프로젝트에 적합한 '브레인'을 선택하는 방법

DIY 프로젝트를 설계하는 중이든 임베디드 설계 콘테스트에 출전하는 중이든, 아이디어에 적합한 전자 하드웨어를 선택하는 것은 매우 중요합니다. 이는 헤커톤처럼 시간이 중요한 경우에 특히 그렇습니다. 가장 짧은 시간 내에 프로젝트 아이디어에 적합한 하드웨어를 선택하는 것이 경쟁에서 여러분의 운명을 좌우할 수도 있습니다.

그림 1: Harry Potter 영화에서 영감을 받은 AI 이미지(출처: AI 생성)

부품 선택, 구현 및 소프트웨어 아키텍처는 여러분이 처음에 선택하는 기판에 따라 달라지는 경우가 많습니다. 예를 들어, 장애물 회피 로봇 프로젝트에 Arduino UNO R4를 선택하는 경우, Arduino 호환 모듈 또는 Arduino 도터 기판으로 선택지를 좁혀 프로세스를 더 쉽게 진행할 수 있습니다.

개념을 잡기 위해, Arduino 호환성을 기반으로 필터링할 때 DigiKey에서 주문 가능한 부품(프로젝트를 위한 초음파 센서) 수가 어떻게 달라지는지 확인해 보겠습니다. 선택지가 많다는 건 좋은 일이지만, 선택지가 너무 많으면 문제가 됩니다. 다행히 DigiKey의 파라미터 검색을 사용하면 이럴 때 큰 도움이 됩니다.

그럼 2: Arduino 전압(및 다른 몇 가지 조건)으로 필터링할 경우 선택지가 얼마나 줄었는지 보여줍니다(출처: DigiKey).

프로젝트에 적합한 '브레인'을 선택하는 방법

지금까지, 평가 기판을 확정하면 부품 선택이 어떻게 간소화되는지에 대해 살펴보았습니다. 하지만 가장 먼저 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서는 어떻게 선택해야 할까요? 또한 그 과정이 항상 기판에서 시작되는 것은 아니라는 점도 주목할 만합니다. 경우에 따라 먼저 센서 또는 통신 모듈을 선택한 다음, 이를 가장 잘 지원하는 기판을 선택할 수도 있습니다.

그러나, Harry Potter 영화에서 Garrick Ollivander(등장 인물)가 "지팡이가 마법사를 선택한다"고 말한 것처럼, '프로젝트의 요구 사항이 개발 기판을 선택한다'(그림 1)고 표현할 수 있습니다. 즉, 프로젝트 요구 사항에 따라 하드웨어 선택을 결정해야 합니다. 프로젝트 유형에 따른 평가 기판 선택을 위한 빠른 참고 자료는 표 1을 참조하세요.

Hackathon 참조표

표 1: 프로젝트 유형에 따라 평가 기판을 선택하기 위한 빠른 참조 자료

올바른 개발 기판을 선택하는 데 도움이 되는 기타 요인

이 표에서 논의된 사항 이외에도, 프로젝트 설계 시 고려할 수 있는 여러 다른 요인이 있습니다.

1. 마이크로 컨트롤러와 마이크로 프로세서 중 선택

먼저, 응용 제품에 필요한지 여부를 결정하는 것이 가장 중요합니다.

• 마이크로 컨트롤러 기반의 평가 기판(예: Arduino UNO R4, ESP32, STM32 Nucleo, Raspberry Pi Pico 또는 TI LaunchPad)
• 마이크로 프로세서 기반의 단일 기판 컴퓨터(SBC)(예: Raspberry Pi 5, Arduino Uno Q, NVIDIA Jetson Nano)

마이크로 컨트롤러는 실시간 제어 응용 분야(예: 소형 로봇, 모터 제어, 센서 인터페이스, IoT 노드 등)에 적합하고, 마이크로 프로세서는 고성능 또는 멀티스레드 작업(예: AI 응용 제품, 컴퓨터 비전, 에지 처리 또는 웹 서버)에 적합합니다. 마이크로 컨트롤러와 마이크로 프로세서 간의 차이에 대한 자세한 내용은 링크된 블로그를 참조하세요.

2. 유선 대 무선 응용 제품

다음으로, 응용 제품에 유선 연결이 필요한지 무선 연결이 필요한지를 결정합니다.

• 유선: 간단한 직렬, I²C, SPI, UART 또는 CAN 버스 연결이면 충분합니다.
• 무선: 무선 통신이 필요한 경우 지원 기능이 내장된 기판을 선택하거나 호환 가능한 독립형 모듈을 선택합니다.
  • Wi-Fi(ESP32, Raspberry Pico W)
  • Bluetooth/BLE(ESP32, Arduino Nano 33 BLE)
  • LoRa(RYLR896, RYLR993_Lite)
  • GSM(SIM800L, SIM7600SA)

이 선택은 에너지 사용과, 어떤 평가 기판을 선택할지에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

참고: 기판에 무선 기능이 내장되어 있지 않은 경우에도 위의 유선 프로토콜 중 하나를 사용하여 무선 모듈을 추가할 수 있습니다. 무선 모듈이 따르는 유선 통신 표준을 기판이 지원하는지 확인하십시오. 또한, 위에서 언급한 기판의 대부분은, 명시적으로 지정되지는 않았지만 여러 무선 프로토콜을 지원합니다.

3. 처리 및 메모리 요구 사항

프로젝트의 컴퓨팅 요구 사항을 확인합니다.

• 프로세서 속도(MHz/GHz) – 작업 실행 속도에 영향을 줍니다.
• RAM – 데이터를 버퍼링하고 더 큰 코드를 실행하는 데 매우 중요합니다.
• 플래시/ROM – 저장할 수 있는 펌웨어 또는 소프트웨어 크기를 결정합니다.

4. 작동 전압 및 전류

• 센서/주변 장치의 전류 요구 사항과 기판의 소스/싱크 전류 용량을 비교합니다.
• 센서의 작동 전압(일반적으로 3.3V 또는 5V)을 확인하고 기판의 I/O 레벨과 일치하는지 점검합니다.
• 기판의 논리 레벨을 이해합니다(예: 3.3V 또는 5V TTL).
  • 자세한 내용은 I/O 표준에 대한 상세 문서를 참조하세요.
  • 직접 호환되지 않는 경우 레벨 시프터가 필요할 수 있습니다.

5. 통신 범위 및 프로토콜

통신 거리에 따라 적절한 프로토콜을 선택하십시오.

• 단거리: Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi
• 중거리: LoRa, 서브 GHz RF 모듈
• 장거리/글로벌: GSM, LTE, 위성 또는 NB-IoT

하드웨어 선택을 위한 요약 점검 목록

따라서, 프로젝트에 맞는 개발 기판을 선택하려면 다음 요약 점검 목록을 따르십시오.

• 응용 제품 및 요구 사항을 명확하게 정의합니다.
• 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서 중에서 선택합니다.
• 유선 통신 또는 무선 통신을 결정합니다.
• 센서와 통신 프로토콜을 일치시킵니다.
• 전압, 전류, I/O 호환성을 확인합니다.
• 거리 측면에서 프로젝트 범주의 범위를 확인합니다.

이 간단한 단계를 따르면, 자칫 발생할 수 있는 골칫거리를 회피할 수 있습니다.

참고 자료

• https://www.electricaleasy.com/2024/12/choosing-right-microcontroller.html
• 프로젝트에 가장 적합한 마이크로 컨트롤러를 선택하는 방법 - Electronics with Becky Stern | DigiKey
• How to Select the Right Microcontroller for an Application(영문)
• (PDF) The effect of project constraints and choice on first-year microcontroller projects(영문)