아두이노 시리얼 통신(UART) 마스터: 기초부터 트러블슈팅까지

아두이노 시리얼 통신: UART/RS232 기초와 실전 프로그래밍

시리얼 통신 배경: 병렬에서 시리얼로

마이컴이 외부와 8비트 병렬로 통신하려면 8선 케이블 필요 → 장거리 신호 왜곡, 비용 상승 문제. 이를 해결하려고 시리얼 프로토콜(3선: TX, RX, GND)이 등장했습니다.

송신 측: 병렬 8비트 → 시리얼 비트 스트림 변환 (PISO 시프트 레지스터)
수신 측: 시리얼 → 병렬 8비트 복원 (SIPO 시프트 레지스터)

동기식(블록 단위)/비동기식(바이트 단위) 중 비동기식(UART)이 주류.

시리얼 통신 모드 3가지

심플렉스(Simplex): 송신만 가능
하프 듀플렉스(Half Duplex): 송수신 가능하나 동시 불가
풀 듀플렉스(Full Duplex): 송수신 동시 가능 (일반적)

RS232 표준과 TTL 레벨 변환

RS232는 초기 PC 표준으로, 로직 High = -1~-25V, Low = +3~+25V (TTL과 극성/레벨 상이). TTL(0~5V)과 호환 위해 MAX232 같은 레벨 변환 IC 필수. 아두이노는 내장 USB-시리얼 컨버터로 TTL↔PC 포트 호환 처리되어 별도 변환기 불필요.

아두이노 시리얼 라이브러리 핵심 함수

함수	역할	비고
`Serial.begin(baud)`	시리얼 통신 초기화, 보드레이트 설정	setup()에서 호출, 보통 9600
`Serial.available()`	수신 버퍼 데이터 존재 여부 확인	0=없음, >0=읽을 데이터 있음
`Serial.read()`	수신 버퍼에서 1바이트 읽기	반환값: 문자 ASCII 코드값 (예: '1' → 49)
`Serial.print/println(val)`	시리얼 모니터/포트로 데이터 전송	println은 개행 포함
`Serial.flush()`	송신 버퍼 비우기 (전송 완료 대기)	버퍼 잔여 데이터 제거

실전 예제: PC ↔ 아두이노 양방향 통신

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    char incoming = Serial.read();      // 수신 (ASCII 코드값)
    Serial.print("Received: ");
    Serial.println(incoming);           // 에코 백
    
    // 예: '1' 수신 시 LED ON, '0' 수신 시 OFF
    if (incoming == '1') digitalWrite(13, HIGH);
    else if (incoming == '0') digitalWrite(13, LOW);
  }
}

시리얼 모니터(Tools → Serial Monitor)에서 '1'/'0' 입력해 LED 제어 테스트 가능.

자주 하는 실수와 해결법

보드레이트 불일치: 양측 보드레이트 동일해야 함 (9600, 115200 등)
char vs int 혼동: Serial.read()는 int 반환(-1=데이터 없음), 문자로 쓰려면 char c = Serial.read()
ASCII 코드값 착각: 숫자 '1' 전송 시 49(0x31) 수신. incoming - '0'으로 변환
버퍼 오버플로: 고속 수신 시 Serial.flush() 또는 수신 루프 최적화 필요
크로스 연결: TX↔RX, RX↔TX, GND↔GND 교차 연결 확인

확장: SoftwareSerial 라이브러리

하드웨어 시리얼 핀(0,1번) 외에 임의 디지털 핀으로 시리얼 구현 가능. 다중 센서/모듈 통신 시 유용.