[아두이노] Serial 통신 때 String 사용

IOT/아두이노|2019. 5. 11. 09:00

[아두이노] Serial 통신 때 String 사용

오늘은 간단히 Serial 통신을 할 때 String으로 접근하는 방법을 알아보고자 합니다. 지금까지는 간단히 Sensor의 값을 Serial 통신을 통해 값을 전송할 때는 하나의 값만 주고 받아 왔습니다. 조이스틱에서는 두개의 x,y값을 만들어 내지만 이것 역시 간단히 하나씩 키 값으로 해서 전송해 왔는데 이제는 여러개의 값을 한번에 전송하고 그 값을 수신하는 쪽에서 분리해 내는 과정을 설명하면 좋을 것 같아서 오늘 Post 주제로 결정했습니다. 대부분 실험이 한개의 데이터만 Serial 통신에 주고 받기 때문에 필요 없을 수 도 있지만 한번은 접해 놓으셔야 나중에 필요하실 때 기억해 내서 활용 할 수 있으니깐 한번은 접해 보셨으면 합니다. 이제부터서 String에 대해 이야기를 하겠습니다.

1. Serial 통신 함수

[시리얼 통신]

  • Serial.begin(9600) : 시리얼 통신 시작(9600 통신속도)
  • Serial.println(값) : 시리얼모니터 출력
  • Serial.available() : 시리얼통신으로 데이터가 들어놨는지 상태 확인
  • Serial.read() : Int형으로 데이터를 읽음

[Bluetooth(SoftwareSerial 통신)]

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#include <SoftwareSerial.h>
  • SoftwareSerial mySerial (rx, tx) : 소프트시리얼 객체선언(rx(수신), tx(전송))
  • mySerial.begin(9600) : 시리얼 통신 시작(예로 9600 통식속도를 사용해 봤네요.)
  • mySerial.println(값) : 데이터 전송
  • mySerial.read() : Int형으로 데이터를 읽음

[기본소스]

Serial 통신

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void setup() {
  Serial.begin(9600);    //시리얼 통신 9600 통신속도로 시작
}
void loop() {
   
  if (Serial.available() > 0) { //데이터가 수신되는지 확인
    char ch = Serial.read(); //1byte 읽음
    Serial.println(ch); //1byte 읽은거 출력
  }
}

SoftwareSerial 통신

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#include <SoftwareSerial.h>
 
const int rx = 2; //Bluetooth TX 핀
const int rx = 3; //Bluetooth RX 핀
SoftwareSerial mySerial (rx, tx) : 소프트시리얼 객체선언(rx(수신), tx(전송))
 
void setup() {
  mySerial.begin(9600);    //시리얼 통신 9600 통신속도로 시작
}
void loop() {
   
  if (mySerial.available() > 0) { //데이터가 수신되는지 확인
    char ch =mySerial.read(); //1byte 읽음
    mySerial.println(ch); //1byte 읽은거 출력
  }
}

기본 동작은 Serial.read() 함수로 1byte씩 읽어와 다시 시리얼모니터로 1byte을 출력하는 방법은 예전에 post로 설명을 했었습니다. 복습차원으로 다시 한번 살펴 봐 주세요. 그리고 Bluetooth의 SoftwareSerial 통신도 Serial에 mySerial로 작명한 Serial 객체변수명으로 접근하는데 기본 함수명과 동작은 동일합니다. Serial 통신을 할 수 있으면 SoftwareSerial로 Bluetooth 통신도 할 수 있겠죠.

복습이 끝났다면 본격적으로 사용할 String 대해서 살펴보도록 하죠.

2. String 함수

아두이노 공식 홈페이지에 가면 String 함수들이 나열 되어 있습니다. 링크된 곳에 가셔서 한번씩 테스트 해보셨으면 합니다.
오늘 post에 사용 할 몇개 String 함수에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

위 링크쪽을 가시면 Serial 통신 시 관련 함수들이 있습니다. 문자열을 Serial 통신을 통해 읽을때 readString(), readStringUntil() 두개의 함수가 있습니다. 둘 다 사용해도 되지만 readStringUntil()함수를 사용합니다.

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if(Serial.available()){
   String inString = Serial.readStringUntil('\n');
}

문자열 변수 선언

  • String inString : 문자열 객체변수 선언

문자열 Serial 통신 읽기

  • Serial.readStringUntil('\n') : '\n' 문자를 만날때까지 문자열을 읽는 함수

문자열 공백 제거

  • String.trim() : 문자열변수안에 공백을 제거

문자열 분리에 사용할 함수

  • String.indexOf('찾을문자') : 문자열에 '찾을문자'가 있는 위치(index) 값을 반환
  • String.indexOf('찾을문자',시작위치) : 문자열의 시작위치에서 시작하고 '찾을문자'가 있는 위치(index) 값을 반환
  • String.substring(시작위치, 종료위치) : 시작~종료위치까지의 문자열을 반환한다. 전체 문자열에서 부분 문자열 추출.

3. 문자열 분리

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String inString = "111,222";
int index1 = inString.indexOf(',');
Serial.println(index1);  

결과 : 3


이렇게 하면 inString에 저장된 "111,222" 문자열에서 ','가 있는 위치값 '3'을 반환합니다. 위치는 0부터 시작하니깐 네번째인 3이 반환됩니다. 혼동하지 마세요. 여기서 ','를 기준으로 "111"과 "222"의 문자열을 분리해 낼려면 substring()함수를 사용하게 됩니다.

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String inString = "111,222";
int index1 = inString.indexOf(',');
int index2 = inString.length();
String inString1 = inString.substring(0, index1);
String inString2 = inString.substring(index1+1,index2);
Serial.println(inString1);  
Serial.println(inString2);  

결과 :
111
222

여기서, 문자열이 숫자면 숫자형으로 변환 시켜야 합니다. 그냥 사용 한다면 문자열이지 숫자형이 아닙니다. 문자열을 숫자형으로 변환 하기 위해서는 다음과 같은 함수를 사용해야 합니다.

  • String.toInt() : 문자열을 정수형으로 변환
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String inString = "111,222";
int index1 = inString.indexOf(',');
int index2 = inString.length();
int inString1 = inString.substring(0, index1).toInt();
int inString2 = inString.substring(index1+1,index2).toInt();
Serial.print(inString1);  
Serial.print('+'); 
Serial.print(inString2); 
Serial.print('='); 
Serial.println(inString2+inString2); 

결과 : 111+222=333

int inString1 = inString.substring(0, index1).toInt();
자료형 변수 = 전체문자열.부분문자열추출.정수형변환;

inString의 문자열 "111,222" 값에서 substing(0,3)함수로 "111"문자열이 추출되고 이 값을 toInt()로 정수형으로 변환 합니다.

substring(from, to)함수의 혼동 주의를 하세요. substring(인자1, 인자2)에서 두 인자는 위치를 가리키지만 정확히 말하면 인자1과 인자2의 의미는 좀 다른 것 같습니다. 문자열이 0부터 시작한다고 했죠. 그러면, 시작 위치가 0부터 하셔야 첫번째 문자 '1'의 값을 가리키게 됩니다. 그런데 뒤에 콤마(,) 문자의 위치를 가리키면 위치값이 3이 됩니다. substring(0,3)의 문자열을 추출하게 됩니다. 이럴 때 3이니깐 4번째 콤마(,)까지 추출되어 나오는 거 아냐 하실 수 있는데 그 전 문자열 index(2)까지의 부분 문자열을 추출합니다. 간혹, 콤마(,)의 위치가 3이니깐 필요한 문자열이 "111"로 index(0~2)의 문자 3개가 필요하니깐 콤마(,) index 값에서 -1을 해서 부분문자열을 추출하려고 잘못된 코딩을 하실 수 있습니다. 처음에는 이런 문제로 시행착오를 거치실 수 있지만 금방 문제의 원인을 찾아서 수정하실 수 있을 꺼에요. 하지만, 실제 실험을 안하고 글을 읽고 상상코딩을 하신다면 이부분을 고려하시고 상상코딩을 하셔야 합니다.

substring(인자1, 인자2)함수가 좀 그렇더군요. 명확하게 인자2를 문자열의 정확한 추출위치 인자 index로 해 놓았다면 좋았을 것을 왜! 이런식으로 표현했는지 아쉬움이 남는 함수입니다. 마지막 널문자를 나타내기 위한 의도인지 아니면 뒤에 인자2는 몇번째 인지를 나타내는 숫자인지 참 모호한 인자인 것 같아요. 나중에 문자열을 좀 더 많은 데이터를 쪼갤때 혼동하실 수 있으니깐 잘 기억해 두세요.

예) String inString = "1,2,3,4,5";

콤마(,)인덱스는

int index1 = inString.indexOf(',');
int index2 = inString.indexOf(',',index1+1);
int index3 = inString.indexOf(',',index2+1);
...

이렇게 각 콤마(,) 문자의 위치를 얻고 이것을 분리해 낼때는
int inString1 = inString.substring(0, index1).toInt();
int inString2 = inString.substring(index1+1, index2).toInt();
int inString3 = inString.substring(index2+1, index3).toInt();
...
이렇게 해야하는데 인덱스 위치를 혼동해서 잘못 위치를 지정하게 될 수 있으니 주의하세요. 혼동을 피하기 위해서는 인자1은 배열 index 위치라고 생각하고 인자2은 문자열의 몇번째 위치라고 생각하시면 될 듯 싶네요. 이게 더 혼동이 될려나 모르겠군요.

indexOf(0,3) 이면 배열[0]에서 문자열 3번째 배열[2]까지의 부분 문자열을 추출한다. 이렇게 전 정리했네요. 아무튼 요상한 함수입니다. 이게 원래는 배열[0]~배열[3]까지 부분 문자열을 추출하는데 마지막 배열[3]은 문자열 끝을 나타내는 널문자가 들어가기 때문에 실제로 문자열 배열[0]~배열[2]까지의 글자가 출력되는지 모르겠지만요. 좀 혼동되는 함수이니깐 주의해서 코딩해 주세요.

이야기가 삼천포로 빠졌지만 계속 이야기를 이여 가겠습니다.

자이로센서와 같은 센서를 사용할 경우 값이 실수형으로 표현될 경우 문자열을 실수형 값으로 전송하게 된다면 다음과 같이 변경하시면 됩니다.

  • String.toFloat() : 문자열을 실수형으로 변환

예) String inString = "111.11,-222.22";

이와 같이 문자열이 주어졌다면

float inString1 = inString.substring(0, index1).toFloat();

결과 : 111.11

이렇게 문자열을 실수형으로 변환하고 그 값을 실수자료형 변수에 저장하게 됩니다.

4. Serial 통신으로 테스트


간단히, 시리얼 모니터로 두개의 실수형 데이터 x,y 값을 Serial 통신을 통해 문자열로 한번에 전송한다고 가정하고 이 두값을 구분하는 문자 콤마(,)로 구분자를 만들어 보낸다고 설정 했습니다. Serial 통신을 통해 문자열을 읽고 그 문자열을 다시 x,y값으로 분리해 내서 각 데이터를 실수형 변수에 저장하고 정상적으로 분리가 되었는지 시리얼모니터로 출력하는 소스입니다.

분리된 문자열이 실수형으로 정확히 변환이 되었는지 확인하기 위해서 간단히 두 실수값을 더한 값을 시리얼모니터로 출력하여 확인합니다.

[소스]

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void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop()
{ 
  if(Serial.available()){
    String inString = Serial.readStringUntil('\n');   
         
    int index_x = inString.indexOf(',');    
    int index_y = inString.length();
    float x = inString.substring(0, index_x).toFloat();    
    float y = inString.substring(index_x+1,index_y).toFloat();
  
    Serial.print(x);
    Serial.print('+');
    Serial.print(y);
    Serial.print('=');
    Serial.println(x+y);
  }
}

[결과]


마무리

오늘은 간단히 Serial 통신으로 여러개의 데이터를 하나의 문자열로 보내지면 그 문자열을 다시 여러개의 데이터로 분리해내는 과정을 실험 하였네요.

이 원리는 다양한 데이터를 측정할 때 그 값을 한번에 전송하는데 사용하면 좋습니다. 예를 들어, MPU6050 자이로센서의 경우는 가속도 x,y,z 온도, 각속도 x,y,z 값으로 총 7개의 데이터를 측정하게 됩니다. 이것을 하나씩 개별적으로 보낸다면 불편하겠죠. 이 데이터 7개를 한번에 보내고 형식에 맞춰 분리하여 원하는 동작 제어를 한다면 편하게 제어 할 수 있게 됩니다.

하나씩 전송하게 되면은 데이터를 읽을 때 x값인지 y값인지 구분해서 읽는 코딩은 좀 복잡해집니다. 하지만 이렇게 문자열로 보내고 문자열로 읽고 해당 x, y값의 위치 문자열에서 분리해 내서 읽게 되면 좀 더 편하게 코딩을 할 수 있습니다. 사실 문자열 Serial 통신을 사용할 경우는 극히 드물지만 참고로 이런게 있다는 것만 알아만 두세요


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