[아두이노] NeoPixel 증흥적 패턴 놀이

[아두이노] NeoPixel 증흥적 패턴 놀이 

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• 온라인 가상시뮬레이터 : https://www.tinkercad.com/
• 참고자료 : https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel (라이브러리)
• 회로도 공개 : https://www.tinkercad.com/things/2aqfGCkQXwm

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오늘은 NeoPixel를 가지고 for문만을 이용해서 즉흥적으로 깜박이는 실험을 해 보겠습니다. 지난 시간에는 패턴을 만들고 그 만들어진 패턴을 변수에 저장하고 그것을 다시 불러와서 출력하는 과정이 좀 복잡하고 어렵게 느껴졌을 거라 생각되네요. 재밌는 NeoPixel를 너무 어렵게 나간것 같아서 원래 예정에 없던 추가 포스트를 작성하게 되었네요. for문 하나를 가지고 여러가지 패턴으로 움직이게 하여 NeoPixel를 가지고 놀아 보도록 합시다.

오늘 제작 할 NeoPixel의 모습입니다.

1. 회로도 구성

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• 준비물 : NeoPixel Ring 24 1개 NeoPixel Ring 12 1개, NeoPixel Jewel 1개, 아두이노우노
• 내용 : 사용 할 NeoPixel를 핀에 맞게 간단히 연결하시오

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아래 그림에서는 NeoPixel Ring 24 짜리는 선을 구별할 수 있지만 NeoPixel Ring 12와 NeoPixel Jewel은 우리가 NeoPixel를 지난 시간분터 계속 연결해왔기 때문에 안보여도 대충 어떤식으로 연결되는지 아실거라고 생각되기에 그 부분은 설명에서 제외하겠습니다. 아래 결과물 동영상에서 제작과정이 잘 나와 있으니깐 참고해 주세요.

선연결은 그리 어렵지 않을꺼에요 Vcc은 Vcc로 Gnd은 Gnd로 각각 서로 연결하시면 됩니다. 그리고 아두이노에서 출력하는 값은 3번 핀으로 Orange 선이 Neopixel의 입력핀으로 연결되고 NeoPixel의 출력핀은 다른 NeoPixel의 입력핀과 연결된다는 점만 구별해 주세요.

2. 코딩

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• 사용함수 : Adafruit_NeoPixel(), neopixel.begin(), neopixel.setPixelColor(), neopixel.show(), neopixel.clear()
• 내용 : 증흥적 다양한 릴레이 동작을 구현해 보자.(랜덤함수로 색을 다양하게 표현)

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함수

• Adafruit_NeoPixel(NeoPixel수, NeoPixelPin, NEO_GRB + NEO_KHZ800) : 생성자함수로 NeoPixel 클래스 객체를 만들때 사용합니다. 몇개의 NeoPixel를 사용하고 어느 핀을 사용할지와 Neopixel 타입을 설정을 하는 함수입니다. 우선 가상시뮬에이터는 이 값을 기본으로 사용하세요.
• neopixel.begin() : 라이브러릴 사용하면 꼭 객체 시작을 알리는 함수가 있죠. 이것도 마찬가지입니다. 사용하겠다고 선언.
• neopixel.setPixelColor(위치, R, G, B) : 색을 나타냅니다. 위와 같은 Neopixel 타입을 설정했을때 RGB의 위치는 이와 같이 결정됩니다. 참고로 타입이 바뀌면 색상 위치도 바뀌니깐 햇갈리지 마세요. 쉽게말해서, 색을 세팅하는 함수입니다.
• neopixel.show() : 색이 세팅한 값을 실제로 보여주라는 함수입니다. Orange선을 통해서 해당 위치에 색이 켜지겠지요.
• neopixel.clear() : 지금까지 켜진 NeoPixel를 초기화하는 함수입니다. 켜진 NeoPixel를 다 꺼지겠지요.

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[기본 소스]

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

const byte neopixelPin = 3; 
Adafruit_NeoPixel neopixel = Adafruit_NeoPixel(43, neopixelPin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  neopixel.begin();  
}

void loop() {  
  for(int i=0;i<43;i++){
    neopixel.setPixelColor(i, 255, 0, 0);    
    neopixel.show();
    delay(100);    
  } 
  neopixel.clear(); 
}

순서대로 NeoPixel에 불이 들어오는지 첨에 이 소스로 돌려주세요.

랜덤 함수로 NeoPixel의 색을 결정하기 위해서 두개의 함수를 더 사용합니다.

randomSeed(analogRead(A0))
random(255)

setup()함수에다가 randomSeed()함수로 A0핀을 난수를 만들 핀으로 사용하겠다고 선언해주시고요.
실제로 RGB는 각각 0~255사이의 값으로 출력되기 때문에 random(255)로 0~255사이의 난수 값을 얻게 됩니다.

[전체 소스]

#include <Adafruit_NeoPixel.h>
const byte neopixelPin = 3; 
Adafruit_NeoPixel neopixel = Adafruit_NeoPixel(43, neopixelPin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  neopixel.begin();  
  randomSeed(analogRead(A0));
}
void loop() { 
  
  //순차적으로 릴레이
  for(int i=0;i<43;i++){ //1씩 증가하니깐 0~42까지 해당 위치에 NeoPixel의 색을 결정
    neopixel.setPixelColor(i, random(255), random(255), random(255));    
    neopixel.show();
    delay(50);    
  } 
  neopixel.clear(); 
  
  //홀수층 릴레이
  for(int i=0;i<43;i+=2){  //0부터 2씩 증가하니깐 홀수 위치에 색을 설정
    neopixel.setPixelColor(i, 0,255,0);
    neopixel.show();
    delay(50);    
  }  
  //neopixel.clear(); 
  
  //짝수층 릴레이
  for(int i=1;i<43;i+=2){ //1부터 2씩 증가니깐 짝수 위치가 되겠죠.
    neopixel.setPixelColor(i, 0,0,255);
    neopixel.show();
    delay(50);    
  }  
  neopixel.clear(); 
 
  //홀수 위치는 밖에서부터 짝수 위치는 안쪽부터 두가지 패턴을 한번에 세팅
  for(int i=0;i<43;i+=2){
    neopixel.setPixelColor(i, 0,255,0);
    neopixel.setPixelColor(42-i-1, 0,0,255);
    neopixel.show();
    delay(50);    
  }  
  neopixel.clear(); 
  
  //짝수 홀수 교대로 깜박이기 (위의 홀수와 짝수를 릴레이 하는걸 홀수전체 세팅, 짝수 전체세팅으로 설정
  for(int k=0;k<5;k++){ //교대로 반복 5회
    for(int i=0;i<43;i+=2){
        neopixel.setPixelColor(i, random(255),random(255),random(255));  
    }
    neopixel.show();
    delay(50);    
    neopixel.clear(); 
  
    for(int i=1;i<43;i+=2){
        neopixel.setPixelColor(i, random(255),random(255),random(255));
    }
    neopixel.show();
    delay(50);    
    neopixel.clear(); 
  }
}

위 소스만 보면 코딩이 엄청 길지만 기본소스에 원리를 그대로 적용해서 어떻게 출력할지만 표현 했을뿐 자세히 보시면 코딩이 반복되는 코딩으로 for문의 규칙을 잘 살펴보시면 별차이가 없다는 것을 느끼 실 꺼에요.

여기서, 코딩을 이해하실때 neopixel.show()함수와 neopixel.clear()함수의 의미를 의해 잘 생각 하시고 어느 위치에 있느냐에 따라서 결과가 어떻게 변하는지 구별 하실 수 있게 되면은 자기가 원하는 형태로 다양한 패턴을 만들어 낼 수 있을 거라 생각됩니다.

3. 결과

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결과만 보여드릴까도 했는데 제작과정을 다 담았네요. 참고로 짝수 릴레이, 홀수 릴레이에서 동영상에서 실수로 오타가 났네요. '0,2,4,,6,8,10...' 순으로 가니깐 짝수인것처럼 한글로 짝수 릴레이라고 했는데요. 실제로는요 0이 첫번째 NeoPixel이니깐 홀수층 릴레이가 됩니다. 그리고 '1,3,5,7,9...'순으로 가니깐 한글로 홀수 릴레이라고 했는데요 이건 반대로 배열 1번은 2번째 위치입니다. 그러니 정확한 표현은 짝수층이 되겠죠. 아무튼, 동영상에서는 오타가 난거고 숫자가 짝수니깐 짝수층이고 홀수니깐 홀수층이라고 생각하시면 안됩니다. 정확히 짚고 넘어갑니다.

프로그램에서는 배열에서 a[0]은 1번째 위치고 a[1]은 2번째 위치입니다. 순서로 a[0]은 홀수 위치가 되고 a[1]은 짝수 위치가 됩니다. 이부분을 한글 오타를 정정합니다.

동영상을 급하게 대충 표현한거라 여러분들은 더 멋진 패턴으로 깜박이게 한번 해보세요.

마무리

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NeoPixel은 다양한 형태로 출력할 수 있기 때문에 재밌는 부품입니다. RGB LED를 쉽게 여러개을 한번에 연결하여 제어할 수 있는 부품이라고 생각하시면 아마 될 듯 싶네요.
실제로 구매하셔서 만들어 보시는 것도 재미있을 듯 싶네요.