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국내 최초 라즈베리파이용 개발 및 교육용 만능 PCB(Multi Pi on the RaspberryPi  Intro)

 

Multi Pi 장점

o 초보자도 손쉽게 RC Car 제작이 가능한,  RC Car 전용 모듈탑재

o 사용자의 모듈 제작편의를 위해 통신을 위한,  Uart, spi 통신포트와 제어용 포트인 GPIO 를 이원화 설계

o 3.3v , 5v , 5v ~ 12v로 모듈 제작이 가능한  삼중화 PCB 설계

o 알피노(RPino) 사용자 착탈 가능(테스트완료)

 

1. Multi Pi 개발배경.

 

안녕하세요 산딸기마을 운영진  팬더골드 입니다.

얼마 전 라즈베리파이 카페 내에서 착탈식 만능기판(http://cafe.naver.com/pipc/4168)인 Humble Pi 에 대한 글을 보고 국내에서는 “ 왜 저런 개발자나 교육생을 위한 보드들이 제작이 되지 않을까 ? 왜 고가일까 ? ” 라는 생각에서 출발을 하게 되었습니다.

[사진 1] 해외출시 만능보드 Humble Pi

 

Humble Pi 보드에 대한 기능구현을 분석 해 보았다.

기본적으로는 착탈식 만능 PCB의 형태로 구성이 되어 있으며 외부 전력을 만능기판에만 적용이 가능하도록 개별 DC Jack 포트와 착탈 후, 기존 라즈베리파이 GPIO포트 활용이 가능토록 제작이 되어진 모습이다.

우리(산딸기마을 운영진)는 위의 Humble Pi를 분석하면서 해당 보드에는 몇 가지 취약점이 있음을 발견 할 수 있었다.

 

2. Humble Pi 분석.

 

첫번째는 개발자나 교육용 사용자를 위해 다양한 모듈 사용에 대한 배려가 미흡한 제품이라고 판단을 했다. 물론, pcb에서 따로 배치한 라즈베리파이 gpio포트를 통해 5v 또는 3.3v 를 끌어와 개별로 전류를 넣어주면 해결이 된다지만, 초기 설계 시 부터 사용자를 위한 이러한 작은 배려가 상품으로서의 가치를 지닌다고 본다.

두번째는 첫번째와 비슷한 맥락이긴 하나 5v 제품을 이용 제작 시 계속 5v만 인가가 가능한 제품으로 보인다. 5v, 3.3v, 12v 제품을 하나의 보드에서 제작하기는  불가능한 제품이다.

세번째는 흔히 말하는 빵판(브레드 보드)과 같은 PCB설계 구조이나 전류는 세로가 모두 하나로 이어져 있는 것은 사용자 입장에서 좋은 편이나 중앙에  한 줄을 사용하는 구조라 라인을 모두 사용을 못하는 구조로 이루어져 있다.

마지막으로 실제 판매가는 3.89불로 국내 환률기준 약 4,200원(부가세 제외)으로 저렴하지만 국내에서는 구매가 불가능한 상황이기에 최소 20,000원~25,000원의 추가 배송료가 반드시 발생하므로 국내유저의 실구입가는 약 25,000원 ~ 30,000원의 비용이 발생한다.

 

3. Multi Pi의 탄생.

 

이러한, 문제점을 보안하고자 산딸기마을(www.rasplay.org)에서는 라즈베리 파이 사용 층 중 하드웨어 초기입문자(교육생)나 개발자를 위한 사용자보드를 직접 설계하고 제작을 진행 하였다.

정식명칭은 아직 미정이나 우리는 이 보드를 “Multi Pi” 라 지칭한다.

[사진 2] 국내 첫 출시 만능보드 Multi Pi

 

위 [사진 2] 오른쪽에서 보이는 바와 같이 Multi Pi의 기본 구성품이 장착된 모습이다. 자, 그럼 이제부터 산딸기마을(www.rasplay.org)에서 라즈베리파이 사용층 확대와 교육 및 개발에 사용이 가능토록 직접 제작한 “Multi Pi”를 한땀한땀을 기능 별로 살펴보도록 하자.

 

4. Multi Pi의 기능 살펴보기.

 

4.1 2ch DC Motor Drive module

 

우리는 가장 먼저 라즈베리파이 사용층 중 하드웨어에 입문을 하고 성장을 해 나아가게 된다면 무엇을 가장 먼저 시도해 볼 것 인가를 분석하고 추론부터 시작을 했다.

그 중 현재 카페 내에서도 많이 시도가 되어지고 있는 2ch motor drive를 이용한 RC카의 제작을 초보자들도 손쉽게 RC카를 제작이 가능하도록 motor drive를 보드 중앙에 배치하였다. 또한 M1/M2소켓에 IC Chip을 장착하는 것만으로 2ch DC motor 제어가 가능한 강점이 있다.

[사진 3] 국내 첫 출시 만능보드 Multi Pi – 2ch DC motor module 내장

 

4.2 Raspberrypi 착탈식 및 GPIO, Uart 통신 포트

 

두번째로 “Multi Pi” 역시 라즈베리파이와 밀착이 가능토록 PCB를 설계가 이루어져 있으며, Humble Pi와의는 차이점은 라즈베리파이 제어용 GPIO 와 통신포트인 Uart, spi로 이원화 분리를 하였다는 점이다.

  

[사진 4] 국내 첫 출시 만능보드 Multi Pi – 라즈베리파이 GPIO포트

 

4.3 Raspberrypi PCB Bread Board

 

세번째로 “Multi Pi” 의 보드는 Motor PCB를 중심으로 왼쪽과 오른쪽 아래를 에 Bread Board PCB가 나누어져 설계가 되어 있다.

간략히 차이점에 대해 기술을 하자면 3.3v 와 5v(M1 옆 Power에 핀장착 시 구동기능)는 라즈베리파이에서 전류를 끌어다 사용되도록 설계가 되어있으며 5V 보드는 DC Jack을 이용해 5v~12v 까지 사용자가 선택하여 이용이 가능하도록 이용이 가능하도록 설계가 되어있다. 또한 아래와 위를 분리하여 개별적으로 전류를 인가하여 사용이 가능하도록 설계를 하여 3.3v 5v, 5v~12v처럼 세가지 종류의 전류를 복합적으로 이용이 가능하도록 삼중화로 설계를 했다.

간단히 예를 들자면, 중앙에 위치한 RC Car module에 간단히 IC를 장착하여 DC motor를 제어하면 별도의 어려움 없이 RC카가 완성이 되고, 오른쪽 사진에 있는 3.3v 에는 각종 센서나 LED, GPS, Xee Module 을 장착하여 제어나 위치 추적 기능을 추가하여 응용이 가능하고 남은 5v~12v에는 다른 환경을 구성 하여 개별적 환경으로도 응용이 가능토록 설계가 이루어져 있는 셈이다.

또한 고가의 Brush나 servo motor를 제어 시에는 5v PCB에 추가 제작이 가능토록 설계되었다.

[사진 5] 국내 첫 출시 만능보드 Multi Pi – VCC 와 3.3v 보드

 

4.4 Multi Pi 장착모습

장착 시에 라즈베리파이에 최대한 밀착이 가능토록 RCA 단자 부분을 홈으로 처리를 하여 최대한 밀착을 하도록 설계가 되어 있다.

아래 사진은 “Multi Pi” 를 장착한 사진이다.

[사진 6] 국내 첫 출시 만능보드 Multi Pi – 장착 후 옆에서 바라본 모습

[사진 7] 국내 첫 출시 만능보드 Multi Pi – 장착 후 윗에서 바라본 모습

아울러 해당 제품에 대한 활용강좌 또한 지속적으로 등록 예정 입니다.

– 산딸기마을(www.rasplay.org) 운영진 배상 –

2 Replies to “[멀티파이]국내 최초 라즈베리파이용 개발 및 교육용 만능 PCB(Multi Pi on the RaspberryPi Intro)”

  1. 왕잠자리 댓글:

    브레드보드에서 실험한 것을 간단히 만들어볼 수 있고 무엇보다 모터를 사용할 수 있게 되어 있어 활성용이 높겠네요. 수고 많으셨습니다. 많은 분들께 사랑받기를 바랍니다. ^^

    1. 나무꾼 댓글:

      응원 감사합니다. *^^*

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