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파이파이 키트

파이썬과 친해지기

과정 목표

파이썬 개발 환경 설치하기

파이썬 기초 문법에 대해 알아보기

파이파이 키트와 파이썬에 대해 알아보기

파이썬 코드를 IoT 보드에 업로드하여 간단한 동작 구현해보기

파이썬 IoT보드와 함께하는

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저작권 안내

본 자료는 ㈜네패스 코코아팹에 의해 수정‧번역‧작성되었으며, 소유권 또한 ㈜네패스 코코아팹에 있습니다.

해당 자료는 소유권자의 허가 없이 무단으로 수정‧삭제‧배포할 수 없으며, 교육적 목적 외 상업적인 용도로

사용을 금지합니다.

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IoT 보드와 파이썬에 대해 알아봅시다.

실습

파이썬과 피지컬 컴퓨팅

피지컬컴퓨팅으로 파이썬 입문하기

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컴퓨터의 구조

아래 그림을 보고, 컴퓨터를 사용하기 위해 필요한 것들은 무엇이 있을지 말해볼까요? (ex. 마우스)

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입력장치와 출력장치

메인보드

사람의 뇌 역할을 하는

입력장치

명령을 입력할 때 사용하는

출력장치

결과를 출력시킬 때 사용하는

이렇게만 준비하면 컴퓨터를 잘 사용할 수 있을까요?

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컴퓨터 비전과 모빌리티의 융합

컴퓨터로 원하는 일을 하기 위해서는 소프트웨어와 하드웨어가 필요합니다.

하드웨어

소프트웨어

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소프트웨어와 하드웨어

기계의

하드웨어

사람의 육체

기계의

소프트웨어

사람의 생각

우리의 뇌는 목이 마르면 ‘목이 마르다, 물을 먹고 싶다’는 생각을 하고, 몸에게 컵에 물을 받아 마시라는 명령을 내리게 됩니다.

여기서

몸에게 내리는 뇌의 명령은 기계의 소프트웨어(SW)

명령대로 움직이는 우리의 몸은 기계의 하드웨어(HW)

와 같습니다.

즉 우리 주변에 있는 다양한 기계와 로봇, 컴퓨터, 제품들은 모두 하드웨어와 소프트웨어를 통해 동작한다는 사실을 알 수 있습니다.

Point

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소프트웨어 코딩

소프트웨어 코딩이란 컴퓨터나 기계에게 내려줄 명령을 작성하는 것을 말합니다.
컴퓨터와 기계는 우리가 일상에서 사용하는 언어를 이해하지 못합니다.
그렇기 때문에 컴퓨터와 기계가 이해할 수 있는 언어(프로그래밍언어)와 규칙(문법)을 지켜 명령을 작성 해야합니다.

블록 코딩

텍스트 코딩

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피지컬 컴퓨팅

선풍기의 뇌

선풍기의 입력장치

선풍기의 출력장치

메인보드

선풍기의 소프트웨어

스위치

모터

스위치를 누르면 모터가 회전한다

누르지 않으면 모터가 멈춘다

“

”

휴대용 선풍기

하드웨어를 만들고, 소프트웨어를 코딩해 기계장치를 만드는 과정

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마이크로 컨트롤러 보드

휴대용 선풍기를 만들기 위해서 사진과 같은 메인보드가 필요할까요?

가격이 비쌈

휴대용 선풍기의 메인보드로 쓰기엔 기능이 너무 뛰어남

무거움

흠.. 휴대용 선풍기에 사용하기 딱 좋은

저렴하고, 가볍고, 적당한 기능의 메인보드 없을까요?

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마이크로 컨트롤러 보드

마이크로 컨트롤러 보드는 아주 작은 컴퓨터 메인보드입니다.
마이크로 컨트롤러 보드를 활용해 로봇, 드론, 3D 프린터 등 다양한 제품들을 만들 수 있습니다.

마이크로

컨트롤러

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디지털과 아날로그

우리가 사용하고 있는 하드웨어(부품)들은 모두 디지털 또는 아날로그의 특성을 가지고 있습니다.

디지털

상태가 2가지

아날로그

상태가 여러가지

버튼은 눌림 / 눌리지 않음

두가지 상태를 가지고 있기 때문에 디지털!

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하드웨어 구별하기

1단계

입력장치 · 출력장치

구분하기

2단계

디지털 · 아날로그

구분하기

볼륨 스위치는 입력장치,

볼륨의 상태는 여러가지이 때문에 아날로그,

따라서 아날로그 입력장치로 구분합니다.

볼륨 제어 스위치

조명은 출력장치,

색상의 상태는 여러가지이 때문에 아날로그,

따라서 아날로그 출력장치로 구분합니다.

다양한 색상의 조명

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IoT 보드 하드웨어 인터페이스(1/2)

USB Jack(코딩용)

전원 연결부

전원 연결 부의 USB 포트는 전원 공급 시 사용하며, 코딩 시 사용할 수 없습니다.

코딩 시 사용하는 USB Jack입니다.

리셋 버튼

장치를 재부팅(재실행)할 때 사용합니다.

아날로그 입력핀

아날로그 출력

디지털 입력

디지털 출력

은 모든 핀에서 가능합니다.

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IoT 보드 하드웨어 인터페이스(1/2)

각 핀의 용도에 따라 입력 또는 출력 장치를 연결해야 합니다.

S(Signal)	부품에 명령을 전달하는 핀
V(Volt)	+ 전기를 공급하는 핀
G(Ground)	- 전기를 공급하는 핀

IoT 보드

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IoT 보드 사양

실습에서 사용할 IoT 보드의 하드웨어 사양합니다.

사양	설명
마이크로컨트롤러	Xtensa® Dual-Core 32-bit LX6 마이크로컨트롤러
주 클럭 속도	최대 240 MHz
외부 플래시 메모리	4MB (32 Mbit) 플래시 메모리
RAM	520KB SRAM
Wi-Fi	802.11 b/g/n 2.4GHz Wi-Fi
블루투스	Bluetooth v4.2 BR/EDR 및 BLE
핀 개수	38개 핀 (GPIO, UART, SPI, I2C, PWM 등)
ADC	12-bit SAR ADC 최대 18개 채널
DAC	8-bit DAC
UART	3개 UART (UART0, UART1, UART2)
SPI	4개 SPI (SPI, HSPI, VSPI, SPI-Master)
I2C	2개 I2C (I2C0, I2C1)
PWM	16개 PWM 핀 (GPIO 핀 사용)
SD 카드 인터페이스	지원
USB 인터페이스	USB-UART 변환기 내장 (Micro-USB 포트)
작동 전압	2.2V~5.0V (권장)
작동 전류	평균 80mA ~ 240mA (Wi-Fi 활성화)
작동 온도 범위	-40°C ~ 85°C

무선

통신

전압

전류

안전을 위해 유의해주세요!

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파이썬이란

귀도 반 로섬

네덜란드 출신 프로그래머 귀도 반 로섬이 고안한 인터프리터 언어
비전공자들이 사용하기 쉬운 프로그래밍 언어 중 하나
구글, 페이스북, 넷플릭스, 인스타그램 등 많은 IT 기업들이 파이썬을 활용 중
현재 가장 많이 활용되고 있는 프로그래밍 언어 (1위: 파이썬, 2위: C언어)

출처 : TIOBE INDEX

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파이썬의 장‧단점

간결하고 읽기 쉬운 문법 파이썬은 들여쓰기를 통해 코드 블록을 구분하므로, 코드가 깔끔하고 읽기 쉽습니다.	실행 속도 파이썬은 인터프리터 언어이므로 컴파일 언어에 비해 실행 속도가 상대적으로 느릴 수 있습니다.
플랫폼 호환성 다양한 운영체제에서 실행할 수 있습니다.	모바일 및 게임 어플리케이션에 부적합 파이썬은 모바일 컴퓨팅과 게임 개발에 대한 지원이 상대적으로 약합니다.
다양한 라이브러리 지원 라이브러리의 선택 범위가 광범위하여 다양한 작업을 손쉽게 수행할 수 있습니다.
다양한 분야의 확장성 웹 개발, 데이터 분석, 인공지능, 머신러닝 등 다양한 분야에서 활용이 가능합니다.

장점

단점

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파이썬의 활용 분야

백앤드

웹개발

데이터

과학

인공지능

머신러닝

업무

자동화

사물

인터넷

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파이썬의 특징

공백과 들여쓰기를 사용해 코드 블록을 구분하는 문법 채용합니다.
인터프리터 사용하는 언어로 인터프리터의 특징을 가집니다.

�	컴파일러 (Compiler)	인터프리터 (Interpreter)
정의	전체 프로그램을 읽어 한 번에 기계어로 변환하여 실행	한 줄씩 프로그램을 읽어서 해당 줄을 즉시 실행
속도	변환 후에는 기계어로 실행되기 때문에 실행 속도가 빠름	각 줄을 실행 전 해석하는 과정이 필요, 실행 속도가 상대적으로 느림
디버깅	전체 코드가 한 번에 컴파일되기 때문에 디버깅이 어려움	한 줄씩 실행하기 때문에 오류가 발생한 시점과 위치를 쉽게 알 수 있어 디버깅이 용이
사용 언어	C, C++, Java 등	Python, Ruby, JavaScript 등

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IoT보드로 파이썬 실습을 할 수 있도록 컴퓨터에 실습 환경을 설치해봅시다.

실습

파이썬과 피지컬 컴퓨팅

실습 환경 설치하기

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Thonny (통합 개발 환경, IDE)

Thonny는 초보자와 교육적 환경을 대상으로 설계된 파이썬용 통합 개발 환경입니다.
Thonny를 활용해 파이썬으로 다양한 마이크로 컨트롤러 보드를 제어할 수 있습니다.

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Thonny 설치(1/4)

Thonny를 설치하기 위해 홈페이지( https://thonny.org/ )에 접속합니다.

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Thonny 설치(2/4)

실습 PC에 해당하는 운영체제를 선택합니다.

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Thonny 설치(3/4)

다운로드 받은 설치파일을 실행하여 설치를 진행합니다.(현재 최신 버전 - 4.1.4 버전)

3

설치파일

클릭

1

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3

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5

6

7

thonny-4.1.4.exe

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Thonny 설치(4/4)

설치가 완료되었습니다. 바탕화면 생성된 바로가기 아이콘을 통해 프로그램을 실행합니다.

4

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IoT 보드 연결

실습 PC

USB 케이블

IoT 보드

PC와 IoT 보드를 USB 케이블로 연결해 줍니다.
IoT 보드에 전원이 들어오면 정상입니다.

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IoT 보드 장치 확인

장치가 올바르게 인식되었다면 IoT 보드 연결 시 장치관리자에서 COM포트 번호가 보입니다.

※ 장치가 올바르게 인식되지 않을 경우, 다음 절차를 따라 드라이버(CP210x)를 설치

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장치 드라이버(CP210X) 설치

장치드라이버를 설치하기 위해 홈페이지(https://www.silabs.com/developers/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers)에 접속합니다.

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장치 드라이버(CP210X) 설치

메뉴의 다운로드를 클릭 후, CP210x windows Drivers를 클릭하여, 장치드라이버 설치파일을

다운로드 받습니다.

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장치 드라이버(CP210X) 설치

압축을 해제한 후, CP210xVCPInstaller_x64.exe 파일을 실행하여 장치 드라이버 설치를

진행합니다.

4

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Thonny (파이썬 IDE) 환경 설정

[보기] – [TODO], [쉘], [파일]을 체크합니다.

프로그래밍 효율을 높이기 위해 인터페이스(기능창)을 설정하는 과정입니다.

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Thonny (파이썬 IDE) 환경 설정 – 펌웨어 설치(1/5)

[실행] – [인터프리터 환경설정]을 클릭합니다.

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Thonny (파이썬 IDE) 환경 설정 – 펌웨어 설치(2/5)

상단 이미지 안내에 따라 마이크로 컨트롤러 보드 및 포트를 선택해줍니다.

※ COM 포트 번호는 앞서 장치관리자에서 확인한 번호로 선택합니다.

3

1

2

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Thonny (파이썬 IDE) 환경 설정 – 펌웨어 설치(3/5)

Install or update MicroPython을 클릭 후 사진과 같이 포트, 보드, 버전을 선택 후 설치 버튼을 클릭해 펌웨어 설치를 진행합니다.

※ version은 가장 상단에 있는 최신 버전을 설치합니다.

4

1

2

IoT 포트 선택

ESP32 선택

Espressif ESP32 선택

최신 버전 선택

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Thonny (파이썬 IDE) 환경 설정 – 펌웨어 설치(4/5)

펌웨어 설치가 완료되었다면 닫기 버튼을 클릭해 펌웨어 설치 과정을 종료합니다.

※ 펌웨어 설치는 최초 1회만 진행하면 됩니다. (매 수업 진행 X)

※ 설치 실패 시 수동 설치 과정을 진행해주세요.

5

메모리 삭제

펌웨어 설치 중

완료!

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Thonny (파이썬 IDE) 환경 설정 – 펌웨어 설치(5/5)

사진과 같이 MicroPython 장치가 인식되었다면 펌웨어가 정상적으로 설치된 것입니다.

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