지난 글에서는 VS Code와 PlatformIO로 Arduino 개발환경을 구축하는 방법을 살펴보았습니다. 그러나 실제 임베디드 소프트웨어를 개발하려면 사용할 개발 보드에 맞는 프로젝트를 생성하고 설정하는 작업이 선행되어야 합니다. 이번 글에서는 임베디드 개발 입문용으로 널리 사용되고 있는 ESP32 마이크로컨트롤러(MCU)를 기준으로 프로젝트 생성 및 설정하는 방법을 소개해보겠습니다.
Table of Contents
1. PlatformIO 프로젝트 생성
1.1. 개발 플랫폼 설치
프로젝트를 생성하기에 앞서 개발 플랫폼부터 설치해야 합니다. 개발 플랫폼은 PlatformIO에서 특정 개발보드로 임베디드 소프트웨어를 개발하는 데 필요한 도구들의 모음을 의미합니다. 이러한 도구에는 빌드 시스템, 툴 체인, 설정 프리셋과 같은 것들이 있습니다.
1.1.1. PIO Home 화면 열기
- VS Code 왼쪽의 툴바에서 PlatformIO 메뉴를 선택합니다.
- Quick Access 버튼을 클릭하여 PIO Home 화면을 엽니다.
- VS Code 하단에 단축키를 클릭해도 동일한 결과가 나옵니다.
1.1.2. 개발 플랫폼 검색
- PIO Home 화면 왼쪽의 메뉴에서 Platforms 버튼을 클릭합니다.
- Embedded 버튼을 클릭하면 PlatformIO에서 제공하는 개발 플랫폼을 검색할 수 있습니다.
- 검색창에 “espressif32” 문자를 입력합니다. 띄어쓰기가 있을 경우에는 검색이 안 될 수 있습니다.
- 검색 결과를 클릭하여 개발 플랫폼 상세 화면으로 이동합니다.
1.1.3. 개발 플랫폼 설치
- 개발 플랫폼 버전을 선택합니다. 레거시 코드 베이스를 사용한다면 반드시 호환되는 버전을 사용해야 합니다.
- 버전을 선택했다면 Install 버튼을 클릭합니다. 오래 걸릴 때는 30분 가량 소요될 때도 있습니다.
- 설치에 성공한 경우 그림 1.4와 같은 메시지가 화면에 출력됩니다.
1.2. PlatformIO 프로젝트 생성
프로젝트 생성할 때는 이름, 개발보드, 프레임워크, 위치를 잡아줘야 합니다. 이때 올바른 개발보드를 선택해야 한다는 점에 주의해야 합니다. 같은 MCU가 탑재됐다고 하더라도 개발보드 제조사에 따라 하드웨어 구성이 달라질 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 16MB 플래시 메모리가 탑재된 개발보드를 기준으로 작성된 소프트웨어를 실제로는 4MB 밖에 없는 개발보드에 넣을 경우 비정상적인 동작을 보일 수 있습니다.
1.2.1. Project Wizard 창 열기
- VS Code 툴바의 Projects & Configuration 메뉴 또는 PIO Home 메뉴에서 Projects 버튼을 클릭합니다.
- + Create New Project 버튼을 클릭하여 Project Wizard 창을 띄웁니다.
1.2.2. Project Wizard 창에서 프로젝트 설정
- 프로젝트 이름을 설정합니다. 가급적이면 어떤 프로젝트인지 한눈에 알 수 있는 이름이 좋습니다.
- 개발보드를 선택합니다. 실제로 사용하는 개발보드와 일치하는 항목을 선택해야 합니다.
- 개발 프레임워크를 선택합니다. ESP-IDF 프레임워크 대비 입문에 적합한 Arduino 프레임워크를 선택합니다.
- 프로젝트를 생성할 경로를 선택합니다. 경로에 한글이 포함된 경우 비정상적인 동작을 보일 수 있습니다.
- Finish 버튼을 클릭하면 설정한 내용에 따라 프로젝트가 생성됩니다.
1.2.3. 프로젝트 초기화
- 프로젝트가 생성되면 그림 1.7과 같이 하단의 상태 표시줄에 초기화 중임을 나타내는 아이콘이 표시됩니다. 초기화가 끝나기 전에는 PlatformIO IDE의 기능을 사용할 수 없으므로 완료될 때까지 기다립니다.
- 프로젝트 초기화가 완료되면 그림 1.8과 같이 platformio.ini 파일이 자동으로 열립니다. 여기에는 프로젝트에 대한 여러가지 설정이 담겨 있습니다. 다음 장에서 예시와 함께 간단한 설정 방법을 살펴보겠습니다.
2. PlatformIO 프로젝트 설정
프로젝트 설정 방법에는 Projects 화면을 사용하는 방법과 platformio.ini 파일을 사용하는 방법이 있습니다. 여기서는 platformio.ini 파일을 사용하는 방법을 알아봅니다. 하지만 그에 앞서 주석과 작업 환경에 대해 먼저 알아야 합니다.
주석이란 컴퓨터가 아닌 사람을 위한 ‘코드’로 초록색 글자로 표시됩니다. 컴퓨터는 주석을 만나면 무시하고 지나갑니다. platformio.ini 파일에서는 쌍반점(‘;’) 뒤에 나오는 내용을 주석이라고 인식합니다. 본 장에서 보이는 주석은 모두 이해를 돕기 위한 예시로 실제 작업할 때는 지워도 무방합니다.
작업 환경이란 이름이 붙여진 프로젝트 설정입니다. 그리고 모든 프로젝트는 최소 한 개의 작업 환경이 필요합니다. 작업 환경은 [env:NAME] 형식으로 작성해야 합니다. 이때 NAME은 영어 소문자, 숫자, 밑줄(_), 붙임표(-)의 조합이라면 원하는대로 지을 수 있습니다. 예를 들면 [env:hello_world]와 같이 지을 수 있습니다.
그렇다면 작업 환경은 어떨 때 사용할까요? 예를 들어 ESP32와 UNO 보드로 개발하고 있다고 가정해보겠습니다. 그러면 작업 중인 디바이스가 바뀔 때마다 여러 항목을 재설정해줘야 하기 떄문에 불편할 것입니다. 하지만 디바이스 별로 작업 환경을 만들어두었다면 어떨까요? 그러면 작업 중인 디바이스에 따라 작업 환경만 선택하면 되기 때문에 훨씬 편리합니다.
2.1. 개발 플랫폼 설정
개발 플랫폼 설정에서는 그림 2.1과 같이 platform, board, framework 항목으로 구성된 기본 설정을 잡아야 합니다. board_build와 같이 주석으로 처리된 항목들은 개발 플랫폼 안에 기본값이 설정되어 있습니다. 그래서 주석으로 표시된 항목은 필요한 경우에만 설정을 변경하는 것을 권장합니다.
플랫폼 설정의 각 항목에 대한 간략한 설명을 표 1에 정리하였습니다. 다만 세부적인 내용은 개발 보드에 따라 달라질 수 있기 때문에 공식 홈페이지를 참조하는 것이 필요합니다. 예를 들어 board_build.f_cpu 또는 board_build.flash_mode와 같은 항목의 적절한 값은 개발보드에 따라 달라질 수 있습니다.
| 항목 | 설명 |
| platform | 프로젝트에서 사용할 개발 플랫폼을 설정 (1.1. 개발 플랫폼 설치) |
| board | 프로젝트에서 사용할 개발 보드 프리셋을 설정 (표 1의 Board) |
| framework | 프로젝트에서 사용할 개발 프레임워크를 설정 (표 1의 Framework) |
| board_build.f_cpu | 마이크로컨트롤러(MCU)의 주파수를 설정하는 항목 |
| board_build.f_flash | 플래시 메모리의 주파수 설정으로 기본값은 40000000L |
| board_build.flash_mode | 플래시 메모리에 접근하는 방법에 대한 설정으로 기본값은 dio |
| board_build.mcu | 개발 보드에서 사용하는 MCU 모델을 설정하는 항목 |
| platform_packages | 개발 플랫폼의 기본 빌드 도구 대신 사용할 커스텀 빌드 환경을 설정 |
2.2. 빌드 설정
여기서는 우리가 작성한 소스 코드를 MCU에서 실행시킬 수 있는 명령어로 변환하는 작업인 빌드를 설정할 수 있습니다. 개발 플랫폼 설정과 달리 필수는 아닙니다. 하지만 개발 효율성을 향상시켜준다고 생각하기 때문에 그림 2.2와 같이 별도의 빌드 설정을 잡아주고 있습니다.
빌드 설정의 각 항목에 대한 간략한 설명을 표 2에 정리하였습니다. 그러나 빌드 설정에 대한 내용을 상세하게 다루기엔 그 양이 많기 때문에 기본적인 내용만 정리하였습니다. 하지만 개발을 시작하는 단계에서는 아래의 설정만으로도 충분하며 향후에 차근차근 관련된 내용을 익혀나가면 됩니다.
| 항목 | 설명 |
| build_type | – debug: 디버깅을 돕기 위한 기능이 포함된 타입으로 개발 중에 사용 – test: 테스트 프레임워크로 유닛 테스트 등을 수행할 때 사용 – release: 성능 최적화 작업이 포함된 타입으로 제품에 넣을 때 사용 |
| board_build.filesystem | – spiffs: ESP32의 경우 기본값으로 설정된 파일 시스템 – littlefs: 기본 파일 시스템 대비 높은 데이터 무결성을 제공 |
| board_build.partition | – default.csv: ESP32에서 기본값으로 설정된 플래시 메모리 파티션 – min_spiffs.csv: 기본값 대비 데이터 파티션을 최소화하는 파티션 – custom.csv: 개발자가 직접 설정한 파티션 (이름은 예시일 뿐임) |
| build_flags | – -O0: 컴파일러에 의한 최적화를 끄는 것으로 디버깅에 유용 – -Wall: ‘이런 게 왜 경고야?’라고 생각할 법한 경고까지 출력 – -Wextra: -Wall에서 활성화되지 않는 경고까지 출력– -D CORE_DEBUG_LEVEL: Arduino 프레임워크에 정의된 매크로 – -D LAST_BUILD_TIME: 개발자가 정의하는 매크로 |
2.3. 라이브러리 설정
프로젝트에서 어떤 라이브러리를 사용하고, 어떤 라이브러리는 사용하지 않을지를 설정할 수 있습니다. 무엇보다 사용할 라이브러리의 버전을 설정할 수 있다는 점이 장점입니다. 라이브러리는 크게 framework에 내장된 빌트인 라이브러리와 외부 라이브러리로 구분됩니다. 빌트인 라이브러리는 별도의 설치 없이 사용 가능한 반면 외부 라이브러리는 설치가 필요합니다.
라이브러리 설정의 각 항목에 대한 간략한 설명을 표 3에 정리하였습니다. 빌트인 라이브러리의 예시로 SPI, 외부 라이브러리의 예시로 ArduinoJson 을 사용했습니다. 하지만 다른 라이브러리도 모두 같은 방법으로 설정 가능합니다. 외부 라이브러리는 PlatformIO Registry 에 등록된 것을 사용하는 것이 일반적이지만 필요한 라이브러리가 없을 수 있습니다. 이럴 때는 Github 링크를 사용하거나 프로젝트 경로에 직접 넣어주셔야 합니다.
| 항목 | 설명 |
| lib_deps | – SPI: 빌트인 라이브러리로 framework에 포함된 버전을 사용 – ArduinoJson@7.0.0: Registry로부터 7.0.0 버전만을 사용 – ArduinoJson@^7.0.0: 7.0.0 버전과 호환되는 최신 버전을 사용 – ArduinoJson@~7.0.0: 7.0.0 버전의 마이너 패치 버전만을 사용 – ArduinoJson@>7.0.0: 7.0.0 버전보다 최신 버전만을 사용 – ArduinoJson@<7.0.0: 7.0.0 버전보다 오래된 버전을 사용 – ArduinoJson.git: Registry 에는 없지만 Github 에는 있는 경우에 사용 |
| lib_ignore | – SPI: 빌트인 라이브러리를 제외하는 건 권장되지 않는 방법 – ArduinoJson: |
PlatformIO Registry는 platformio.ini 파일에서 설정된 외부 라이브러리를 자동으로 설치, 삭제, 업데이트 하는데 필요한 파일들을 저장하고 관리하는 저장소입니다. platformio.ini 파일만 잘 관리하면 더 이상 라이브러리 관리에 시간을 들이지 않아도 됩니다. 사용 방법은 매우 간단합니다.
- 검색창에 외부 라이브러리의 이름을 입력합니다. 여기서는 예시로 ArduinoJson을 사용했습니다.
- Installation 탭을 클릭한 다음 bblanchon/ArduinoJson@^7.3.0 문자열을 복사합니다.
- 복사한 문자열을 platformio.ini 파일의 lib_deps 설정 항목에 붙여넣고 저장하면 자동으로 설치됩니다.
- 소스 코드에 #include <ArduinoJson.h> 문자열을 입력하여 라이브러리를 사용할 수 있습니다.
3. 마무리
이제 우리는 PlatformIO에서 ESP32 개발 프로젝트를 생성하고 설정할 수 있게 되었습니다. 개발 보드나 제품을 개발하는 경우에는 제품에 맞는 개발 플랫폼을 직접 작성해야 하는 일이 있습니다. 더욱 다양한 설정을 잡아줘야 할 때도 있습니다. 이러한 내용들은 나중에 한꺼번에 정리하여 공유하도록 하겠습니다. 다음 포스팅에서는 간단한 예시 코드를 작성하여 실행 파일을 만들고 ESP32에 넣어 실행시키는 방법을 다룰 예정입니다. 감사합니다.