전압

Rated volt(V)

정격 토크

Rated torque(kg-cm)

정격 회전수

Rated speed(rpm)

정격 전류

Rated current(mA)

무부화 전류

No load currect(mA)

정격 출력

Rated output(W)

12 2.0 102 ≤470 ≤120 3.14



16

[그림 2-5] Motor Installation

모터의 이전의 자료를 통한 사양을 가지고 구동을 하게 됩니다. 이 각각의 모터의 4개

가 동시에 구동되어 장비를 움직일 수 있게 됩니다.

자기식 엔코더용 모터는 모터의 후면의 자기센서를 통해 모터의 회전을 감지하게 됩

니다. 따라서 센서를 통해 자극이 바뀌는 것을 감지하여 구형파를 출력하게 됩니다.

이 출력 파형을 A상, B상 2개가 존재하고 정, 역 방향에 따라 90도 또는 270도의 위

상 간격으로 출력이 나오게 됩니다. 따라서 사용자는 엔코더 출력을 통해 현재 모터의

회전 속도 및 회전 방향을 확인할 수 있습니다.

2) 동작

장비에서의 모터는 왼쪽 2개와 오른쪽 2개의 모터가 동시에 동작 하도록 회로가 구성

되어 있습니다. 따라서 왼쪽 및 오른쪽 모터를 제어하여 전, 후진, 좌회전, 우회전 할

수 있습니다. 모터의 동작 제어는 PWM 방식을 통해 제어 할 수 있습니다. A,B 핀을

통해 ‘10’ 또는 ‘01’의 값을 주어 모터의 정회전 및 역회전을 결정하게 되고, enable

핀을 통해 PWM 신호를 전달하여 모터를 구동하게 됩니다. 이러한 회로 구성을 통해

모터의 속도 제어가 가능하게 되었습니다.

Process에 연결된 핀 구성을 통해 설명하자면, 각 모터 데이터에 “10” 또는 “01” 값

을 주면 모터는 정 또는 역회전의 조건이 되는 것 입니다. 이때 각 모터의 enable 핀에 ‘1’의 값을 주게 되면 모터는 데이터 신호에 따라서 회전을 하게 됩니다. Enable

핀은 ATmega128L의 PWM 핀에 연결되어 있어 enable 신호를 제어하여 모터의 회

전 속도를 제어할 수 있습니다. 뒤쪽 두 개의 모터는 엔코더가 내장되어 있어 각 모터

의 hall sensor out을 통해 모터의 회전방향 및 회전 속도, 이동 거리를 감지할 수 있

습니다.




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[그림 2-6] Motor 구동

위의 그림의 블록도와 같이 모터의 구동을 위해서는 제어 신호가 드라이버를 통해 모

터로 전달이 되게 되어 있습니다. 모터 드라이버는 오른쪽 및 왼쪽이 따로 존재하기

때문에 바퀴를 따로 제어하여 방향전환에 이용할 수 있습니다. 또한 Motor_EN 신호에

PWM 방식의 신호를 주어 모터의 속도도 제어할 수 있도록 구성하고 있습니다. 장비

의 뒤쪽 모터는 엔코더를 내장한 모터로써 모터의 회전시마다 모터를 통해 회전 방향

및 모터가 얼마 만큼 회전을 했는지 AVR에서 확인할 수 있습니다.

3) 핀 구성표

아래의 핀 구성표에서 모터의 위치는 장비를 위쪽에서 봤을 때 모터의 위치입니다. 장

비의 TOP에서 볼 때 장치들에 대한 실크가 보입니다. 이 글씨가 바르게 보이는 위치

에서 왼쪽 및 오른쪽 모터의 핀 구성을 아래 표에서 보여주고 있습니다.

Process Signal Pin Number Port Description

RIGHT_MD_A 51 PA0 Right motor data 1

RIGHT_MD_B 50 PA1 Right motor data 2

LEFT_MD_A 49 PA2 Left motor data 1

LEFT _MD_B 48 PA3 Left motor data 2R_ENCOD_CH1 47 PA4 Right motor hall sensor B out

R_ENCOD_CH2 46 PA5 Right motor hall sensor A out

L_ENCOD_CH1 45 PA6 Left motor hall sensor B out

L_ENCOD_CH2 44 PA7 Left motor hall sensor A out

R_MOTOR_EN 15 PB5 Right motor enable

L_MOTOR_EN 16 PB6 Left motor enable



18

2.4 가속도 센서

1) 구성

[그림 2-7] 기울기 센서

가속도 센서는 X축 및 Y축의 진행 속도를 감지하는 센서입니다. 따라서 두 축의 가속

도를 체크하여 어느 방향으로 얼마의 속도록 이동하려는지 감지하는 센서 입니다.

가속도 센서의 측정은 X축 및 Y축의 신호의 듀티비를 계산하여 가속도를 확인할 수

있습니다.

[그림 2-8] 기울기 센서 측정(듀티비)

T1 : 한 주기의 ‘on’되어 진 길이

T2 : 한 주기의 총 길이

Duty cycle : 한 주기의 총 길이에 ‘on’ 되어진 시간의 비율

듀티비 이외에 출력되는 아날로그 값을 분석하여 현재 기울기 값을 확인 할 수 있습

니다. 여기에서는 X, Y 축의 얼마의 각으로 이동하였는지 확인할 수 있습니다. 다음의

표 및 계산 공식을 통해 확인해 보시기 바랍니다.




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[그림 2-9] 가속도 센서 측정(아날로그 출력)

이러한 듀티비의 의한 기울기 측정은 ‘XOUT’, ‘YOUT’ 핀을 통해 센서값이 출력이 됩니

다.

이러한 측정 방식 외에 ‘XFILE’, ‘YFILE’ 핀을 통해 센서에서 아날로그 값이 출력이 되

게 되어 있습니다. 따라서 AVR에서 이러한 아날로그 값을 통해 현재의 기울기를 측정

할 수 있습니다.

이 측정을 위해서는 초기의 평지에서 센서의 기준값을 측정해서 기억해 놓아야 합니

다. 따라서 이 기준값을 통해 현재 측정된 값과 비교하여 얼마만큰 기울기 변화가 있

었는지 측정을 하게 됩니다. 현재 제공되어지는 소스에서도 이러한 방식을 통해 장비

의 기울기를 측정할 수 있도록 설계해 놓았습니다.

이러한 센서의 측정을 통해 현재 장비가 초기 평지 환경에서 얼마만큼의 갈도로 기울

어 졌는지 알 수 있습니다. 이것은 X 및 Y축이 있기 때문에 2차원적으로 장비의 기울

기 정도를 측정해 볼 수 있도록 구성하고 있습니다.



20

2) 핀 구성표


XOUT 7 PE5 X-Channel duty cycle output

YOUT 6 PE4 Y-Channel duty cycle output

XFILE 60 PF1 X-Channel filter pin

YFILE 59 PF2 Y-Channel filter pin

2.5 초음파 센서

1) 구성

초음파 센서는 송신부 및 수신부를 하나의 보드에 가지고 있어 송신수를 통한 초음파

를 보내어 장애물을 통해 수신된 데이터를 수신부에서 받게 됩니다. 따라서 이 초음파

센서를 통해 장애물을 감지하고, 송신부를 통해 보내어진 초음파가 장애물에 반사되어

돌아오는 시간을 계산하여 장애물의 거리도 파악할 수 있습니다. 이 초음파 센서는 장

비의 앞쪽 및 뒤쪽에 장착되어 있어 전진 및 후진 주행 시 전, 후방의 장애물을 모두

파악할 수 있도록 구성되어 있습니다.

Parameter DescriptionCenter frequency(f0) 40.0KHz ± 1.0KHz

SPL 115dB(0dB re 0.0002 u bar)

Sensitivity - 67dB(0dB = 1V/u bar)

Bandwidth 2KHz

[그림 2-10] Ultrasonic Transducers quality




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[그림 2-11] 초음파 센서

2) 동작

전방의 초음파 센서 구동은 송신부의 두 핀에 서로 반대되는 신호를 주어 구동을 시

킵니다. 이렇게 반대되는 신호를 전달하는 이유는 초음파의 송신 거리를 좀 더 멀리

하기 위한 방법입니다. 전방의 초음파 센서는 총 2 Set로 구성되어 있으며 양 쪽에 배

치되어 있어 전방에 있는 장애물을 좀더 세밀하게 측정할 수 있도록 구성되어 있습니

다. 후방의 초음파 센서는 1 Set으로 구성되어 있습니다.

초음파 센서의 구동은 송신부의 TXD 라인 2곳을 통해 에 40KHz의 반전되는 신호를

동시에 주어 초음파 센서의 송신부를 구동하게 됩니다. 전방의 초음파 센서는 송신부

의 신호선 하나로 제어가 가능하도록 되어 있으며 한쪽에 신호를 전달하면 전면 보드

에 있는 Inverter에서 반대 파형을 생성하여 초음파 센서에 전달하도록 되어 있습니다.

또한 후방의 초음파 센서는 AVR에서 2라인의 초음파 센서를 따로 동작해 줘야 합니

다. 또한 초음파 센서는 전방의 2개의 송신부 라인과 후방의 초음파 송신 라인이 동시

에 연결되어 있습니다. 따라서 이 신호를 ATmega128L에서 만들어 송신부에 전달하

면 송신부용 초음파 센서에서 초음파가 나오게 되는 것 입니다. 그리고 수신부에서 반

사되어지는 신호를 받는 시간을 계산하여 전,후방의 장애물이 있는지, 또는 장애물이

어느 위치에 있는지를 감지하게 되는 것입니다. 전방의 초음파 센서 및 후방의 총 3개

의 초음파 센서의 수신부는 3개의 인터럽트 핀에 연결되어 수신을 감지하게 된다.

다시말해 초음파 센서의 수광부를 동작 시키기 위해서는 초음파 센서의 2개의 TXD

라인에 반전되는 40KHz의 클럭을 7~8회 정도 주게 됩니다. 이때 이 파형은 MAX232

에 의해 232레벨로 증폭이 되어 초음파센서의 송신용 모듈에 전달이 되어 초음파가

발생이 되게 됩니다. 이 발생된 파형은 장애물을 통해 반사되어 초음파 센서의 수신부

로 전달이 되게 됩니다. 이 센서에서는 받은 파형을 OP 엠프를 통해 증폭이 되고 전

압 분석을 통해 파형을 AVR로 전달해 줍니다.

장비에서는 초음파 센서의 성능은 대략적으로 10cm ~ 3m의 거리를 측정할 수 있는 성

능을 가지고 있습니다. 그 이상의 거리에서의 측정에서는 센서값의 오차가 발생할 수



22

있습니다.

다음의 표에서 초음파 센서의 핀 할당표가 나와 있습니다. 송신부는 전, 후방 같은 핀

을 통해 동시에 초음파가 발생이 되고, 수신부를 달리하여 전, 후방의 장애물을 감지

하도록 구성되어 있습니다.

3) 핀 구성표


Front

US_Left_TXD 5 PE3 Ultrasonic transmission left signal

US_Right_TXD 6 PE4 Ultrasonic transmission right signal

Left_US_INT 8 PE6 Ultrasonic receive left signalRight_US_INT 25 PD0 Ultrasonic receive right signal

Back

US_TXD1 5 PE3 Ultrasonic transmission signal 1

US_TXD2 6 PE4 Ultrasonic transmission signal 2

B_US_INT 26 PD1 Ultrasonic receive signal

2.6 PSD 센서

1) 구성

PSD 센서는 적외선 거리 센서로써, 장비의 앞쪽에 장착되어 있습니다. 따라서 장비의

앞쪽에는 초음파 센서 이외에, PSD 센서를 두어 전방을 정밀하게 측정할 수 있도록

구성하고 있습니다. 이 적외선 센서는 근접 센서로써, 10 ~ 80cm에 있는 장애물을 파

악할 수 있도록 구성되어 있습니다. 따라서 먼 거리는 초음파 센서를 통해 장애물을

파악할 수 있고, 근거리는 초음파 센서 및 적외선 센서를 통해 동시에 장애물을 감지

할 수 있도록 되어 있습니다. 이는 장비의 전진 이동 시 장애물을 놓치지 않고 완벽하

게 감지하기 위해 장착해 놓은 것입니다.




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[그림 2-12] PSD sensor

2) 동작

PSD 센서는 적외선 송 수신부가 하나의 모듈에 있는 장치로써, 송신수에서 나온 적외

선이 장애물을 통해 반사된 것을 수신부에서 받아 디바이스로 전달하게 됩니다. 따라

서 거리에 따른 반사된 값을 위의 표를 통해 확인할 수 있습니다. 이렇게 수신부에서

받은 전압의 세기를 측정하여 센서 전방의 장애물을 측정할 수 있는 장치입니다. 이러

한 아날로그 값이 디바이스로 아날로그 포트에 전달이 되기 때문에 값을 측정하여 현

재 전방의 장애물의 거리를 확인할 수 있습니다.

3) 핀 구성표


Measuring_sen 61 PF0 Analog output

2.7 적외선 센서

1) 구성

본 장비에서 사용하는 적외선 센서는 Infrared Diode 및 Phototransistors의 장치를

이용하고 있습니다. 따라서 다이오드에서 나오는 적외선 신호가 바닥에서 반사되어Phototransistors에 전달되어 바닥의 라인을 감지하도록 되어 있습니다. 다시 말해 바

닥의 하얀색 라인 부분의 적외선 신호는 반사되어 Phototransistors에 감지되고 이것

을 컨트롤 디바이스에 전달이 되게 됩니다.

이러한 센서의 기능은 라인트레이서의 기능을 적용하기 위한 것으로써, 8조의 적외선

센서를 통해 바닥 라인을 감지하고 이 감지된 값을 통해 장비의 모터를 제어하여 구

동할 수 있도록 이용하고 있습니다.



24

[그림 2-13] 적외선 센서(ST-8L, EL-8L)

2) 동작

적외선 센서는 반사되는 적외선의 강도에 따라서 센서에서 아날로그 값을 전달하게

됩니다. 그리고 센서에서 감지된 아날로그 값이 OP앰프를 통해 컨트롤 디바이스로 전

달되게 됩니다. 이러한 과정에서 비교할 수 있는 전압을 OP앰프에 전달해 주어야 합

니다. 따라서 OP앰프가 비교 전압을 보고 센서에서 받은 값을 비교하여 낮은 것을 단

락시키고, 높은 값만 컨트롤 디바이스에 전달해 줍니다.

이러한 동작을 위해서는 사전에 OP앰프의 비교 전압을 컨트롤 디바이스가 설정해 주

어야 합니다. 이를 위해 적외선 센서의 오른쪽 4개의 입력은 따로 컨트롤 디바이스의

아날로그 입력으로도 연결이 되어 있습니다. 따라서 라인 부분과 아닌 부분의 센서를

감지하여 측정된 값의 중간값을 비교 전압으로 설정하여야 합니다. 비교 전압이 결정

되면 시리얼 DAC를 통해 OP앰프에 전압을 설정해 주면 됩니다.

[그림 2-14] Serial DAC Deigital input code

DAC 설정은 위의 도표와 같이 아날로그 전압을 255 분주하여 넣어 줄 수 있습니다.

장비에서는 아날로그 전압이 5V를 사용하고 있기 때문에 필요한 전압은 5V/Digital

input code를 통해 전압을 결정해 주면 됩니다.




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[그림 2-15] Serial DAC DATA timing

Serial DAC 디바이스의 output 전압을 설정하기 위해서는 위의 타이밍도의 3개의 핀

을 제어하여 전압을 결정하게 됩니다. 타이밍도의 맞게 핀을 설정하고 Din 핀에 그림

2-12의 결과 코드를 전달하여 디바이스의 출력 전압이 나오게 되는 것입니다.



26

[그림 2-16] 적외선 센서 동작

위의 블록도와 같이 전외선 센서의 동작을 한눈에 보여주고 있습니다. 포토 다이오드

는 AVR에서 ‘Sensor_EN’ 신호에 ‘1’을 주어 동작을 시키게 됩니다. 이 때 적외선 센서

는 동작을 하고 이 값을 통해 포토인터럽트를 통해 아날로그 값이 AVR로 직접 전달

이 되게 되어 있습니다. 이 아날로그 값은 4개의 포토인터럽트를 통해 받은 값을 AVR

로 직접 전달하게 되어 있는데, 4개의 포토인터럽트를 통해 바닥의 흰색과 검은색의

값을 AVR에서 비교하여 OP AMP의 비교 전압을 결정하게 됩니다. 이렇게 결정된 전

압을 DAC를 제어하여 OP AMP의 비교 전압을 결정하게 되고, OP AMP에서는 비교전

압을 통해 8개의 포토인터럽트에서 받은 전압이 높으면 AVR로 전달하고, 낮으면 걸러

주는 역할을 하게 됩니다. 따라서 AVR에서는 OP AMP를 통해 받은 값에서 ‘1’의 값을

전달 받으면 라인이라는 것을 인식하여 장비를 구도하게 되는 것입니다.

3) 핀 구성표


In_sen_1 35 PC0 Digital sensor input 1






In_sen_7 41 PC6 Digital sensor input 7In_sen_8 42 PC7 Digital sensor input 8

SenA_5 57 PF4 Analog sensor input 5




Sen_en 10 PB0 Infrared ray sensor enable

S_din 43 PG2 Serial DAC DATA input

S_sclk 34 PG1 Serial DAC Clock input

S_syncn 33 PG0 Serial DAC frame synchronization input




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2.8 LED

1) 구성

본 장비의 모터 및 센서 이외에도 앞 뒤쪽의 LED를 두어 앞쪽 및 뒤쪽으로 이동 시

표시를 해 줄 수 있는 장치를 두었습니다. 앞쪽 LED는 흰색의 10mm 고휘도 LED를

창작하고 있고, 뒤쪽의 LED는 빨간색의 10mm 고휘도 LED를 사용하고 있습니다. 이

러한 LED는 앞, 뒤 2개씩 장착되어 있으며 같은 방향의 LED가 동시에 제어하도록 구

성되어 있습니다.

LED의 동작은 ATmega128L에서 ‘1’의 값을 주면 LED에 불이 켜지게 됩니다.

2) 핀 구성표


Front_LED 12 PB2 Front LED signal

Back_LED 13 PB3 Back LED signal

2.9 Buzzer

1) 구성

장비에서 소리를 출력할 수 있는 장치로 부져를 장착해 두었습니다. 따라서 사용자의용도에 따라 부져를 사용하고, ‘1’의 신호를 통해 부져를 동작시킬 수 있습니다.

2) 핀 구성표


Buzzer 4 PE2 Buzzer signal



28

2.10 Zigbee-X용 확장 커넥터

1) 구성

본 장비에서는 ㈜한백전자의 Zigbee-X의 센서 네트워크 장비를 장착할 수 있는 커넥

터를 구성하고 있습니다. 이 확장 커넥터를 통해 센서 네트워크 모듈을 연동하여 무선

으로 장비를 제어하고 장비상의 기상 및 온도센서를 측정하여 전송할 수 있습니다.

이와 같이 센서 네트워크 응용 모듈로써는 두 종류의 USN 모트를 장착하여 실험을

할 수 있습니다. 여기에는 ZigbeX 모트와 Ubi-Chirp 모트가 있습니다. 이 모트는 둘

다 베이스 센서 보드와 통신을 통해 온도, 습도, 조도를 측정할 수 있습니다. 따라서

베이스 센스 보드가 있는 곳의 환경을 장비에서 측정할 수 있습니다. 그리고 이 두모

듈에서 RF 파트가 ‘CC2420’으로 되어 있는 것이 ZigbeX 센서 장비이고, ‘nanoNET

RF Module’로 되어 있는 것이 Ubi-Chirp 센서 장비입니다.

[그림 2-17] Ubi-Charp & ZigbeX 모트

이 확장 커넥터에는 UART 핀과 인터럽트 핀이 연결되어 있습니다. 따라서 센서 네트

워크 모듈과 장비간의 시리얼 통신을 통해 정보를 공유하고, 장비를 제어할 수 있습니

다. 핀 정보는 다음의 표를 통해 확인해 보시기 바랍니다.2) 핀 구성표


Uart_rxd0 2 PE0 Uart rxd signal(Connector 2 pin)

Uart_txd0 3 PE1 Uart txd signal(Connector 4 pin)

Int1 7 PE5 Interrupt signal 1(Connector 9 pin)

Int3 9 PE7 Interrupt signal 2(Connector 5 pin)




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2.11 컨트롤 모듈용 확장 커넥터

1) 구성

장비에서는 기본으로 내부의 Process(ATmega128L)를 통해 제어가 가능하도록 구성

하고 있습니다. 하지만 다른 컨트롤 모듈을 확장 커넥터에 장착하여 제어가 가능하도

록 지원을 해 주고 있습니다. 이 모듈에는 Embedded Process, FPGA, MCU모듈이 있

으며, 이 확장 커넥터를 통해 따로 장착된 컨트롤 모듈에서 장비의 센서값을 전달받아

장비의 주행을 제어할 수 있습니다.

Embedded Process 모듈은 Palm 사이즈의 프로세서 모듈로써 HBE-SM 및 HBE-

SM2를 이용한 2종류의 장비를 장착하여 사용할 수 있습니다. 또한 이 모듈에는 여러

기능을 하진 다른 모듈들과 같이 장착하여 사용이 가능함으로 다양한 모듈에서 지원

하는 사양을 그대로 사용할 수 있습니다. 이 모듈에는 이더넷 및 UART 포트를 통해실험이 가능하고 블루투스 및 CF 카드, PCMCIA 카드등을 연동한 실험을 지원해 주

고 있습니다. 이 모듈에 대한 자세한 사항은 홈페이지의 제품 설명을 통해 확인해 보

시기 바랍니다. 다음의 사진에 연동하여 사용 가능한 HBE-SM, HBE-SM2의 모습을

보여주고 있습니다.



30

[그림 2-18] Embedded Process 모듈 장착

FPGA 모듈은 HBE-COMBO II 장비의 컨트롤 모듈로써, Altera 및 Xilinx 디바이스가

장착된 모듈이 있습니다. 따라서 HDL 설계를 통해 본 장비를 제어할 수 있도록 지원

해 주고 있습니다. 이 모듈에 대한 자세한 사항은 홈페이지의 제품 설명을 통해 확인

해 보시기 바랍니다.

[그림 2-19] HBE-COMBO II 모듈(Xilinx, Altera)

마지막으로 MCU 모듈을 장착하여 장비를 제어할 수 있습니다. 이 모듈은 HBE-MCU

의 메인 모듈로써, ATmega128L을 장착한 모듈입니다. 또한 이 모듈 이외에도 HBE-

MCU 모듈의 여러 Application 모듈을 혼합 장착이 가능하기 때문에 모듈의 다양한

동작도 함께 본 장비에 적용하여 구동이 가능합니다. 이 모듈에 대한 자세한 사항은




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홈페이지의 HBE-MCU의 제품 설명을 참고해 보시기 바랍니다. 다음에 이러한 MCU

모듈의 사진을 보여주고 있습니다.

[그림 2-20] MCU 모듈 장착

2) 동작

HBE-RoboCAR에는 위의 세가지 종류의 보드를 확장하여 장비를 제어할 수 있습니다.

이 확장 보드는 장비에 아스키코드를 통해 통신을 하도록 되어 있습니다. HBE-

RoboCAR에서의 AVR 디바이스는 확장코드를 통해 전달 받은 아스키코드를 통해 모

터를 구동하고 각 센서의 데이터 값을 시리얼로 확장 모듈에 전달을 하게 됩니다. 다

음에 장비 동작을 위한 아스키코드표를 보여주고 있습니다.

키보드 버튼 아스키 코드 동작

Y “01011001” 양쪽 모터 전진

S “01010011” 양쪽 모터 정지

B “01000010” 양쪽 모터 후진

A “01000001” 좌측 모터 정지

D “01000100” 우측 모터 정지

T “01010100” 왼쪽 모터 후진, 오른쪽 모터 전진(좌회전)

U “01010101” 왼쪽 모터 전진, 오른쪽 모터 후진(우회전)

J “01001010” 오른쪽 모터 전진

K “01001011” 오른쪽 모터 후진

G “01000111” 왼쪽 모터 전지

F “01000110” 왼쪽 모터 후진

1 “00110001” 모터 구동 속도 1단계

2 “00110010” 모터 구동 속도 2단계

3 “00110011” 모터 구동 속도 3단계



32

Z “01011010” 전방 초음파 센서값 요청

X “01011000” 후방 초음파 센서값 요청

C “01000011” 가속도 센서값 요청

V “01010110” 적외선 센서값 요청

P “01010000” PSD 센서 값 요청

위의 표와 같이 확장 모듈에서 해당되는 아스키코드값을 AVR 디바이스로 전달을 하

면 AVR 디바이스는 아스키코드에 해당하는 동작을 수행하게 됩니다. 따라서 확장 모

듈에서는 위의 표를 참조하여 아스키코드를 전송하여 HBE-RoboCAR를 제어할 수 있

습니다.

또한 HBE-RoboCAR에서는 위의 표에 해당하는 아스키코드값을 전송 받으면 그에 해

당하는 동작을 수행하게 됩니다.




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3) 핀 구성표

HBE-RoboCAR 장비에서는 위의 세가지 종류의 모듈을 장착하여 제어가 가능하면 이

모듈을 장착하기 위해서는 각 모듈별로 아답터 보드를 장착후에 위의 세 가지의 모듈

을 장착해 주셔야 합니다. 다음에 이 커넥터의 핀 구성이 나와 있습니다. 위의 세 모

듈이 시리얼 통신을 통해 HBE-RoboCAR의 메인 디바이스와 통신하여 장비를 제어하

는 방식으로 구성되어 있습니다.

Top Connector


+5V - - +5V Power

+5V - - +5V Power

+5V - - +5V Power

+5V - - +5V Power

+3.3V - - +3.3V Power

+3.3V - - +3.3V Power

+3.3V - - +3.3V Power

+3.3V - - +3.3V Power

N.C. - - Not Connector

Battery Power - - Battery Power(+11.1V)

RXD1 27 RD2 UART Receive 1

Battery Power - - Battery Power(+11.1V)

TXD1 28 PD3 UART Transmit 1

RXD0 2 PE0 UART Receive 0

N.C. - - Not Connector

TXD0 3 PE1 UART Transmit 0

GND - - GND

GND - - GND

GND - - GND

GND - - GND

Bottom Connector


+5V - - +5V Power

+5V - - +5V Power

+5V - - +5V Power

+5V - - +5V Power

+3.3V - - +3.3V Power

+3.3V - - +3.3V Power

+3.3V - - +3.3V Power



34

+3.3V - - +3.3V Power

GPIO1 29 PD4 GPIO PD4

GPIO2 14 PB4 GPIO PB4


GPIO4 17 PB7 GPIO PB7


GPIO6 58 PF3 GPIO PF3


N.C - - Not Connector

GND - - GND

GND - - GND

GND - - GND

GND - - GND




개발 환경

03 개발 환경

HBE-ROBOCAR

User’s Manual

&

Lab Guide

3. 개발 환경

AVR MCU를 사용하기 위해서는 이를 설계하기 위한 개발 환경이 필요하게 되는데

AVR 디바이스를 공급하고 있는 ATMEL사에서는 AVR Studio라는 개발환경 소프트웨어

를 제공하고 있습니다. 다음에 AVR Studio를 인터넷에서 다운로딩 받아 개발용 PC에

설치하는 과정을 설명하고 있습니다.

AVR Studio는 AVR 설계에 필요한 코드 작성, 컴파일, 다운로드 등 모든 기능을 하나

의 소프트웨어에서 제공하는 통합 개발 환경을 제공하고 있습니다. 다음의 그림은

AVR Studio를 실행하고 있는 모습을 보여 주고 있습니다.



36

[그림 3-1] AVR Studio

3.1 개발 환경 다운로드

이 절에서는 AVR 마이크로컨트롤러 개발환경을 구축하기 위해, 개발 툴들을 인터넷에

서 내려받고, 설치하는 과정을 설명하겠습니다.

1) AVR Studio 툴 내려받기

Step1

AVR Studio는 Atmel사에서 제공하는 무료 소프트웨어로 Atmel 사의 홈페이지

(http://www. atmel.com) 에서 다운로드 받을 수 있습니다.

소프트웨어 다운로드를 위해 다음의 링크를 웹브라우저에서 입력하면 다음의 그림 같




개발 환경

이 AVR Studio 4 다운로드를 위한 메뉴가 표시됩니다.

다운로드 링크 : http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725

[그림 3-2] AVR Studio 4 다운로드 Step1

화면상의 Software 메뉴의 두 번째 아이콘을 선택합니다.



38

Step2

[그림 3-3] AVR Studio 4 다운로드 Step2

화면상의 모든 항목을 기록합니다. 여기에서 국내에 해당되지 않는 항목과 제일 아래의 두개의 항목은 아래와 같이 기입하고 Click to download 버튼을 선택합니다.




개발 환경

Step3

그림과 같이 모든 항목의 입력이 정상적으로 되었다면 다음 화면으로 넘어가며 항목

중 빠진 항목이 있으면 그 항목을 입력하라는 창이 나타납니다. 화면에서 Here라고 된

파란 글씨를 선택하면 프로그램을 저장하는 창이 표시되며 저장 버튼을 선택하여 원

하는 디렉토리에 프로그램을 저장합니다.

[그림 3-4] AVR Stduio 4 다운로드 Step 3

2) Win AVR 내려받기

ATMEL사에서 제공하는 AVR Studio는 C/C++ 코드에 대한 컴파일러를 제공하지 않습

니다. 이를 위해서 C/C++컴파일러를 무료로 제공하는 WinAVR를 다운로드하는 과정이

필요하게 됩니다. 이 프로그램은 http://sourceforge.net/projects/winavr 에서 다운로드

받을 수 있습니다.



40

Step 1

아래의 홈페이지 주소를 웹브라우저에 입력하여 해당 홈페이지를 로딩합니다.

다운로드 링크 : http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=68108

화면에서 Last File Release 항목의 다운로드 아이콘을 선택합니다.

[그림 3-5] WinAVR 다운로드 Step 1

Step 2

다음과 같이 WinAVR의 최신 소프트웨어 버전을 화면에 표시하면 프로그램 링크를 선

택하여 프로그램을 다운로드 합니다.




개발 환경




42

Step 3

사용하고 있는 웹브라우저에 따라 파일이 다운로드 되지 않고 다음 그림과 같이 나타

날 경우 그림과 같이 보안탭을 선택하고 나타나는 메뉴에서 파일 다운로드를 선택합

니다.





개발 환경

3.2 개발 환경 설치

1) AVR Studio 설치

위의 과정에서 다운로드한 AVR Studio 설치 파일을 실행합니다. 처음 단계에서 아래와

같은 초기 화면이 표시됩니다. 다음을 선택하고 License Agreement 화면에서 Accept

항목을 선택한 후 다음을 선택합니다.

[그림 3-8] AVR Studio install Step 1



44

설치 경로를 설정하는 화면에서 소프트웨어 설치 경로를 지정합니다. 별도의 이유를

제외하고 기본 경로로 설치합니다. 다음 과정으로 AVR Studio 사용시 이용하게 되는

USB 포트를 이용하는 프로그램 케이블에 대한 드라이브를 설치 할 것인지를 체크하

는 메뉴입니다. 가능하면 설치를 선택합니다.





개발 환경

이제 설치에 대한 모든 설정항목이 완료되었고 설치를 진행함을 알리는 화면이 표시

됩니다. 다음을 선택하면 설치가 진행 되는 것을 볼 수 있다. 설치에는 수분의 시간이

걸립니다.




46

모든 설치가 완료되었음을 알리는 화면이 표시됩니다. 종료 버튼을 선택하면 설치 프

로그램이 종료됩니다.





개발 환경

2) WinAVR 설치하기

위의 다운로드 과정에서 준비한 WinAVR 설치 프로그램을 실행합니다. 초기 설치 화

면에서 설치시 표시될 언어를 선택하는 화면이 표시됩니다. Korean을 선택하고 확인

버튼을 누르고 이제 WinAVR 의 설치를 시작한다는 화면이 표시되면 다음을 선택합니

다.

[그림 3-12] WinAVR install Step 1



48

WinAVR에 대한 라이센스와 관련된 내용을 소개하는 화면이 표시되는데 GNU(GNU is

Not UNIX)라이센스에 동의를 구하는 화면으로 동의를 선택합니다. 설치 경로를 지정하

는 화면이 나타나는데 특별한 경우를 제외하고 기본 설치 경로를 사용합니다.





개발 환경

다음 단계는 설치한 구성요소를 지정하는 화면으로, 기본으로 설정된 것과 같이 모든

항목을 선택합니다. 설치를 선택하면 프로그램이 설치되는 과정을 볼 수 있고 설치는

수분의 시간이 소요 됩니다.




50

모든 프로그램 설치가 완료되는 화면에 설치가 종료되었음을 알리는 화면이 표시되는

데 마침을 선택하여 설치 프로그램을 종료합니다. 윈도우의 시작 메뉴의 프로그램 메

뉴에서 Atmel AVR Studio 와 WinAVR 프로그램 메뉴가 추가된 것을 확인하여 프로그

램이 정상적으로 설치된 것을 확인합니다.


AVR 설계를 위한 프로그램의 설치가 완료되었으며 설치한 프로그램을 실행하여 프로

그램 사용법을 따라해 봅니다.




개발 환경

3.3 AVR Studio 처음 실행

이 절에서는 Atmel사의 AVR Studio를 처음 사용하는 사용자를 위해 간단한 예제를 이

용하여 작성한 코드를 컴파일하고 이를 장비에 프로그램하는 과정을 진행 하도록 하

겠습니다.

시작메뉴의 프로그램 메뉴에서 Atmel AVR Tools에서 AVR Studio4를 선택하여 프로그램

을 실행합니다. 프로그램 초기화면에는 AVR Project를 생성하거나 이미 만들어진 프로

젝트를 오픈하는 화면이 표시되는데 New Project를 선택하여 다음 과정으로 진행합니

다.

[그림 3-16] AVR Studio 실행



52

다음 과정에서는 Project 생성에 필요한 항목을 지정하는 화면으로 AVR Studio에서는

Atmel AVR Assembler 만을 기본 코드로 지원합니다. 설치 과정에서 WinAVR을 설치할

경우 AVR GCC라고 하는 C 코드를 지원하는 컴파일러를 사용할 수 있게 되며, 이 책

에서는 AVR GCC를 사용하도록 하겠습니다. Project name을 입력하고 생성할 프로젝트

를 별도의 폴더에 저장하기 위해 Create folder 를 선택합니다. Initial file의 이름을 입력

하고 프로젝트를 저장할 폴더를 Location에 입력합니다. 다음 항목에서는 디버깅에 사

용할 하드웨어와 디바이스를 선택하는 화면에서 JTAG ICE와 디바이스는 ATmega128

을 선택합니다.

[그림 3-17] AVR Studio 프로젝트 생성

기본 프로젝트 생성을 완료하면 AVR Studio 메인화면이 표시됩니다. 화면에는 공란의

Getting_Start.c파일이 표시됩니다. 여기에 다음과 같이 코드를 입력합니다.




개발 환경

[그림 3-18] Example source

코드 입력이 끝났다면 Build 메뉴의 Build 항목을 선택하여 코드를 컴파일 및 프로그램

파일을 생성하는 과정을 수행하도록 합니다. 코드 중에 틀린 부분이 있을 경우 아래의

메시지 창에 에러를 표시하게 되는데, 해당 에러를 더블 클릭할 경우 해당 에러 위치

로 이동하므로 이를 참고하여 코드를 수정합니다.

Build가 정상적으로 수행되었다면 이제 만들어진 프로그램 코드를 다운로드하는 과정

을 진행합니다.

[그림 3-19] AVR Programmer Connect 1



54

그림과 같이 Con이라고 표시된 아이콘을 선택하면 AVR 디바이스를 프로그램하기 위

해 사용할 프로그래머를 선택하는 화면이 나타납니다.

[그림 3-20] AVR Programmer Connect 2

그림과 같이 Plaform으로 STK500 or AVRISP를 선택하고 프로그래머가 연결된 포트를

선택하고 Connect를 선택합니다.

[그림 3-21] Program Download




개발 환경

Device를 ATmega128로 선택하며 Programming mode를 ISP mode로 선택합니다. 앞의

Build 과정에서 프로그램 다운로드에 필요한 HEX파일이 생성되었는데 이 파일은 프로

젝트 폴더에 있는 default라는 폴더에 만들어 집니다. 이 파일을 Flash 항목에 입력하

고 프로그램 버튼을 누르면 프로그램 다운로드가 진행됩니다. 프로그램 다운로드가 완

료되면 아래의 메시지 창에 다운로드가 정상적으로 완료되었음을 알려 줍니다.

[그림 3-22] AVR Device Fuses

이제 한 과정이 더 남았는데 AVR Device의 설정을 위한 Fuse과정을 수행해야 합니다.

이 과정은 AVR Device의 동작 환경을 설정하는 항목입니다. 그림과 같이 항목들을 설

정합니다. 제일 아래 한 개의 항목을 위 그림과 같이 설정합니다. 설정 후 program 버

튼을 눌러 설정된 정보를 프로그램 합니다.

이런 방법으로 AVR Studio를 사용하여 소스를 설계하고 장비를 제어할 수 있습니다.



56

04 부록

HBE-ROBOCAR

User’s Manual

&

Lab Guide

4. 부록

4.1 Bluetooth Module 연결

본 장비에서는 본문에서 설명한 여러 확장 모듈 이외의 Bluetooth 모듈을 이용한 제어

실험도 지원해 주고 있습니다. 따라서 PC 와 장비간에 Bluetooth 모듈을 통해 무선으

로 장비의 센서 데이터를 전달 받거나 동작을 제어할 수 있습니다. Bluetooth 모듈은

PC 장착용으로 모듈과 HBE-RoboCAR 장착용으로 2가지 모듈이 한 셋트로 구성되어

있습니다. 또한 초기 판매 시 두 모듈의 설정이 완료된 상태로 납품이 되며, 전원만

공급하면 두 모듈이 자동으로 연결되어 동작 대기상태를 유지하게 됩니다. 여기에서는

Bluetooth모듈의 사양 및 설정 작업을 설명하도록 하겠습니다.

4.2 사양

주파수 대역 : 24GHz ISM Band

수신 감도 : -83dBm (Typical)

송신 출력 : +2dBm (Typical)

전원 : 3.3V

통신 속도 : F/W v1.3 => 1,200 ~ 115,200 bps




부록

4.3 제품 사진

4.4 동작 구성

4.5 Bluetooth 설정 방법

1) HBE-Bluetooth Master는 PC에, HBE-RoboCAR Bluetooth모듈은 로보카에 장

착합니다.

2) 우선 PC에 연결한 HBE-Bluetooth Master부터 설정하기 위해, 내 컴퓨터 속성

-> 하드웨어 ->장치관리자에서 Bluetooth모듈의 COM포트를 확인합니다.



58

3) 하이퍼 터미널 프로그램을 실행합니다.

(시작 -> 프로그램 ->보조프로그램 -> 통신->하이퍼 터미널 실행)

4) “새 연결“ 창이 뜨면, 연결 이름을 확인하기 쉽게, “Bluetooth A” 로 정해줍니

다.




부록

5) “연결대상” 창에서 아까 확인한 HBE-Bluetooth Master의 COM포트를 선택해

줍니다.

만약, 하이퍼 터미널을 처음 실행 하신 경우, 모뎀설정 창이 나타나는데, 아무

값이나 적어 확인을 누르시면 됩니다.



60

6) 설정할 COM포트의 등록정보 창이 뜨면, 비트/초(B) 는 기존에 사용하던 값(보

통 9600 또는 115200 bps)으로, 흐름제어는 없음으로 설정합니다.

7) 아래 그림과 같이 속성 창을 열어서, 설정 탭으로 이동합니다. “ASCII 설정” 버

튼을 실행시켜, ”입력된 문자를 터미널 창에 표시” 메뉴를 체크합니다.




부록

8) 여기까지 설정하셨으면, 하이퍼 터미널 하얀 창에 커서가 깜박이는 것을 볼 수

있습니다. 여기서, 대문자로 “AT” 라고 키보드로 입력하시고 엔터키를 누르시

면, ”OK” 라는 글씨가 화면에 나타납니다. 그러면 기본적인 설정은 끝났습니다.

(만약, ERROR 글씨가 나와도 다시 한번 입력해 보시기 바랍니다.)

9) 우선, HBE-Bluetooth Master 모듈의 모든 동작을 멈추기 위해

“AT+BTCANCEL”명령을 사용합니다.

(ERROR가 나온다면, 동작중인 명령이 없거나, 일시적인 에러입니다.)

10) 하이퍼 터미널 창에서 다음의 명령을 입력해 보시면, HBE-Bluetooth Master

의 주소, 장치 명, 동작모드, 현재상태, 인증 및 암호화 플래그에 대한 보실 수

있습니다.

명령 : AT+BTINFO? (입력 후 엔터)

결과(예) : 00066E15F78F,FB155v1.3-h,MODE2,PENDING,0,0

OK



62

11) BlueTooth 모듈를 자동접속/통신하기 위한 설정을 시작하겠습니다.

만약, 현재 Bluetooth모듈의 동작모드가 명령대기 상태인 MODE0 가 아니라면,

“AT+BTMODE,0 “ 명령으로 동작모드를 변경합니다.

이어서, 하이퍼 터미널에서 “AT+BTSCAN” 명령을 입력합니다.

HBE-Bluetooth Master 는 검색대기 및 접속대기 상태가 됩니다.

12) 이제는 HBE-USB TO Serial 모듈을 PC와 HBE-RoboCAR Bluetooth모듈에

연결합니다. 그리고 2번부터 11번까지의 과정을 실행해 줍니다.

13) “AT” 명령이 입력해서 HBE-RoboCAR Bluetooth 가 정상적으로 동작하는지

확인합니다.

14) HBE-RoboCAR Bluetooth 에서 “AT+BTINQ?” 명령을 입력합니다.

이 명령은 주변의 BlueTooth 장비를 검색합니다. 반드시 검색완료를 나타내는

OK메시지가 나올 때까지는 다른 명령은 입력하면 안됩니다.

예 ) 명령 : AT+BTINQ? (엔터)

결과 : 001A8AF6C5BD,SPH-V9850(71**),100204 (<- 핸드폰)

00066E15F78F, FB155v1.3-h,001F00 (모듈 A)

(너무 늦게 AT+BTINQ? 명령을 입력하면, HBE-Bluetooth Master가 검색되지

않으므로, 이때는 HBE-Bluetooth Master에서 AT+BTSCAN 명령을 다시 실행해

줍니다.)




부록

15) “OK” 글씨가 뜨면, 검색이 완료되었다는 뜻입니다. HBE-Bluetooth Master에

접속하기 위해

“ATD”+”HBE-Bluetooth Master주소” 명령을 입력합니다.

“CONNECT HBE-Bluetooth Master주소” 와 같이 결과가 나오면 성공입니다.

16) 지금은 모드설정부터 해야 하기 때문에, 접속을 끊기 위한 명령

“+++”, ”ATH ” 를 입력합니다.

예) “+++”입력 -> “OK”확인 -> ”ATH ”입력 ->”OK”확인

17) “AT+BTINFO?” 명령으로 현재상태가 STANDBY(대기상태) 인지 확인합니

다. 그 후, 최근에 접속했던 장비의 접속을 대기하는 SLAVE 모드로 설정하기

위한 명령 ”AT+BTMODE,2”을 입력합니다.

18) “OK”를 확인한 후, HBE-Bluetooth Master을 제어하는 하이퍼 터미널 창으

로 돌아옵니다.



64

19) “AT”명령으로 HBE-Bluetooth Master를 테스트한 후, 작업 중지 명령

“AT+BTCANCEL” 를 입력합니다.

20) 이제 HBE-Bluetooth Master를 최근에 접속된 장비에 접속을 시도하는

MASTER 모드를 설정하기 위한 명령 ”AT+BTMODE,1” 를 입력합니다.

21) 이제 모든 설정이 끝났습니다. 다음부터 HBE-Bluetooth Master와 HBE-

RoboCAR Bluetooth 는 전원이 다시 인가되거나, 리셋(ATZ명령)을 하게 되면

서로 통신하려 할 것입니다.




부록

4.6 Bluetooth 모듈 통신 속도 변경

1) 만약, 통신속도를 변경하고 싶으면, AT+BTUART명령을 사용해야 합니다.

BlueTooth 모듈은 전원이 인가되자마자 서로 통신을 하려 하기 때문에, 사용자

가 직접 접속을 끊어 주어야 합니다. BlueTooth 모듈 A에서 다음과 같이 입력

합니다.

2) “AT+BTINFO?” 명령으로 현재 상태가 STANDBY 인지 확인합니다.

3) 전송속도를 바꾸는 명령은 “AT+BTUART, 전송속도, 패리티비트, 스톱비트”

입니다. 전송속도는 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 에

서 선택하면 되고, 패리티비트와 스톱 비트는 N 과 1 로 통일하면 됩니다.

예 ) AT+BTUART,115200,N,1

4) 설정이 끝났으면, 소프트 리셋 명령인 “ATZ” 를 입력합니다.

하지만 아무리 기다려도 “OK” 메세지는 나오지 않습니다. 통신속도가 변경되었

기 때문에, 하이퍼 터미널의 전송속도도 변경해줘야 합니다.



66

하이퍼 터미널를 그림과 같이 연결을 끊은 다음. 속성창의 구성을 실행시킵니다.

포트설정 창에서 비트/초(B)를 변경한 속도로 바꾸어 준 후, 다시 하이터 터미널

을 연결합니다.

5) “AT” 명령을 입력하시면 BlueTooth 모듈이 동작하는 것을 볼 수 있습니다.

6) BlueTooth 모듈 2대 모두 끝마치게 되면, 변경하신 전송속도로 두 모듈이 통

신하게 됩니다.



부록

4.7 장치 이름 변경

AT+BTNAME=변경하고자 하는 이름

Date post:	07-Jul-2018
Category:	Documents
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HBE-Robocar User%5C%27s Guide V11-081222

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