Jetson Nano 40핀 헤더를 이용한 하드웨어 제어 예제

Jetson Nano는 40핀 GPIO 헤더를 통해 다양한 하드웨어를 제어할 수 있습니다. 이 문서에서는 GPIO, I2C, PWM을 활용하여 LED, 버튼, I2C LCD, 조도 센서, DC 모터, 온습도 센서, 서보 모터 등을 제어하는 예제를 통합하여 제공합니다.

1. 기본 GPIO 제어

1.1 LED 점멸 (Blinking LED)

설정: GPIO 핀을 출력으로 설정하여 LED 점멸

코드:

import Jetson.GPIO as GPIO
import time

LED_PIN = 18

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

try:
    while True:
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH)  # LED ON
        time.sleep(1)
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW)   # LED OFF
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

1.2 버튼 입력 처리

설정: GPIO 핀을 입력으로 설정하여 버튼 눌림 감지

코드:

import Jetson.GPIO as GPIO

BUTTON_PIN = 16

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(BUTTON_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

try:
    while True:
        if GPIO.input(BUTTON_PIN) == GPIO.LOW:  # 버튼이 눌림
            print("Button Pressed!")
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

2. I2C 기기 제어

2.1 I2C LCD 출력

설정:
LCD의 SDA 핀 → Jetson Nano 핀 3
LCD의 SCL 핀 → Jetson Nano 핀 5

코드:

import smbus2
import time

I2C_ADDR = 0x27  # LCD I2C 주소
LCD_WIDTH = 16

LCD_CHR = 1
LCD_CMD = 0
LCD_LINE_1 = 0x80
LCD_LINE_2 = 0xC0

ENABLE = 0b00000100

bus = smbus2.SMBus(1)

def lcd_write(bits, mode):
    high_bits = mode | (bits & 0xF0) | 0x08
    low_bits = mode | ((bits << 4) & 0xF0) | 0x08
    bus.write_byte(I2C_ADDR, high_bits)
    lcd_toggle_enable(high_bits)
    bus.write_byte(I2C_ADDR, low_bits)
    lcd_toggle_enable(low_bits)

def lcd_toggle_enable(bits):
    time.sleep(0.0005)
    bus.write_byte(I2C_ADDR, (bits | ENABLE))
    time.sleep(0.0005)
    bus.write_byte(I2C_ADDR, (bits & ~ENABLE))
    time.sleep(0.0005)

def lcd_init():
    lcd_write(0x33, LCD_CMD)
    lcd_write(0x32, LCD_CMD)
    lcd_write(0x06, LCD_CMD)
    lcd_write(0x0C, LCD_CMD)
    lcd_write(0x28, LCD_CMD)
    lcd_write(0x01, LCD_CMD)
    time.sleep(0.0005)

def lcd_message(message, line):
    message = message.ljust(LCD_WIDTH, " ")
    lcd_write(line, LCD_CMD)
    for char in message:
        lcd_write(ord(char), LCD_CHR)

lcd_init()
lcd_message("Hello, Jetson!", LCD_LINE_1)
lcd_message("I2C LCD Ready!", LCD_LINE_2)

2.2 조도 센서 (BH1750)

설정: I2C 조도 센서를 통해 주변 광량 측정

코드:

import smbus2
import time

I2C_ADDR = 0x23
POWER_ON = 0x01
CONTINUOUS_HRES_MODE = 0x10

bus = smbus2.SMBus(1)

def read_light():
    data = bus.read_i2c_block_data(I2C_ADDR, CONTINUOUS_HRES_MODE, 2)
    return (data[0] << 8 | data[1]) / 1.2

bus.write_byte(I2C_ADDR, POWER_ON)
time.sleep(0.5)

while True:
    light_level = read_light()
    print(f"Light Level: {light_level:.2f} lx")
    time.sleep(1)

3. PWM을 이용한 하드웨어 제어

3.1 DC 모터 제어 (L298N)

설정: GPIO와 L298N 모터 드라이버 연결

코드:

import Jetson.GPIO as GPIO
import time

IN1 = 18
IN2 = 22
ENA = 32

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(ENA, GPIO.OUT)

pwm = GPIO.PWM(ENA, 100)
pwm.start(50)

try:
    while True:
        GPIO.output(IN1, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(IN2, GPIO.LOW)
        print("Motor Forward")
        time.sleep(2)

        GPIO.output(IN1, GPIO.LOW)
        GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH)
        print("Motor Backward")
        time.sleep(2)
except KeyboardInterrupt:
    pwm.stop()
    GPIO.cleanup()

3.2 서보 모터 제어

설정: PWM 핀을 사용하여 서보 모터 각도 조절

코드:

import Jetson.GPIO as GPIO
import time

SERVO_PIN = 33

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(SERVO_PIN, GPIO.OUT)

pwm = GPIO.PWM(SERVO_PIN, 50)
pwm.start(7.5)

try:
    while True:
        pwm.ChangeDutyCycle(7.5)  # 90도
        time.sleep(1)
        pwm.ChangeDutyCycle(12.5)  # 180도
        time.sleep(1)
        pwm.ChangeDutyCycle(2.5)  # 0도
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    pwm.stop()
    GPIO.cleanup()

4. 온습도 센서 (DHT22)

설정: GPIO를 사용하여 DHT22에서 데이터 읽기

코드:

import Adafruit_DHT

SENSOR = Adafruit_DHT.DHT22
PIN = 4

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(SENSOR, PIN)
    if humidity is not None and temperature is not None:
        print(f'Temp: {temperature:.1f}°C, Humidity: {humidity:.1f}%')
    else:
        print('Failed to read sensor data.')

이 문서는 Jetson Nano의 GPIO 및 I2C 헤더를 활용하여 다양한 하드웨어를 제어하는 방법을 설명합니다. 프로젝트의 필요에 따라 이 예제들을 조합하여 확장하여 사용합니다!