임베디드 시스템 2주차

목차

Raspberry pi의 버전별, SoC의 발전 Raspberry pi를 이용한 실생활 응용 사례 SSH, PuTTY, VNC에 대해 느낀점

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Raspberry pi의 버전별 발전

1. Raspberry pi 1 (2012)

• 특징:

• 가장 초기 모델로, 작은 크기와 단순한 레이아웃을 가지고 있습니다.
• 기본 I/O 포트(HDMI, USB, RCA 비디오 출력, 오디오 출력)와 GPIO 핀을 제공.

• 변화 요인:

• 초기 교육 및 프로토타이핑 용도로 설계됨.

2. Raspberry pi 2 (2015)

• 특징:

• 보드 크기는 거의 동일하지만 더 많은 RAM(1GB)과 쿼드코어 CPU를 탑재 하여 성능이 대폭 향상됨.
• USB 포트 수를 2개에서 4개로 증가.

• 변화 요인:

• 성능 향상 및 더 많은 외부 장치 지원 요구.

3. Raspberry Pi 3 (2016)

• 특징:

• 크기는 여전히 비슷하지만, Wi-Fi와 Bluetooth 통합 모듈이 추가됨.
• CPU 성능 향상 (1.2 GHz quad-core ARM Cortex-A53).

• 변화 요인:

• 무선 연결 지원과 에너지 효율성 개선.

4. Raspberry Pi 3 Model B+ (2018)

• 특징:

• 보드 디자인에서 열 관리 개선을 위해 메탈 커버가 있는 SoC 사용.
• PoE(Power over Ethernet) 헤더 추가로 이더넷 케이블을 통한 전력 공급 가능.

• 변화 요인:

• 네트워크 속도 및 연결성 개선 요구.

5. Raspberry Pi 4 Model B (2019)

• 특징:

• 기존 모델보다 더 큰 전력 요구 사항으로 USB-C 포트로 전원 공급.
• RAM 옵션 다양화 (2GB, 4GB, 8GB).
• USB 3.0 포트 도입으로 데이터 전송 속도 향상.

• 변화 요인:

• 데스크탑 대체 컴퓨팅 요구 사항 및 멀티미디어 성능 개선.

6. Raspberry Pi 5 (2023)

• 특징:

• 최신 Cortex-A76 기반 CPU와 VideoCore VII GPU 탑재로 성능 대폭 향상.
• PCIe 인터페이스 및 M.2 SSD 슬롯 추가로 저장 장치 확장성 강화.

• 변화 요인:

• 고성능 컴퓨팅 및 확장성 요구.

Raspberry pi Soc의 발전

1. Raspberry Pi 1 (2012)

• SoC: Broadcom BCM2835
• CPU: 700 MHz ARM1176JZF-S (ARMv6 아키텍처, 단일 코어)
• GPU: VideoCore IV
• RAM: 256MB 또는 512MB
• 특징: 초기 Raspberry Pi 모델로, 저전력 소비와 교육용 컴퓨팅 장치로 설계되었습니다. 기본적인 컴퓨팅 작업과 간단한 멀티미디어 기능을 지원합니다.

2. Raspberry Pi 2 (2015)

• SoC: Broadcom BCM2836
• CPU: 900 MHz quad-core ARM Cortex-A7 (ARMv7 아키텍처)
• GPU: VideoCore IV (동일)
• RAM: 1GB
• 특징: CPU가 쿼드코어로 업그레이드되어 성능이 대폭 향상되었습니다. 멀티태스킹 성능이 향상되어, 더 복잡한 애플리케이션 실행이 가능해졌습니다.

3. Raspberry Pi 3 (2016)

• SoC: Broadcom BCM2837
• CPU: 1.2 GHz quad-core ARM Cortex-A53 (ARMv8 아키텍처, 64비트)
• GPU: VideoCore IV (동일)
• RAM: 1GB
• 특징: 64비트 지원과 CPU 클럭 속도 증가로 인해 성능이 더 향상되었습니다. Wi-Fi 및 Bluetooth 통합으로 무선 연결 기능이 추가되었습니다.

4. Raspberry Pi 3 Model B+ (2018)

• SoC: Broadcom BCM2837B0
• CPU: 1.4 GHz quad-core ARM Cortex-A53
• GPU: VideoCore IV (동일)
• RAM: 1GB
• 특징: 개선된 열 관리와 약간의 성능 향상, 더 빠른 이더넷 (Gigabit Ethernetover USB 2.0) 및 향상된 무선 연결 기능 제공.

5. Raspberry Pi 4 Model B (2019)

• SoC: Broadcom BCM2711
• CPU: 1.5 GHz quad-core ARM Cortex-A72 (ARMv8 아키텍처, 64비트)
• GPU: VideoCore VI
• RAM: 2GB, 4GB, 8GB 옵션
• 특징: 대대적인 성능 향상으로, 데스크탑 대체 컴퓨팅 환경에 적합. USB 3.0 포트, 두 개의 마이크로 HDMI 포트(4K 지원), 기가비트 이더넷을 포함한 향상된 연결성 제공.

6. Raspberry Pi 5 (2023)

• SoC: Broadcom BCM2712
• CPU: 2.4 GHz quad-core ARM Cortex-A76 (64비트)
• GPU: VideoCore VII
• RAM: 4GB, 8GB 옵션
• 특징: 이전 모델에 비해 CPU와 GPU 성능이 크게 향상되었으며, PCIe 인터페이스 및 M.2 SSD 지원으로 확장성이 대폭 강화되었습니다.

Raspberry pi를 이용한 실생활 응용 사례

1. 스마트 홈 자동화 시스템

• 설명: Node-RED를 사용하여 조명, 온도 조절, 커튼 등의 스마트 디바이스를 제어하는 시스템을 구축
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, 스마트 전구, 스마트 온도 조절기, 모션 센서 등
• 구현: Node-RED 플로우에서 각 장치의 상태를 모니터링하고, 특정 조건(예:밤에 조명 켜기)에서 자동으로 동작하게 설정

2. 실시간 환경 모니터링 시스템

• 설명: 온도, 습도, 공기질 등의 데이터를 실시간으로 수집하고, Node-RED 대시보드를 통해 시각화
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, DHT11/22 센서, MQ-135 공기질 센서
• 구현: Node-RED에서 센서 데이터를 수집하고, 데이터를 가공하여 차트로 보여줌

3. 스마트 농업 시스템

• 설명: 토양 습도와 온도를 모니터링하고, 필요에 따라 자동으로 물을 주는 시스템을 구축
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, 토양 습도 센서, 물 펌프, 릴레이 모듈
• 구현: 토양 습도 센서 데이터를 Node-RED로 수집하고, 일정 수치 이하일 때 물 펌프를 작동시킴

4. 스마트 도어락 시스템

• 설명: 얼굴 인식, NFC 또는 모바일 앱을 이용해 문을 여닫을 수 있는 스마트 도어락을 만듦
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, 카메라 모듈, NFC 리더, 전자 자물쇠
• 구현: Node-RED를 통해 인식된 얼굴이나 NFC 태그의 신호를 처리하고 인증이 완료되면 도어락 작동

5. 에너지 소비 모니터링 시스템

• 설명: 가정의 전력 소비를 모니터링하고, 이를 최적화할 수 있는 대시보드를 제공
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, 에너지 모니터링 모듈(예: ZMPT101B, SCT-013)
• 구현: Node-RED에서 에너지 소비 데이터를 수집하고 사용량을 분석하여 효율적인 전력 사용을 위한 알림 제공

6. 스마트 쓰레기통 모니터링 시스템

• 설명: 쓰레기통의 상태(예: 가득 찼는지 여부)를 모니터링하고 쓰레기 수거 알림을 보냄
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, 초음파 거리 센서
• 구현: 초음파 센서를 사용하여 쓰레기통 내부의 쓰레기 높이를 감지하고 데이터 처리 후 특정 높이에 도달하면 알림 발송

7. 스마트 가드닝 시스템

• 설명: 식물의 상태를 모니터링하고 자동으로 물을 주거나 조명 조절
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, 조도 센서, 수분 센서, 물 펌프
• 구현: 센서 데이터를 수집하여 식물의 필요에 맞게 조명과 물 펌프를 제어함

8. 스마트 날씨 스테이션

• 설명: 온도, 습도, 기압, 풍속 등의 데이터를 실시간으로 모니터링하고 이를 웹 인터페이스로 제공
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, BME280 센서, 풍속계
• 구현: Node-RED를 통해 날씨 데이터 수집, 이를 그래프로 시각화 하여 웹 인터페이스에 표시

9. 스마트 보안 카메라 시스템

• 설명: 모션을 감지하면 자동으로 녹화 시작, 알림 발송
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, 카메라 모듈, PIR 모션센서
• 구현: 모션 센서로 움직임을 감지하면 Node-RED에서 카메라를 활성화하고 녹화한 영상을 클라우드에 저장하거나 이메일로 전송합니다.

10. 스마트 가정 자동 환기 시스템

• 설명: 실내 Co2 수준을 모니터링하고 필요 시 자동으로 환기팬을 작동
• 필요한 것: 라즈베리파이 5, Co2 센서, 릴레이 모듈, 환기 팬
• 구현: Co2 농도가 높아지면 Node-RED가 팬을 작동시켜 실내 공기 질 개선

SSH, PuTTY, VNC에 대해

SSH

• 네트워크를 통해 원격 시스템에 안전하게 접속하기 위한 프로토콜로 암호화된 통신 제공, 원격 명령 실행, 파일 전송 가능 (SCP,SFTP 지원)

PuTTY

• SSH, Telnet, rlogin 등 다양한 네트워크 프로토콜을 지원하는 무료 터미널 에뮬레이터로 윈도우 사용자가 SSH 접속을 쉽게 할 수 있도록 지원하며 GUI 기반으로 설정이 간편하다는 장점 보유

VNC

• 네트워크를 통해 다른 컴퓨터의 데스크톱을 원격으로 제어하는 시스템으로 원격 컴퓨터의 화면을 실시간으로 보여주고 SSH와 함께 사용하면 보안성이 향상된다.

SSH vs VNC

• SSH: 텍스트 기반 서버 관리 및 파일 전송에 적합하며 보안성이 매우 높음
• VNC: GUI 환경에서 작업해야 할 때 적합하며 SSH와 함께 사용하면 더 안전

결론

• SSH는 서버 관리 및 파일 전송에 필수적
• PuTTY는 윈도우에서 SSH 접속을 간편하게 해줌
• VNC는 GUI가 필요한 원격 작업에 적합

느낀점

• Raspberry pi의 버전별, SoC의 발전 과정을 살펴보며 현재 사용하고 있는 라즈베리파이의 특징과 장점을 잘 알 수 있었고 Raspberry pi를 이용한 실생활 응용 사례를 알아보며 라즈베리파이로 어떻게 실생활에서 사용이 가능한지 어떻게 응용이 가능한지 생각해 보게 되었습니다. 또한 SSH, PuTTY, VNC에 대해 알아보며 원격 접속 및 제어를 위한 툴을 알아보며 각 툴들의 장점과 어느 상황에서 적절한지 알게된 시간이였습니다.