스마트 디바이스 13주차 공공데이터 활용 - yubiine/25-1_smartdevice GitHub Wiki

⭐️ 목표

ESP32를 사용하여 공공데이터 포털에서 미세먼지 정보를 가져와 OLED에 표시하는 프로젝트를 학습한다.

  • 공공데이터 API 활용 방법을 이해한다.
  • ESP32를 통해 네트워크 통신 및 디스플레이 제어를 학습한다.
  • 아두이노 IDE를 사용하여 코드 작성 및 OLED 디스플레이 제어를 실습한다.

📌API(Application Programming Interface)란?

  • 소프트웨어 구성 요소(애플리케이션) 간에 기능을 호출하거나 데이터를 주고받을 수 있도록 미리 정의된 인터페이스(함수, 프로토콜, URL 등)

  • 개발자는 복잡한 내부 구현을 몰라도 API 명세에 따라 요청(request)·응답(response)을 주고받으며 기능을 활용 가능

용어 설명
엔드포인트(endpoint) API 서버에서 기능별로 정해진 URL 경로 (예: GET /users/{id})
요청 메서드 HTTP의 GET, POST, PUT, DELETE 등으로 동작(조회·생성·수정·삭제)를 구분
파라미터 쿼리스트링(?page=1), 경로 파라미터(/users/123), 바디(JSON 등)로 전송
응답 포맷 JSON·XML·YAML 등이 주로 사용
인증(Authentication) API Key, OAuth, JWT 등으로 제공자에 따라 보안 적용

🔹API 분류

1. Private API (내부 API)

  • 조직 내부 시스템 끼리만 사용하는 API

  • 보안 등급이 높고 외부 노출 금지

2. Partner API

  • 비즈니스 제휴사 등 신뢰 관계가 있는 외부 파트너에게만 제공

3. Public API (Open API)

  • 누구나 접근 가능한 API

  • 별도 제약 없이 자유롭게 조회·활용할 수 있도록 공개


🔹공공 API 활용 예시

1. 서울열린데이터광장

버스 정류장 위치, CCTV 실시간 영상, 미세먼지 정보 등

2. 기상청 오픈 API

시간별·일별 날씨 예보, 강수량, 태풍 경로

3. 통계청 KOSIS API

인구·경제·사회 통계 지표 다운로드

4. 문화재청 문화유산 API

지정문화재, 등록문화재 목록 및 상세정보

📌실습1

🔹코드

image

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#include "images.h"  // 이미지 파일을 포함하는 헤더 파일

#define SCREEN_WIDTH 128  // OLED 디스플레이의 너비 (픽셀 단위)
#define SCREEN_HEIGHT 32  // OLED 디스플레이의 높이 (픽셀 단위)

#define OLED_RESET -1        // 리셋 핀 번호 # (아두이노 리셋 핀을 공유하는 경우 -1)
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C  //128x64의 경우 0x3D, 128x32의 경우 0x3C
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // SSD1306_SWITCHCAPVCC = 내부적으로 3.3V에서 디스플레이 전압 생성
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS)) {
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for (;;)
      ;  // OLED초기화 실패시, 더 이상 진행하지 않음
  }

  // 초기 디스플레이 버퍼 내용을 화면에 표시합니다.
  // 라이브러리는 이를 Adafruit 스플래시 화면으로 초기화합니다.
  display.display();
  delay(2000);  // 2초간 대기

  display.clearDisplay();       // 디스플레이 지우기

  display.drawBitmap(
    0,
    0,
    VeryGood, 32, 32, 1);  // VeryGood 이미지를 디스플레이에 그리기

  display.drawBitmap(
    32,
    0,
    Good, 32, 32, 1);  // Good 이미지를 디스플레이에 그리기

  display.drawBitmap(
    64,
    0,
    Bad, 32, 32, 1);  // Bad 이미지를 디스플레이에 그리기

  display.drawBitmap(
    96,
    0,
    VeryBad, 32, 32, 1);  // VeryBad 이미지를 디스플레이에 그리기

  display.display();
}

void loop() {
}

🔹이미지 변환 사이트 활용

  • 이미지 변환 사이트에 접속.
  • 32x32로 설정, 원하는 이미지를 업로드하고 "Generate code" 클릭.
  • 생성된 코드를 복사한 뒤, Arduino IDE 새 탭을 만들어 "images.h" 파일을 생성하고 코드를 붙여넣는다.

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image

🔹실습결과

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📌실습2

🔹Open API 데이터 활용

image

  • 활용신청

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  • 인증키 복사

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  1. “3. 측정소별 실시간 측정정보조회” 미리 보기를 클릭
  2. “serviceKey”에 복사해 둔 일반 인증키를 붙여 넣기
  3. numOfRows는 100에서 1로변경
  4. 미리 보기 버튼을 클릭

image

🔹코드

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#include <WiFi.h>
#include <time.h>

#include "images.h"  // 이미지 파일을 포함하는 헤더 파일

const char* ssid = "Your_SSID";          // 사용하는 WiFi 네트워크 이름 (SSID)
const char* password = "Your_Password";  // 사용하는 WiFi 네트워크 비밀번호
const int httpPort = 80;

const char* apiKey = "KxUwYnsTwupDGZaymV6gEPF1LS%2BhmuALUZMguQbFDa6ZvuG6O5dy%2BWPgc6%2FJk4deTOnPOosebmo7BxdLthM7pw%3D%3D";
const char* version = "&ver=1.3";
const char* server = "apis.data.go.kr";
const char* stationName = "과천동";
const char* returnType = "xml";  //or json
const char* numOfRows = "1";
const char* pageNo = "1";
const char* dataTerm = "DAILY";

WiFiClient client;

#define SCREEN_WIDTH 128  // OLED 디스플레이의 너비 (픽셀 단위)
#define SCREEN_HEIGHT 32  // OLED 디스플레이의 높이 (픽셀 단위)

#define OLED_RESET -1        // 리셋 핀 번호 # (아두이노 리셋 핀을 공유하는 경우 -1)
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C  //128x64의 경우 0x3D, 128x32의 경우 0x3C
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // SSD1306_SWITCHCAPVCC = 내부적으로 3.3V에서 디스플레이 전압 생성
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS)) {
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for (;;)
      ;  // OLED초기화 실패시, 더 이상 진행하지 않음
  }

  // 초기 디스플레이 버퍼 내용을 화면에 표시합니다.
  // 라이브러리는 이를 Adafruit 스플래시 화면으로 초기화합니다.
  display.display();
  delay(2000);  // 2초간 대기

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.println("\nConnecting to WiFi");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("\nWiFi is connected");

  display.clearDisplay();       // 디스플레이 지우기
  display.setTextSize(1);       // 텍스트 크기를 1로 설정
  display.setCursor(0, 0);      // 커서 위치를 디스플레이 왼쪽 위 모서리로 설정
  display.setTextColor(WHITE);  // 텍스트 색상을 흰색으로 설정

  display.drawBitmap(
    0,
    0,
    VeryGood, 32, 32, 1);  // VeryGood 이미지를 디스플레이에 그리기

  display.display();
}

void loop() {
  String a[3];
  int i = 0;
  String dateNtime;
  String pm10Val;
  String pm10Grade;
  String tmp_str;
  static int IntervalReq = 1800;  // 30분을 초단위로 계산

  if (IntervalReq++ > 1800) {  //30분 간격으로 data요청
    IntervalReq = 0;
    Requesthttp();
  };

  delay(50);
  while (client.available()) {

    String line = client.readStringUntil('\n');
    Serial.println(line);

    i = line.indexOf("</dataTime>");
    if (i > 0) {
      tmp_str = "<dataTime>";
      dateNtime = line.substring(line.indexOf(tmp_str) + tmp_str.length(), i);
      Serial.println(dateNtime);
    }

    i = line.indexOf("</pm10Value>");

    if (i > 0) {
      tmp_str = "<pm10Value>";
      pm10Val = line.substring(line.indexOf(tmp_str) + tmp_str.length(), i);
      Serial.println(pm10Val);
    }

    i = line.indexOf("</pm10Grade>");

    if (i > 0) {
      tmp_str = "<pm10Grade>";
      pm10Grade = line.substring(line.indexOf(tmp_str) + tmp_str.length(), i);
      Serial.println(pm10Grade);
      client.stop();
      display.clearDisplay();
      displayIcon(atoi(pm10Grade.c_str()));  // 등급에 따라 해당 아이콘 그리기
      displayString(dateNtime, pm10Val);     // 날짜 및 시간과 미세먼지 농도 표시
      display.display();
      break;
    }
  }

  delay(1000);
}

void Requesthttp() {
  if (client.connect(server, httpPort)) {
    Serial.println("\nSuccessed connection, and request http protocol");

    // HTTP 요청을 보냄
    client.print(String("Get /B552584/ArpltnInforInqireSvc"));
    client.print(String("/getMsrstnAcctoRltmMesureDnsty?serviceKey="));
    client.print(String(apiKey));
    client.print(String("&returnType=") + String(returnType));
    client.print(String("&numOfRows=") + String(numOfRows));
    client.print(String("&pageNo=") + String(pageNo));
    // URL 인코딩하여 문자열 전송
    client.print(String("&stationName=") + urlencode(String(stationName)));
    client.print(String("&dataTerm=") + String(dataTerm));
    client.print(String(version));
    client.print(String(" HTTP/1.1\r\n"));
    client.print(String("Host: ") + String(server) + String("\r\n"));
    client.print(String("Connection: close\r\n"));
    client.print(String("\r\n\r\n"));
  } else {
    Serial.println("\nfailed connection");
  }
}

void displayString(String dnt, String pmval) {
  display.setCursor(50, 3);
  display.println(dnt.substring(0, 10));  // 날짜를 디스플레이에 출력
  display.setCursor(50, 13);
  display.println(dnt.substring(11));  // 시간을 디스플레이에 출력
  display.setCursor(50, 23);
  display.print(pmval);
  display.println(" ug/m^3");  // 미세먼지 농도를 디스플레이에 출력
}

void displayIcon(int grade) {
  switch (grade) {
    case 1:
      display.drawBitmap(
        0,
        0,
        VeryGood, 32, 32, 1);  // VeryGood 아이콘을 디스플레이에 그리기
      break;
    case 2:
      display.drawBitmap(
        0,
        0,
        Good, 32, 32, 1);  // Good 아이콘을 디스플레이에 그리기
      break;
    case 3:
      display.drawBitmap(
        0,
        0,
        Bad, 32, 32, 1);  // Bad 아이콘을 디스플레이에 그리기
      break;
    case 4:
      display.drawBitmap(
        0,
        0,
        VeryBad, 32, 32, 1);  // VeryBad 아이콘을 디스플레이에 그리기
      break;
  }
}

String urlencode(String str) {
  String encodedString = "";
  char c;
  char code0;
  char code1;
  for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
    c = str.charAt(i);
    if (c == ' ') {
      encodedString += '+';
    } else if (isalnum(c)) {
      encodedString += c;
    } else {
      code1 = (c & 0xf) + '0';
      if ((c & 0xf) > 9) {
        code1 = (c & 0xf) - 10 + 'A';
      }
      c = (c >> 4) & 0xf;
      code0 = c + '0';
      if (c > 9) {
        code0 = c - 10 + 'A';
      }
      encodedString += '%';
      encodedString += code0;
      encodedString += code1;
    }
  }
  return encodedString;
}

🔹실습결과

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