저자소개

저자 김경신은 금오공과대학교 전자공학과에서 학사, 연세대학교 전자공학과에서 석사, 경희대학교 컴퓨터공학과에서 박사 학위를 취득했으며, 전산장교로 육군에서 근무한 경력이 있다. 현재 청강문화산업대학교 교수로 재직중이며, 지능형 사물인터넷을 개발하는 스마트미디어 전공에서 학생들을 지도하고 있다.

주요 관심 분야는 인공지능 머신러닝을 활용한 악성코드 백신과 IDS/IPS의 개발, 스마트팜과 스마트팩토리 등의 IoT(사물인터넷), 특히 사물인터넷과 빅데이터 그리고 머신러닝 기술을 융합한 스마트콘텐츠(Smart Contents)의 개발에 몰두하고 있다. 스마트콘텐츠는 Dynamic 콘텐츠 혹은 Intekkigence 콘텐츠라고도 한다. 즉, 스스로 생각하고 움직이는 인공지능 로봇을 의미한다.

주요 저서로는 ‘정보보안과 사이버해킹의 기초(복두출판사, 2017)’, ‘정보보안 인터넷해킹과 방어(복두출판사, 2015)’, ‘New 인터넷 이해와 활용(한빛미디어, 2014)’, ‘컴퓨터정보통신과 프로토콜(대영사, 2004)’, ‘데이터베이스 설계 구축(대광서림, 2001)’, ‘정보처리기사 실기시험(대광서림, 2000)’ 등이 있다.


머리말

스컴이나 각종 자료를 보면 <4차산업혁명>이 시작되는 시기를 2020년으로 보고 있다. 그 이유는 2020년 즈음하여 서비스를 시작되는 5세대 이동통신망과 연관지어 생각하기 때문이다. 충분히 수긍이 가는 말이다. 그러나 2018년 현재 구인구직 사이트에 들어가보면 벌써 4차산업형 인재를 구한다거나 IoT 디바이스 개발 경험자를 구한다는 등의 구인광고를 쉽게 볼 수 있다. 잡코리아나 사람人과 같은 구인구직 사이트만 보면 이미 우리는 4차산업혁명 시기에 살고 있는 상태라는 생각이 들 정도다.

IoT 디바이스를 생각하면 대부분의 사람들은 <아두이노>를 떠올린다. 가장 먼저 접하는 IoT디바이스이기도 하고, 스케치라는 어렵지 않은 C언어 개발환경을 제공하여 비 전공자들도 쉽게 IoT환경을 설계하고 구축할 수 있기 때문이다.

이 책은 아두이노와 비슷한 숫자의 IoT개발자들이 선호하는 <라즈베리파이> 디바이스의 학습을 시작하는 사람들을 위한 개인학습서로 쓰여졌다.

라즈베리파이는 2006년 영국에서 개발된 매우 인기있는 IoT디바이스이다. 운영체제 소프트웨어가 들어가 있지 않은 아두이노와는 달리 현존하는 가장 막강한 운영체제중의 하나인 리눅스가 탑재되어있는 초소형 컴퓨터이다.

따라서 라즈베리파이를 학습한다는 것은 센서, 모터, 사운드, 조명 등을 제어하는 역할을 하는 IoT디바이스를 배우는데 그치는 것이 아니라, 가장 강력한 운영체제인 리눅스도 동시에 배울 수 있다는 장점을 가지고 있다.

그것뿐이 아니다. 라즈베리파이는 기본 언어가 파이썬으로 셋팅되어 있다. 파이썬은 4차 산업혁명시기의 가장 효율적이고 강력한 프로그래밍 언어로 인정받고 있는 프로그래밍 언어이며, 최근 핫이슈인 빅데이터 처리나 인공지능 머신러닝 관련 프로그래밍 분야에도 가장 많이 사용되는 언어이다. 이 모든 것을 한 번에 배울 수 있는 학습서를 제공하는 것이 이 책의 집필 목적이다.

가장 대표적인 초소형 컴퓨터인 라즈베리파이를 통하여 IoT디바이스 GPIO 프로그래밍을 배우면서, 리눅스 운영체제와 파이썬 프로그래밍 언어까지 덤으로 학습하는 최초의 개인학습서.
이러한 목적을 달성하기 위하여 이 책은 크게 3부로 구성하였고, 알고 있으면 유용할 지식 5가지는 부록으로 추가하였다.

1부는 라즈베리파이3와 리눅스
2부는 라즈베리파이 하드웨어
3부는 파이썬 프로그래밍

1부와 2부는 라즈베리파이 자체를 학습하는 파트이다. 라즈베리파이3의 작동원리와 리눅스 운영체제 그리고 라즈베리파이를 활용한 GPIO프로그래밍이 포함된다. 3부에서는 라즈베리파이를 구동하기 위한 목적 뿐만이 아니라 독립언어로써의 파이썬 프로그래밍을 학습할 수 있다.

부록으로는 5가지 유용한 내용을 추가하였다. 먼저, 주로 중학생 이전의 어린이를 대상으로 한 블록 구성식의 프로그래밍 도구인 스크래치에 대한 내용이다. 스크래치로 기본 구성과 간단한 게임 등을 만들어 보는 것까지 포함하였다. 두 번째는 라즈베리파이3를 가지고 할 수 있는 부가적인 기능들에 관한 내용, 즉, SD메모리카드를 효율적으로 사용하는 법과 홈씨어터로 사용되도록 설정하는 HTPC 설정법이 그것이다. 마지막으로는 라즈베리파이3나 아두이노를 사용할 때 유용한 납땜관련 팁도 추가하였다.

이 책을 필요로 하는 사람은 기초 IoT디바이스인 아두이노를 만져 본 사람, 리눅스 운영체제를 들어보기는 했지만 보다 더 자세히 나만의 컴퓨터를 활용하여 심화 학습하고 싶은 사람. 파이썬이라는 강력한 프로그래밍 언어를 기초학습하고 싶어하는 사람이다.

작은 나라 대한민국. 그러나 결코 작지 않은 강인함으로 세계를 선도하는 나라가 되기 위해서는 과학기술과 창의력이 높은 개발자가 지금보다 더 많이 필요하다고 생각한다. 과학기술 발전 말고 이 나라를 강하게 할 것은 그리 많지 않다.

이 작은 책자를 통하여 많은 상상력을 가진 창의 발명품을 만들어 내는 사람들이 많이 배출되기를 희망한다.

1부
라즈베리파이3와 리눅스

제 1 장 라즈베리파이3
1.1 라즈베리파이 연표
1.2 라즈베리파이3 Spec과 기능
1.3 라즈베리파이3 용도
제 2 장 라즈베리파이3 설치
2.1 ARM CPU
2.2 라즈베리파이에 포팅된 운영체제
2.3 디바이스 연결
2.4 SD카드에 OS 이미지 설치
2.5 Winscp
2.6 헤드리스(Headless) 모드
2.7 VNC 설치와 실행
2.8 라즈베리파이에 한글폰트 삽입
제 3 장 라즈비안 리눅스 기초
3.1 리눅스 주요 용어
3.2 리눅스 기본 명령어
3.3 데비안(Debian) 소개
3.4 External 장치 mount
3.5 사용자 계정
3.6 파일 시스템
3.7 소프트웨어 패키지 설치
제 4 장 네트워크 설정
4.1 유선 네트워크
4.2 무선 네트워크 사용과 고정IP 주소 설치
제 5 장 HW Configuration
5.1 Boot Sequence
5.2 Config.txt for HW
5.3 Config.txt for Display
5.4 부팅 옵션
5.5 오버 클럭
5.6 Cmdline.txt
제 6 장 오피스
6.1 클라우드 오피스
6.2 오픈오피스
6.3 이미지 편집
제 7 장 Web Server
7.1 LAMP 설치
7.2 WordPress
제 8 장 트러블슈팅
8.1 입력장치 Keyboard & Mouse
8.2 전원 Power Supply
8.3 디스플레이 Display
8.4 부팅 실패
8.5 네트워크 Network
8.6 리눅스 Kernel

2부
하드웨어
제 9 장 Electronics 이해
9.1 Electronics 부품
9.2 저항 값 측정
9.3 GPIO 포트와 버스 구조
제 10 장 사물인터넷 개발용 CAD : fritzing
10.1 fritzing 설치
10.2 fritzing 실행
10.3 보드와 센서의 배치
제 11 장 C를 이용한 GPIO 프로그래밍
11.1 wiringPi 설치
11.2 GPIO 제어 기초 : LED
11.3 GPIO 제어 응용 : 초음파 센서
11.4 GPIO 제어 응용 : PIR 센서


3부
파이썬
제 12 장 파이썬 프로그래밍 기초
12.1 파이썬 소개
12.2 Hello World
12.3 작성된 파이썬 프로그램을 유틸리티로 사용
12.4 계산기 프로그래밍 작성
12.5 파이썬 문법 Basics
12.6 연산자와 수식
12.7 흐름 제어 Flow Control
12.8 함수 Function
12.9 자료구조 Data Structure
12.10 파이썬 고급 학습
제 13 장 파이썬 게임/소켓 프로그래밍
13.1 pygame을 이용한 게임 프로그래밍
13.2 소켓 프로그래밍
제 14 장 파이썬 GPIO 프로그래밍 기초
14.1 파이썬 GPIO 라이브러리 설치
14.2 저항값 계산
14.3 GPIO 출력 : LED ON
14.4 GPIO 입력 : 버튼 읽기
제 15 장 파이썬 GPIO 프로그래밍 응용
15.1 초음파 센서를 활용한 레이더 제작
15.2 PIR센서를 이용한 인간 동작 감지기


부록
유용한 도구들
부록 A 스크래치 프로그래밍
A.1 스크래치 기초 : Hello World
A.2 스크래치 응용 : 애니메이션과 사운드
부록 B 스크래치 게임/센서 프로그래밍
B.1 간단한 게임 프로그래밍
B.2 로보틱스 및 센서들
부록 C SD카드 파티션
C.1 새 파티션 작성
C.2 자동으로 파티션 크기 변경
C.3 수작업으로 파티션 크기 변경
C.4 더 큰 SD카드로 옮기기
부록 D HTPC
D.1 Raspbmc(Xbmc) 설치
D.2 Raspbmc(Xbmc) 인터넷 스트리밍
D.3 Raspbmc(Xbmc) 미디어 스트리밍
부록 E 납땜 Know How
E.1 작업 준비
E.2 인두 작업